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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern
einer Brennkraftmaschine mit einer Stellvorrichtung, die einen Piezoaktuator umfasst.
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Immer
strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen
Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen
angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen
zu ergreifen, durch die die Schadstoff-Emissionen gesenkt werden.
Ein Ansatzpunkt hierbei ist die während des Verbrennungsprozesses
des Luft-/Kraftstoff-Gemisches erzeugten Schadstoff-Emissionen zu
senken.
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Um
eine sehr gute Gemischaufbereitung zu erreichen, wird Kraftstoff
zunehmend unter sehr hohem Druck zugemessen. In dem Falle von Dieselbrennkraftmaschinen
betragen die Kraftstoffdrücke beispielsweise bis zu 2000
bar. Im Falle von Benzinbrennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke bis
zu etwa 200 bar. Für derartige Anwendungen setzen sich
zunehmend Einspritzventile mit einem Piezoaktuator als Stellantrieb
durch. Piezoaktuatoren zeichnen sich durch sehr kurze Ansprechzeiten
aus. Derartige Einspritzventile sind so gegebenenfalls geeignet,
mehrfach innerhalb eines Arbeitszyklusses eines Zylinders der Brennkraftmaschine
Kraftstoff zuzumessen.
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Eine
besonders gute Gemischaufbereitung lässt sich erreichen,
wenn vor einer Haupteinspritzung eine oder mehrere Voreinspritzungen
erfolgen, die auch als Piloteinspritzung bezeichnet werden, wobei
für die einzelne Voreinspritzung gegebenenfalls eine sehr
geringe Kraftstoffmasse zugemessen werden soll. Ein präzises
Ansteuern der Einspritzventile ist insbesondere für diese
Fälle sehr wichtig.
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Aus
der
DE 196 52 807
A1 ist es bekannt, zum Ansteuern eines piezoelektrisch
betriebenen Kraftstoffeinspritzventils bei einem Ansteuervorgang des
Stellgliedes die Ladung eines auf eine vorgegebene Spannung geladenen
Kondensators während einer vorgegebenen Ladezeit wenigstens
teilweise auf das Stellglied zu übertragen. Ferner wird
die Ladezeit des folgenden Ansteuervorgangs um einen in einem dieser
Ladezeit und der in dieser Ladezeit erreichten Ladespannung des
Stellgliedes zugeordneten Bereich eines Kennfeldes gespeicherten
Betrags verändert.
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Aus
der
DE 100 63 080
A1 ist es bekannt, dass der funktionale Zusammenhang zwischen
der auf den Aktuator aufgebrachten elektrischen Energie und dem
Hub des Aktuators auch temperaturabhängig ist und dass
die Temperatur bei der Ansteuerung des Aktuators zu berücksichtigen
ist. Hierzu weist die Aktuatorsteuerung drei Temperatursensoren
auf, welche die Kühlwassertemperatur, die Öltemperatur und
die Kraftstofftemperatur messen und an eine Auswertungseinheit weiterleiten,
die daraus die Aktuatortemperatur ableitet. Ein Kennlinienglied
gibt einer Treiberschaltung einen Sollwert für die auf
den Aktor aufzubringende elektrische Ladung in Abhängigkeit von
der Aktuatortemperatur so vor, dass unabhängig von der
Aktuatortemperatur ein konstanter Hub eingestellt wird.
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Die
Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen,
das einfach und präzise ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende
Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Stellvorrichtung,
die einen Piezoaktuator umfasst. Ferner ist der Brennkraftmaschine
ein Temperatursen sor zugeordnet, der eine Temperatur außerhalb der
Stellvorrichtung erfasst. Ferner ist ein Ladungssensor vorgesehen,
dessen Messsignal repräsentativ ist für eine elektrische
Ladung, mit der der Piezoaktuator beaufschlagt ist. Darüber
hinaus ist ein Spannungssensor vorgesehen, dessen Messsignal repräsentativ
ist für eine elektrische Spannung, die über dem
Piezoaktuator abfällt. Bei Erfüllung einer vorgegebenen
ersten Bedingung, die frühestens erfüllt ist nach
einer Zeitdauer, die größer ist als eine vorgegebene
Motorstillstandszeitdauer, werden folgende Schritte durchgeführt:
Ein Messsignal des Temperatursensors wird erfasst und abhängig
von dem Messsignal des Temperatursensors wird ein Piezo-Temperaturwert
ermittelt. Mittels eines vorgegebenen Kennfeldes wird abhängig
von dem Piezo-Temperaturwert ein Temperatur-Kapazitätskennwert
des Piezoaktuators ermittelt. Mittels eines korrespondierend zu
dem Messsignal des Temperatursensors erfassten Ladungswertes und
Spannungswertes des Piezoaktuators wird ein Mess-Kapazitätskennwert
ermittelt. Abhängig von dem Mess-Kapazitätskennwert
und dem Temperatur-Kapazitätskennwert wird ein erster Korrektur-Kapazitätskennwert
ermittelt.
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Unabhängig
von der vorgegebenen ersten Bedingung werden nachfolgende Schritte
durchgeführt. Der Ladungswert und Spannungswert des Piezoaktuators
werden erfasst und abhängig von diesen wird der Mess-Kapazitätskennwert
ermittelt. Abhängig von dem Mess-Kapazitätskennwert
und dem ersten Korrektur-Kapazitätskennwert wird mittels
des bezüglich der Temperatur und des Kapazitätskennwertes
inversen Kennfeldes der Piezo-Temperaturwert ermittelt.
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Dieses
Vorgehen ermöglicht so die Piezo-Temperaturen sehr präzise
zu ermitteln, ohne dass ein eigener Temperatursensor derart angeordnet
sein muss, dass er direkt die Piezo-Temperatur an dem Piezoaktuator
erfasst. Darüber hinaus kann so das Kennfeld und auch das
inverse Kennfeld für eine ganze Klasse von Piezoaktuatoren
ermittelt sein und individuelle Abweichungen an der Charakteristik des
jeweiligen Piezoaktuators mittels des ersten Korrektur-Kapazitätskennwertes
sehr präzise berücksichtigt werden.
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Darüber
hinaus kann bei geeignet vorgegebener Motorstillstandszeitdauer
mittels des Messsignals des Temperatursensors, der die Temperatur
außerhalb der Stellvorrichtung erfasst, eine sehr präzise
Bestimmung des Piezo-Temperaturwertes erfolgen und somit kann dieser
dann als Referenzwert zum Ermitteln des ersten Korrekturwertes einfach dienen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung setzt das Erfüllen der vorgegebenen
ersten Bedingung voraus, dass der Piezo-Temperaturwert kleiner ist
als ein vorgegebener erster Schwellenwert. Ferner hängt
eine Erfüllung einer vorgegebenen zweiten Bedingung ab
von einem Überschreiten einer abhängig von dem
Messsignal des Temperatursensors ermittelten Temperatur bezüglich
eines zweiten vorgegebenen Schwellenwertes. Wenn die vorgegebene zweite
Bedingung erfüllt ist, wird das Messsignal des Temperatursensors
erfasst und abhängig von dem Messsignal der Piezo-Temperaturwert
ermittelt. Ferner wird mittels des vorgegebenen Kennfeldes abhängig
von dem Piezo-Temperaturwert ein Temperatur-Kapazitätskennwert
des Piezoaktuators ermittelt. Darüber hinaus wird mittels
des korrespondierend zu dem Messsignal des Temperatursensors erfassten Ladungswertes
und Spannungswertes des Piezoaktuators der Mess-Kapazitätskennwert
ermittelt. Schließlich wird abhängig von dem Mess-Kapazitätskennwert,
dem Temperatur-Kapazitätskennwert und dem ersten Korrektur-Kapazitätskennwert
ein zweiter Korrektur-Kapazitätskennwert ermittelt.
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Unabhängig
von der vorgegebenen zweiten Bedingung wird der Ladungswert und
der Spannungswert des Piezoaktuators erfasst und abhängig von
diesem wird der Mess-Kapazitätskennwert ermittelt. Abhängig
von dem Mess-Kapazitätskennwert und dem ersten und zweiten
Korrektur-Kapazitätskennwert wird mittels des bezüglich
der Temperatur- und des Kapazitätskennwertes inversen Kennfeldes des
Kennfeldes der Piezo-Temperaturwert ermittelt.
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Auf
diese Weise können individuelle Abweichungen des jeweiligen
Piezoaktuators noch präziser kompensiert werden und zwar
insbesondere auf lineare Art und Weise. Insbesondere kann zu diesem Zweck
beispielsweise eine Adaption von Kennfeldwerten des inversen Kennfeldes
abhängig von dem zweiten und gegebenenfalls ersten Korrektur-Kapazitätskennwert
erfolgen.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Erfüllung
der zweiten Bedingung ferner voraussetzt, dass die Brennkraftmaschine
in einem Betriebszustand der Teillast oder des Leerlaufs betrieben
wird. In diesen Betriebszuständen hat das Messsignal des
Temperatursensors regelmäßig eine hohe Korrelation
zu dem Piezo-Temperaturwert. Die Korrelation ist in diesem Zusammenhang
insbesondere dann hoch, wenn der Temperatursensor eine Kühlmitteltemperatur
der Brennkraftmaschine erfasst.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung setzt die Erfüllung
der zweiten Bedingung ferner voraus, dass die Brennkraftmaschine
mindestens durchgehend für eine vorgegebene Betriebs-Zeitdauer
den Betriebszustand der Teillast oder des Leerlaufs eingenommen
hat. In diesem Fall kann dann eine besonders hohe Korrelation des Messsignals
des Temperatursensors zu der Piezo-Temperatur sichergestellt werden.
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Vorteilhaft
ist es ferner, wenn die vorgegebene Betriebs-Zeitdauer mindestens
in etwa 5 Minuten beträgt. Auch auf diese Weise kann eine
besonders hohe Korrelation des Messsignals des Temperatursensors
zu der Piezo-Temperatur gewährleistet werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung setzt das Erfüllen
der vorgegebenen ersten Bedingung voraus, dass der Piezo-Temperaturwert kleiner
ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert. Ferner setzt eine
Erfüllung einer vorgegebenen dritten Bedingung voraus,
dass ein Start der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen
Motorstillstandsintervalls beginnt und eine abhängig von dem
Messsignal des Temperatursensors ermittelte Temperatur einen vorgegebenen
dritten Schwellenwert überschreitet
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Wenn
die vorgegebene dritte Bedingung erfüllt ist, wird das
Messsignal des Temperatursensors erfasst und abhängig von
dem Messsignal der Piezo-Temperaturwert ermittelt. Ferner wird mittels
des vorgegebenen Kennfeldes abhängig von dem Piezo-Temperaturwert
ein Temperatur-Kapazitätskennwert des Piezoaktuators ermittelt.
Darüber hinaus wird mittels des korrespondierend zu dem
Messsignal des Temperatursensors erfassten Ladungswertes und Spannungswertes
des Piezoaktuators der Mess-Kapazitätskennwert ermittelt.
Schließlich wird abhängig von dem Mess-Kapazitätskennwert,
dem Temperatur-Kapazitätskennwert und dem ersten Korrektur-Kapazitätskennwert
der zweite Korrektur-Kapazitätskennwert ermittelt.
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Unabhängig
von der vorgegebenen dritten Bedingung wird der Ladungswert und
der Spannungswert des Piezoaktuators erfasst und abhängig von
diesem wird der Mess-Kapazitätskennwert ermittelt. Abhängig
von dem Mess-Kapazitätskennwert und dem ersten und zweiten
Korrektur-Kapazitätskennwert wird mittels des bezüglich
der Temperatur- und des Kapazitätskennwertes inversen Kennfeldes der
Piezo-Temperaturwert ermittelt.
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Dadurch
kann einfach der zweite Korrektur-Kapazitätskennwert präzise
ermittelt werden, da bei geeigneter Vorgabe des Motorstillstandszeitdauerintervalls
eine besonders hohe Korrelation des Messsignals des Temperatursensors
zu der Piezo-Temperatur gewährleistet ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Stellvorrichtung,
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2 eine
Anordnung mit der Stellvorrichtung in einer Brennkraftmaschine,
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3 ein
erstes Ablaufdiagramm eines Programms,
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4 ein
zweites Ablaufdiagramm eines weiteren Programms,
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5 noch
ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms und
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6 noch
ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine
Stellvorrichtung umfasst einen Stellantrieb, der als Piezoaktuator 14 (1)
ausgebildet ist. Die Stellvorrichtung kann beispielsweise ausgebildet
sein als ein Einspritzventil zum Zumessen von Kraftstoff in einem
Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine. Die Stellvorrichtung
kann jedoch auch für einen beliebigen anderen Zweck ausgebildet
sein und so beispielsweise zum Zumessen eines anderen Fluids als
Kraftstoff im Rahmen einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden.
Die Stellvorrichtung kann grundsätzlich jede beliebige
Stellvorrichtung sein, die bei einer Brennkraftmaschine vorgesehen
sein kann.
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Die
Stellvorrichtung umfasst ein Gehäuse 1, in das
eine Fluidzuführung 2 eingebracht ist. Bei dem bestimmungsgemäßen
Be trieb als Einspritzventil ist die Stellvorrichtung mit einer Kraftstoffversorgungseinrichtung
hydraulisch gekoppelt, die den Kraftstoff insbesondere unter sehr
hohem Druck zuführt.
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Ferner
ist ein Ventilkörper 4 vorgesehen, dem ein Hülsenkörper 6 zugeordnet
ist. Eine Ventilkörperausnehmung 8 ist vorgesehen,
in die eine Düsennadel 10 eingebracht ist. Eine
Rückstellfeder 12 ist vorgesehen, die so angeordnet
ist, dass sie die Düsennadel 10 ohne das Einwirken
sonstiger Kräfte in einen Sitz 18 einer Düse 16 drückt
und somit die Düsennadel 10 derart mit Kraft beaufschlagt,
dass sie in ihrer Schließposition ist. In ihrer Schließposition unterbindet
die Düsennadel 10 ein Zumessen von Kraftstoff
durch die Düse 16. Außerhalb ihrer Schließposition
gibt sie die Düse 16 frei und ermöglicht
so ein Zumessen von Kraftstoff durch die Düse 16.
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Die
Düsennadel 10 bildet ein Stellglied der Stellvorrichtung.
Der Düsennadel ist der Piezoaktuator 14 zugeordnet,
der einen Stapel an Piezoelementen umfasst und elektrisch koppelbar
ist mit einer Leistungsendstufeneinheit 26 (2).
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Der
Piezoaktuator 14 übt abhängig von der ihm
zugeführten elektrischen Energie eine unterschiedliche
Kraft auf die Düsennadel 10 aus und bestimmt so
maßgeblich deren Position.
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Die
Leistungsendstufeneinheit ist ausgebildet zum Beaufschlagen des
Piezoaktuators 14 mit einem Ladestrom zum Zuführen
oder zum Entnehmen von elektrischer Energie. Die Leistungsendstufeneinheit 26 kann
auch mehreren und somit weiteren Piezoaktuatoren 14 zugeordnet
sein, die beispielsweise unterschiedlichen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet
sind.
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Ein
Spannungsverstärker 22, der auch als DC/DC-Wandler
bezeichnet werden kann, ist mit einem Bordnetz elektrisch gekoppelt,
das ausgebildet ist zum Versorgen des Spannungsverstärkers 22 mit einer
vorgegebenen Spannung und das so eine Spannungsquelle bildet. Das
Bordnetz umfasst beispielsweise eine Fahrzeugbatterie. Der Spannungsverstärker 22 ist
elektrisch mit der Leistungsendstufe 26 gekoppelt. Bevorzugt
ist ein Kondensator 24 zwischengeschaltet und zwar derart,
dass in dem Kondensator 24 elektrische Energie bei einem
Entladevorgang des jeweiligen Piezoaktuators 14 zwischengespeichert
und für zukünftige Ladevorgänge eingesetzt
werden kann. Die Leistungsendstufe 26 umfasst insbesondere
eine Induktivität, die bei der Kopplung mit dem Piezoaktuator 14 einen
Schwingkreis bildet und andererseits auch eingangsseitig über
den Kondensator 24 einen speisenden Schwingkreis bildet.
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Die
Leistungsendstufe 26 umfasst Schaltungsmittel, mittels
derer ein Ladestrom für den Piezoaktuator 14 auf
einen der Leistungsendstufe 26 vorgegebenen Stromschwellenwert
begrenzt wird. Dazu kann der Ladestrom während eines Lade-
oder Entladevorgangs betragsmäßig beispielsweise
im Sinne einer Zweipunktregelung eingestellt werden. Die Leistungsendstufe 26 kann
auch ein Zeitglied umfassen, mittels dessen nach Ablauf einer vorgebbaren
Zeitdauer der Ladestrom wieder auf einen Nullwert zurückgeführt
werden kann.
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Ferner
ist ein Ladungssensor 27 vorgesehen, der einen Ladungswert
Q einer Ladung, die dem Piezoaktuator 14 zugeführt
wurde, also beispielsweise während eines Ladungsvorganges
erfasst.
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Ferner
ist ein Spannungssensor 28 vorgesehen, der die an dem Piezoaktuator
anliegende Spannung, insbesondere zum Abschluss des jeweiligen Ladevorgangs,
erfasst und somit einen Spannungswert U erfasst.
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Eine
Steuervorrichtung 29 ist vorgesehen, die dazu ausgebildet
ist, die Leistungsendstufe 26 mit Stellsignalen zu beaufschlagen
und so den jeweiligen Ablauf des Ladens oder Entladens des Piezoaktuators 14 zu
steuern. Der Steuervorrichtung 29 sind Sensoren zugeordnet,
die verschiedene Messgrößen er fassen. Betriebsgrößen
umfassen neben den Messgrößen auch von diesen
abgeleitete Größen.
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Die
Steuervorrichtung 29 ist ausgebildet abhängig
von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen
zu ermitteln, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern
von Stellvorrichtungen der Brennkraftmaschine umgesetzt werden.
Die Steuervorrichtung 29 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben
der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
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Die
Sensoren sind neben dem Ladungssensor 27 und dem Spannungssensor 28 ein
Temperatursensor 30, der eine Temperatur außerhalb
der Stellvorrichtung erfasst. Der Temperatursensor kann beispielsweise
so angeordnet sein, dass er die Temperatur eines Kühlmittels
der Brennkraftmaschine erfasst. Er kann jedoch beispielsweise auch
so angeordnet sein, dass er eine Kraftstofftemperatur oder auch
eine Ansauglufttemperatur erfasst.
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Der
Steuervorrichtung 29 können auch weitere Sensoren,
wie ein Pedalstellungsgeber, welche eine Fahrpedalstellung eines
Fahrpedals erfasst, zugeordnet sein und/oder ein Luftmassensensor,
der einen Luftmassenstrom stromaufwärts einer Drosselklappe
erfasst und/oder ein Saugrohrdrucksensor, welcher einen Saugrohrdruck
in einem Sammler erfasst und/oder ein Kurbelwellenwinkelsensor,
welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl
zugeordnet wird, und/oder ein Kraftstoffdrucksensor, der einen Kraftstoffdruck
in einer Kraftstoffzuführeinrichtung erfasst.
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Die
Steuervorrichtung 29 umfasst einen Speicher, der ausgebildet
ist zum Speichern von Programmen und Daten und eine Recheneinheit,
in die die Programme während des Betriebs der Brennkraftmaschine
geladen werden können und dort abgearbeitet werden können.
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Ein
Ablaufdiagramm eines ersten Programms ist im Folgenden anhand der 3 näher
erläutert. Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet,
beispielsweise auch während eines Motorstillstandes, also
wenn die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist und somit nicht aktiv
betrieben wird. Das Programm kann jedoch beispielsweise auch in einem
Vorlauf zu einem Start der Brennkraftmaschine gestartet werden.
In dem Schritt S1 können gegebenenfalls Variablen initialisiert
werden.
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In
einem Schritt S2 wird geprüft, ob eine Zeitdauer TD seit
einem Motorstillstand und zwar ohne dass ein weiterer Start der
Brennkraftmaschine zwischenzeitlich erfolgt ist, größer
ist als eine vorgegebene Motorstillstandszeitdauer T_ENG_OFF. Die vorgegebene
Motorstillstandszeitdauer T_ENG_OFF kann beispielsweise in etwa
8 bis 10 Stunden betragen, so beispielsweise 8 Stunden. Ist die
Bedingung des Schrittes S2 nicht erfüllt, so wird das Programm in
einem Schritt S4 beendet.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so wird
in einem Schritt S6 ein Piezo-Temperaturwert T_P abhängig
von einem Messsignal MS_T des Temperatursensors 30 ermittelt.
Dabei kann beispielsweise eine vorgegebene Kennlinie des Temperatursensors
eingesetzt werden. Grundsätzlich kann der Temperatursensor 30 angeordnet
sein zum direkten und indirekten Erfassen verschiedener Temperaturen
in der Brennkraftmaschine. Dementsprechend können durch
den Temperatursensor 30 auch mehrere Temperatursensoren
umfasst sein, wie beispielsweise ein Temperatursensor zum Erfassen
der Kühlmitteltemperatur und der Kraftstofftemperatur und dem
entsprechend auch deren Messsignal MS_T in Kombination eingesetzt
werden zum Ermitteln des Piezo-Temperaturwertes T_P. Der Piezo-Temperaturwert
T_P repräsentiert die Temperatur des Piezoaktuators 14.
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Durch
das Vorsehen der Bedingung des Schrittes S2, die auch als erste
Bedingung bezeichnet werden kann, kann eine hohe Korrelation des
mittels des Messsignals MS_T des Temperatur sensors 30 ermittelten
Piezo-Temperaturwertes T_P zu der tatsächlichen Temperatur
des Piezoaktuators 14 gewährleistet werden.
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In
einem Schritt S8 wird ein Kraftstoffdruck FUP mittels des Kraftstoffdrucksensors
ermittelt. Dabei korreliert der Kraftstoffdruck bevorzugt zu demjenigen
Kraftstoffdruck, der auf das dem Piezoaktuator zugeordnete Stellglied
wirkt.
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In
einem Schritt S10 wird ein Temperatur-Kapazitätskennwert
C_T des Piezoaktuators 14 ermittelt und zwar mittels eines
vorgegebenen Kennfeldes KF abhängig von dem Piezo-Temperaturwert
T_P und bevorzugt abhängig von dem Kraftstoffdruck FUP.
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Das
Kennfeld KF ist bevorzugt durch Versuche ermittelt und zwar für
eine Vielzahl grundsätzlich gleichartiger Piezoaktuatoren,
deren Charakteristik jedoch individuell leicht unterschiedlich sein
kann. Dies kann insbesondere aufgrund von Fertigungsstreuungen und
Herstellungstoleranzen bedingt sein und auch abhängig sein
von Einflussgrößen wie einer Betriebsdauer, seit
erstmaligem Inbetriebsetzen des Piezoaktuators 14.
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In
einem Schritt S12 wird ein Ladungswert Q und ein Spannungswert U
erfasst, wobei dies derart zeitnah zu dem Erfassen des Messsignals
MS_T des Temperatursensors 30 in dem Schritt S6 erfolgt,
dass davon auszugehen ist, dass sich die tatsächliche Temperatur
des Piezoaktuators 14 nicht oder nur unwesentlich verändert
hat. Abhängig von dem Ladungswert Q und dem Spannungswert
U wird ein Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS ermittelt und zwar
bevorzugt durch Division des Ladungswertes Q mit dem Spannungswert
U.
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In
einem Schritt S14 wird dann abhängig von dem Mess-Kapazitätskennwert
C_MEAS und dem Temperatur-Kapazitätskennwert C_T ein erster
Korrektur- Kapazitätskennwert COR1 ermittelt. Bevorzugt
wird der erste Korrektur-Kapazitätskennwert COR1, auch
als Geradenabschnittswert oder als Offset bezeichnet, ermittelt
und kann so einfach mittels einer Differenz zwischen dem Mess-Kapazitätskennwert
C_MEAS und dem Temperatur-Kapazitätskennwert C_T ermittelt
werden. Anschließend wird die Bearbeitung in dem Schritt
S4 fortgesetzt.
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In
dem Schritt S14 kann auch eine Adaption eines bereits bei einem
vorangegangenen Durchlauf des Schrittes S14 ermittelten ersten Korrektur-Kapazitätskennwertes
COR1 erfolgen und zwar beispielsweise mittels einer geeigneten Filterung,
wie beispielsweise einer gleitenden Mittelwertbildung.
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4 zeigt
ein weiteres Ablaufdiagramm eines zweiten Programms, das grundsätzlich
unabhängig von dem ersten Programm in der Steuervorrichtung 29 abgearbeitet
werden kann. Das Programm wird in einem Schritt S16 gestartet, in
dem gegebenenfalls ebenso Variablen initialisiert werden können. In
einem Schritt S18 wird der Kraftstoffdruck FUP erfasst. In einem
Schritt S20 wird der Ladungswert Q und der zugeordnete Spannungswert
U erfasst und abhängig von diesem der Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS
ermittelt.
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In
einem Schritt S22 wird dann ein Piezo-Temperaturwert T_P ermittelt.
Dies erfolgt mittels eines der Temperatur und des Kapazitätskennwertes inversen
Kennfeldes KF_INV zu dem Kennfeld KF und zwar abhängig
von dem Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS, dem ersten Korrektur-Kapazitätskennwert
COR1 und dem Kraftstoffdruck FUP. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt
eine der Eingangsgrößen des inversen Kennfeldes
KF_INV der Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS abzüglich
des ersten Korrekturwertes COR1. Auf diese Weise kann somit auch
in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, in dem das Messsignal
MS_T des Temperatursensors 30 nicht oder nur schlecht zu
der tatsächlichen Temperatur des Piezoaktuators 14 korreliert,
ein sehr präziser Piezo-Temperaturwert T_P ermittelt werden.
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Im
Anschluss an den Schritt S22 wird die Bearbeitung in einem Schritt
S24 fortgesetzt, in dem das Programm für eine vorgegebene
Wartezeitdauer T_W verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt
S18 fortgesetzt wird.
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Ein
drittes Programm (5) wird in einem Schritt S26
gestartet. Das dritte Programm korrespondiert in Teilen zu dem ersten
Programm gemäß der 3. Im Folgenden
sind insbesondere auf die Unterschiede zwischen beiden Programmen
näher erläutert.
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In
einem Schritt S28 wird zusätzlich zu dem Schritt S2 geprüft,
ob eine Temperatur TX, die abhängig von dem Temperatursensor 30 ermittelt
wird, und die beispielsweise die Kühlmitteltemperatur sein kann,
kleiner ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert THD1. Der
erste Schwellenwert THD1 kann beispielsweise zwischen 10 und etwa
20 oder 30°C liegen und so beispielsweise 10° betragen.
Ist die Bedingung des Schrittes S28, die insoweit auch die erste
Bedingung repräsentiert, erfüllt, so werden Schritte S30
bis S38 abgearbeitet, die zu den Schritten S6 bis S14 korrespondieren.
Ein Schritt S40 korrespondiert zu dem Schritt S4.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S28 hingegen nicht erfüllt,
so wird die Bearbeitung in einem Schritt S42 fortgesetzt.
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In
einem Schritt S42 wird geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand
ES der Brennkraftmaschine ein Leerlauf IS oder eine Teillast PL
ist. Ferner wird zusätzlich geprüft, ob die Zeitdauer
TD, seitdem der aktuelle Betriebszustand ES eingenommen ist, größer
ist als eine vorgegebene Betriebs-Zeitdauer TB.
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Ferner
wird bevorzugt zusätzlich geprüft, ob die Temperatur
TX, die abhängig von dem Messsignal MS_T des Temperatursensors 30 ermittelt
wird, die beispielsweise ebenso wie in dem Schritt S28 die Kühlmitteltemperatur
sein kann, größer ist als ein vorgegebener zweiter
Schwellenwert THD2, der beispielsweise 60°C beträgt.
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Ist
die Gesamtbedingung des Schrittes S42, die auch als zweite Bedingung
bezeichnet werden kann, nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung
in dem Schritt S40 fortgesetzt. Ist die Gesamtbedingung des Schrittes
S42 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S44 der
Piezo-Temperaturwert T_P abhängig von dem Messsignal MS_T
des Temperatursensors 30 ermittelt. In diesem Zusammenhang
wird die Erkenntnis genutzt, dass bei einer geeignet vorgegebenen
Betriebs-Zeitdauer TB durch die zweite Bedingung sichergestellt
werden kann, dass eine sehr hohe Korrelation zwischen dem Messsignal
MS_T des Temperatursensors 30 und der tatsächlichen
Piezo-Temperatur des Piezoaktuators 14 gegeben ist.
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In
einem Schritt S46 wird der Kraftstoffdruck FUP ermittelt und dann
abhängig von dem Kraftstoffdruck FUP und dem Piezo-Temperaturwert
T_P der Temperatur-Kapazitätskennwert C_T mittels des Kennfeldes
KF in einem Schritt S48 korrespondierend zu dem Schritt S34 ermittelt.
In einem Schritt S50 werden dann Ladungswerte Q und Spannungswerte
U erfasst, die so zeitnah erfasst werden, dass sie zu der aus dem
Messsignal MS_T in dem Schritt S44 abgeleiteten Piezo-Temperaturwert
T_P korrelieren. Abhängig von dem Ladungswert Q und dem Spannungswert
U wird in dem Schritt S50 ferner ein Mess-Kapazitätskennwert
C_MEAS ermittelt.
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In
einem Schritt S52 wird dann ein zweiter Korrektur-Kapazitätskennwert
COR2 ermittelt und zwar abhängig von dem Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS,
dem Temperatur-Kapazitätskennwert C_T und dem ersten Korrektur-Kapazitätskennwert COR1.
Der zweite Korrektur-Kapazitätskennwert COR2 kann in diesem
Zusammenhang beispielsweise so ermittelt werden, dass er linear
abhängt von dem Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS
oder gegebenenfalls von dem mittels des ersten Korrekturwertes COR1
korrigierten Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS. Auf diese
Weise kann der zweite Korrektur-Kapazitätskennwert COR2
eine Steigungskorrektur durchführen.
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Im
Anschluss an den Schritt S52 wird die Bearbeitung in dem Schritt
S40 fortgesetzt.
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Anhand
der 6 ist ein Ablaufdiagramm eines vierten Programms
dargestellt, dessen Unterschiede im Vergleich zu demjenigen gemäß der 4 im
Folgenden erläutert sind.
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Das
Programm wird in einem Schritt S54 gestartet. Schritte S56 und S58
korrespondieren zu den Schritten S18 und S20. Ein Schritt S60 unterscheidet sich
von dem Schritt S22 dadurch, dass bei dem Ermitteln des Piezo-Temperaturwertes
T_P auch der zweite Korrektur-Kapazitätskennwert COR2 berücksichtigt
wird. Dazu kann beispielsweise das inverse Kennfeld KF_INV abhängig
von dem beispielsweise in dem Schritt S52 ermittelten Steigungszusammenhanges
entsprechend adaptiert sein und alternativ kann jedoch auch eingangsseitig
des inversen Kennfeldes KF_INV der Mess-Kapazitätskennwert C_MEAS
abhängig von dem ersten Korrektur-Kapazitätskennwert
COR1 und dem zweiten Korrektur-Kapazitätskennwert COR2
und zwar insbesondere unter Berücksichtigung des Mess-Kapazitätskennwertes
C_MEAS berücksichtigt werden.
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Ein
Schritt S62 korrespondiert zu dem Schritt S24.
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Alternativ
oder nebengeordnet zu dem Schritt S42 (5) kann
ein Schritt S42' vorgesehen sein, in dem geprüft wird,
ob ein Start der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen
Motorstillstandsintervalls T_ENG_OFF_INT beginnt und die abhängig
von dem Messsignal MS_T des Temperatursensors 30 ermittelte
Temperatur TX, die beispielsweise repräsentativ ist für
die Kühlmitteltemperatur, einen vorgegebenen dritten Schwellenwert THD3 überschreitet.
Das Motorstillstandsintervall T_ENG_OFF_INT kann empirisch so ermittelt
werden, dass eine hohe Korrelation der abhängig von dem
Messsignal MS_T des Temperatursensors 30 ermittelten Temperatur
TX zu der tatsächlichen Temperatur des Piezoaktuators existiert.
Besonders günstig kann das Motorstillstandsintervall T_ENG_OFF_INT
beispielsweise innerhalb von etwa 0,5 bis etwa 3 Stunden nach dem
Motorstillstand liegen.
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Der
vorgegebene dritte Schwellenwert THD3 kann gleich dem zweiten Schwellenwert
THD2 gewählt sein. Er kann sich jedoch auch von diesem
unterscheiden.
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Falls
die Bedingung des Schritts S42', die als dritte Bedingung bezeichnet
wird, erfüllt ist, so wird die Bearbeitung in dem Schritt
S44 fortgesetzt und andernfalls das Programm in dem Schritt S40
beendet.
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Ferner
wird bei der erstmaligen Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine,
was bevorzugt zu dem Ende ihrer Montage in ein Kraftfahrzeug erfolgt, das
Programm gemäß der 3 oder 5 mit
dem Schritt S6 bzw. S30 unmittelbar auf den Schritt S1 bzw. S26
folgend durchgeführt. Dies hat zur Folge, dass dann bereits
auf jeden Fall der erste Korrektur-Kapazitätskennwert COR1
ermittelt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19652807
A1 [0005]
- - DE 10063080 A1 [0006]