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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines angepassten Steuersignals
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vorrichtung,
um dieses Verfahren durchzuführen, ein Computerprogramm
sowie ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Bei
Brennkraftmaschinen kann die Kraftstoffzumessung mittels Ventilen
oder Injektoren erfolgen. Dabei legen der Öffnungs- und
Schließzeitpunkt des Injektors einen Einspritzbeginn bzw.
ein Einspritzende des Kraftstoffs fest.
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Kraftstoff-Injektoren
mit Magnetaktoren können mittels eines Boosterkonzeptes
angesteuert werden. Dabei wird mittels eines Anzugstromes schnell durch
toleranzbehaftete hydraulische Bereiche des Injektors gefahren.
Der Anzugstrom liegt dabei weit über einem zum öffnen
des Injektors notwendigen Strom. Nach einer Anzugsphase wird der
Injektor mit einem geringeren Haltestrom offen gehalten.
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Bei
einer deutlichen Reduzierung der Ansteuerströme, beispielsweise
des Anzugstroms oder Haltestroms, nehmen die Einspritz-Streuungen
von Hub zu Hub bzw. von Ansteuerung zu Ansteuerung zu.
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Der
zum Ansteuern des Injektors eingesetzte Stromverlauf hat somit Einfluss
auf das Öffnungs- und Schließverhalten des Injektors.
Daher wird mit einem fest konfigurierten bzw. applizierten Stromverlauf
bezüglich des Anzugs- und Haltestromniveaus gefahren. Die
Höhe des Stromniveaus bildet dabei einen ungünstigsten
Fall ("Worst Case"), inklusive eines sog. Angstvorhaltes ab. Das
Stromniveau für den ungünstigsten Fall stellt
unabhängig von aktuellen Umweltbedingungen, Toleranzen
und Driften ein erforderliches Öffnungsverhalten des Injektors
sicher. Real benötigte Stromniveaus werden im Mittel unter den
fest konfigurierten bzw. applizierten Werten für den ungünstigsten
Fall liegen.
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Mit
einer zunehmenden Anzahl an Einspritztypen pro Zylinder nimmt auch
die Verlustleistung im Steuergerät weiter zu und erfordert
aufwendige Entwärmungsmaßnahmen im Steuergerät.
Des Weiteren müssen Bauelemente ausgewählt werden,
die den hohen, fest vorkonfigurierten bzw. applizierten Strömen über
Lebensdauer und Temperatur standhalten.
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Eine
Vorrichtung zur Ansteuerung eines Einspritzventils ist beispielsweise
aus der
DE 195 39
071 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden der Anzugsstrom
und der Haltestrom jeweils auf einen Sollwert eingeregelt.
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Vor
diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Ermitteln eines angepassten Steuersignals mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren
verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm
und ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen
vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen
Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein angepasstes
Steuersignal mittels eines Lernverfahrens ermittelt werden. Durch
das angepasste Steuersignal können Vorhalte, die aufgrund
einer Berücksichtigung eventueller ungünstiger
Bedingungen erforderlich sind, reduziert oder vollständig
vermieden werden.
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Handelt
es sich bei dem Steuersignal beispielsweise um einen Anzugs- oder
Haltestrom eines Injektors, so kann mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein Vorhalt infolge eines fest vorkonfigurierten bzw. applizierten
Stromverlaufs auf ein injektorspezifisches, tatsächlich
notwendiges Niveau in einem jeweiligen Arbeitspunkt eines Motors
abgesenkt werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann dabei auf einem injektorspezifischen
Lernverfahren basieren, bei dem der Ansteuerstrom, beispielsweise
der Anzugsstrom und/oder Haltestrom, jeweils eines Injektors in verschiedenen
definierten Betriebspunkten des Motors soweit abgesenkt werden kann,
bis sich eine geringfügige Veränderung in einer,
die Einspritzmenge repräsentierenden Messgröße
ergibt. Der an diesem Betriebspunkt gelernte Anzugs- und/oder Haltestrom kann
für diesen Betriebspunkt, gegebenenfalls mit einem applizierbaren
Sicherheitsabstand, übernommen werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann das Lernverfahren darauf basieren, dass mittels
einer von „oben" kommenden Reduzierung des Anzug- und/oder
Haltestroms die Einspritzung nach einem x-ten Wiedereinsetzen oder
vor einem x-ten Motorschub, während dem keine Einspritzungen
erfolgen, aussetzt. Das Lernverfahren kann dabei ausgehend von Injektor öffnenden
Werten einer letzten Einspritzung begonnen werden. Vorteilhafterweise
kann das Lernverfahren bei einer letzten Einsspritzung, bei einem Übergang
von Zug nach Schub des Motors eingesetzt werden. Alternativ oder
optional kann eine Adaption bei einer ersten Einspritzung beim Übergang
von Schub nach Zug, also bei einer Einspritzmenge von 0 mg/Hub erfolgen,
bis die Einspritzung nach dem x-ten Wiedereinsetzen einsetzt. Dies
kann mittels einer von „unten" kommenden Erhöhung
des Anzug- und/oder Haltestroms erfolgen, ausgehend von Werten,
bei denen der Injektor sicher noch nicht öffnet.
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Der
Vorteil des erfindungsgemäßen Ansatzes liegt in
einer Reduzierung der Verlustleistung der Einspritzendstufen-Schaltung.
Die Temperatur im Steuergerät kann gesenkt und die Stromaufnahme des
Steuergerätes verringert werden. Ferner können Gehäuse
verwendet werden, die für eine geringere Verlustleitung
ausgelegt sind. Die Anforderungen an die eingesetzten Bauelemente
können weiter abgesenkt und damit deren Kosten und eventuell
deren Baugröße reduziert werden.
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Bei
den Bauelementen kann es sich beispielsweise um Bauelemente im Einspritzendstufenkonzept
handeln. Bei diesen Bauelementen können beispielsweise
der Effektivstrom, die Temperaturklassen, die Bauformen oder die
Verlustleistung und damit notwendige Entwärmungsmaßnahmen
weiter reduziert werden. Beispielsweise kann eine Effektivstrom-Belastung
von Elkos reduziert werden. Dies führt zu einer Senkung
der Temperatur der Elkos und ermöglicht somit einen Einsatz
niedrigerer Temperatur-Klassen und Bauformen.
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Im
Schritt des Bestimmens kann das angepasste Steuersignal basierend
auf einem der vorangegangenen aktuellen Steuersignale bestimmt werden.
Dies ermöglicht eine schnelle und einfache Ermittlung des
angepassten Steuersignals. Beispielsweise kann das angepasste Steuersignal
basierend auf einem jeweils vorangegangenen aktuellen, d. h. vorher
bestimmten oder vorgegebenen, Steuersignal bestimmt werden.
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Beispielsweise
kann im Schritt des Bestimmens das aktuelle Steuersignal als angepasstes Steuersignal
bestimmt werden. Somit kann das zuletzt bereitgestellte aktuelle
Steuersignal zur Bestimmung des angepassten Steuersignals verwendet werden.
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Ferner
kann das angepasste Steuersignal, im Schritt des Bestimmens, mit
einem Sicherheitsabstand beaufschlagt werden. Dies ermöglicht
eine Berücksichtigung ungünstiger Bedingungen.
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Das
aktuelle Ansteuerergebnis kann mittels eines von dem aktuellen Ansteuerergebnis
abhängigen Messwertes erfasst werden und eine Erfüllung der
Endbedingung kann durch ein Vergleichen des Messwertes mit einem
durch die Endbedingung vorgegebenen Schwellwert bestimmt werden.
Dies ermöglicht den Einsatz bekannter Messverfahren zur Bewertung
des aktuellen Ansteuerergebnisses.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann das erste Steuersignal so gewählt werden,
dass von dem ersten Steuersignal ein vorbestimmtes Ansteuerergebnis
hervorgerufen wird und es kann das geänderte Steuersignal
so gewählt werden, dass sich das von dem geänderten
Steuersignal hervorgerufene aktuelle Ansteuerergebnis, bezogen auf
das vorbestimmte Ansteuerergebnis, in Richtung des gewünschten
Ansteuerergebnisses bewegt. Somit kann gewährleistet werden,
dass sich aufeinander folgende Ansteuerergebnisse tendenziell immer
näher an das gewünschte Ansteuerergebnis annähern.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann es sich bei der Einrichtung um ein Ventil und
bei dem Ansteuerergebnis um ein Öffnungsverhalten des Ventils
handeln. Dies ermöglicht den Einsatz des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei Ventilen von Brennkraftmaschinen.
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Dabei
kann das erste Steuersignal so gewählt werden, dass das
Ventil sicher öffnet und die Endbedingung erfüllt
ist, wenn das Ventil nicht mehr öffnet. Diese Endbedingung
ist einfach zu detektieren.
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Ferner
kann die Endbedingung erfüllt sein, wenn eine durch das Öffnungsverhalten
hervorgerufene aktuelle Einspritzmenge einen ersten vorbestimmten
Wert unterschreitet. Dies ermöglicht eine feine Abstimmung
des angepassten Steuersignals.
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Das
geänderte Steuersignal kann, ausgehend von der aktuellen
Einspritzmenge, so gewählt werden, dass sich die von dem
geänderten Steuersignal hervorgerufene nachfolgend aktuelle
Einspritzmenge verringern wird, wenn die aktuelle Einspritzmenge
den ersten vorbestimmten Wert nicht unterschreitet. Und es kann
das geänderte Steuersignal so gewählt werden,
dass sich die hervorgerufene nachfolgend aktuelle Einspritzmenge
vergrößern wird, wenn die aktuelle Einspritzmenge
einen zweiten vorbestimmten Wert unterschreitet. Auf diese Weise
kann eine zu große Änderung des geänderten Steuersignals
korrigiert werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann für ein
Einspritzventil eines Motors geeignet sein, wobei das erste Steuersignal
in einer Zugphase des Motors bereitgestellt werden kann. Damit lässt
sich das angepasste Steuersignal vorteilhafterweise in einem Übergang
des Motors von Zug nach Schub ermitteln.
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Alternativ
kann das erste Steuersignal so gewählt werden, dass das
Ventil sicher nicht öffnet und die Endbedingung erfüllt
ist, wenn das Ventil öffnet. Diese Endbedingung ist einfach
zu detektieren.
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Ferner
kann die Endbedingung erfüllt sein, wenn eine durch das Öffnungsverhalten
hervorgerufene aktuelle Einspritzmenge einen ersten vorbestimmten
Wert überschreitet. Dies ermöglicht eine feine
Abstimmung des angepassten Steuersignals.
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Das
geänderte Steuersignal kann, ausgehend von der aktuellen
Einspritzmenge, so gewählt werden, dass sich die von dem
geänderten Steuersignal hervorgerufene nachfolgend aktuelle
Einspritzmenge vergrößern wird, wenn die aktuelle
Einspritzmenge den ersten vorbestimmten Wert nicht überschreitet
und es kann das geänderte Steuersignal so gewählt
werden, dass sich die hervorgerufene nachfolgend aktuelle Einspritzmenge
verringern wird, wenn die aktuelle Einspritzmenge einen zweiten
vorbestimmten Wert überschreitet. Auf diese Weise kann
ebenfalls eine zu große Änderung des geänderten
Steuersignals korrigiert werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann für ein
Einspritzventil eines Motors geeignet sein, wobei das erste Steuersignal
in einer Schubphase des Motors bereitgestellt werden kann. Damit
lässt sich das angepasste Steuersignal vorteilhafterweise
in einem Übergang des Motors von Schub nach Zug ermitteln.
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Bei
dem Steuersignal kann es sich um einen Steuerstrom oder um eine
Steuerspannung handeln, wobei ein geänderter Steuerstrom
oder eine geänderte Steuerspannung durch ein Erhöhen
oder Erniedrigen eines aktuellen Steuerstroms oder einer aktuellen
Steuerspannung bereitgestellt werden kann.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung führt die wesentlichen
Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durch.
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Ein
erfindungsgemäßes Computerprogramm mit Programmcodemitteln
ist dazu ausgelegt alle Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens durchzuführen, wenn dieses Computerprogramm
auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, durchgeführt
wird.
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Ein
erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt mit
Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger
gespeichert sind, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehen, wenn dieses Computerprogramm auf einem Computer oder
einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, durchgeführt wird.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der
Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt
ein Stromprofil eines Injektors gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 zeigt
ein weiteres Stromprofil eines Injektors gemäß einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ermittlung eines angepassten
Steuersignals gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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4 zeigt
eine weitere schematische Darstellung einer Ermittlung eines angepassten
Steuersignals gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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5a zeigt
eine weitere schematische Darstellung einer Ermittlung eines angepassten
Steuersignals gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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5b zeigt
eine weitere schematische Darstellung einer Ermittlung eines angepassten
Steuersignals gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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6 zeigt
eine weitere schematische Darstellung einer Ermittlung eines angepassten
Steuersignals gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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7 zeigt
eine weitere schematische Darstellung einer Ermittlung eines angepassten
Steuersignals gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
ein Stromprofil eines Injektors gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dem Injektor
kann es sich um einen Magnetventil-Injektor handeln.
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Die
oberste Kennlinie der 1 zeigt einen Steuerstrom 100 in
Form einer Stromantwort im Verlauf einer Einspritzung. Eine Einspritzsequenz
beginnt am Anfang der Zeitspanne t1, beinhaltet die Zeitspannen
t2, t3, t10 und endet zum Ende der Zeitspanne t11. Am Ende der Zeitspanne
t1 weist das Steuersignal 100 einen steilen Anstieg auf
ein Anzug stromniveau auf. Das Anzugstromniveau wird während
der Zeitspanne t2 gehalten. Zum Ende der Zeitspanne fällt
das Steuersignal 100 auf ein niedrigeres Haltestromniveau
ab, das während der Zeitspanne t3 gehalten wird. Zu Beginn
der Zeitspanne t10 fällt das Steuersignal 100 wieder
auf das Ausgangsniveau zurück.
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2 zeigt
ein Stromprofil eines Injektors gemäß einer weiteren
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten
Zeitablauf weist das Steuersignal 100 in 2 einen
reduziertem Haltestrom am Ende auf. Insbesondere fällt
das Steuersignal 100 am Ende der Zeitspanne t3 nicht sofort
auf das Ausgangsniveau zurück sondern wird während
t4 bis zum Anfang der Zeitspanne t10 auf einem abgesenkten Halteniveau
gehalten, bevor das Steuersignal 100 zum Beginn der Zeitspanne
t10 auf das Ausgangsniveau absinkt.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ermitteln eines
angepassten Steuersignals 100 gemäß einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Das angepasste Steuersignal ist geeignet um an einer
Einrichtung ein gewünschtes Ansteuerergebnis 320 hervorzurufen.
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Insbesondere
zeigt 3 in einer oberen Kennlinie einen zeitliche Verlauf
des Steuersignals. Die Zeit ist dabei auf der horizontalen Achse
aufgetragen. Das Steuersignal weist zu Beginn einen Wert eines ersten
Steuersignals 100a auf und nimmt über Werte geänderter
Steuersignale 100b, 100c einen Wert des angepassten
Steuersignals 100 an. In einer unteren Kennlinie ist ein
zeitlicher Verlauf eines Ansteuerergebnisses gezeigt. Das Ansteuerergebnis
ist in Form eines Messsignals 322 aufgetragen. Das Messsignal 322 weist
zum Ende einen Messwert auf, der dem gewünschten Ansteuerergebnis 320 entspricht.
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In
einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Bereitstellen des ersten
Steuersignals 100a als aktuelles Steuersignal. Das erste
Steuersignal 100a ist ausgebildet, um die Einrichtung anzusteuern
und somit ein Ansteuerergebnis an oder mittels der Einrichtung hervorzurufen.
Das von dem ersten Steuersignal 100a und den geänderten
Steuersignalen 100b, 100c hervorgerufene Ansteuerergebnis
ist durch das Messsignal 322 dargestellt.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen eines von
dem aktuellen Steuersignal hervorgerufenen aktuellen Ansteuerergebnisses. Gemäß dem
in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht
das von dem ersten Steuersignal 100a hervorgerufene aktuelle
Ansteuerergebnis, nicht dem gewünschten Ansteuerergebnis 320.
Daher folgt in einem weiteren Schritt ein Wiederholen der Schritte des
Bereitstellens und Erfassens mit dem geänderten Steuersignal 100b als
aktuelles Steuersignal. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
weist das geänderte Steuersignal 100b einen niedrige ren
Wert als das erste Steuersignal 100a auf. Der Schritt des
Wiederholens kann solange durchgeführt werden, bis das aktuelle
Ansteuerergebnis eine Endbedingung erfüllt.
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Erfüllt
das aktuelle Ansteuerergebnis die Endbedingung, so kann ein Wert
oder ein Verlauf des angepassten Steuersignals 100 bestimmt
werden. Das angepasste Steuersignal 100 kann bestimmt werden,
indem dem angepassten Steuersignal 100 ein Wert eines vorangegangenen
aktuellen Steuersignals zugewiesen wird. Beispielsweise kann dem
angepassten Steuersignal 100 der Wert des gerade aktuellen
Steuersignals zugewiesen werden. Alternativ kann dem angepassten
Steuersignal 100 auch ein Wert zugewiesen werden, der von
dem Wert eines aktuellen Steuersignals abhängt, beispielsweise
indem das aktuelle Steuersignal mit einem Sicherheitsabstand beaufschlagt
wird.
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Die
Endbedingung kann nach beliebigen geeigneten Kriterien aufgestellt
und überprüft werden. Beispielsweise kann eine
Erfüllung oder Nichterfüllung der Endbedingung
durch ein Vergleichen des Messsignals mit einem durch die Endbedingung
vorgegebenen Schwellwert bestimmt werden.
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Das
erste Steuersignal 100a kann so gewählt werden,
dass von dem ersten Steuersignal ein vorbestimmtes Ansteuerergebnis
hervorgerufen wird. Das vorbestimmte Ansteuerergebnis kann sich dadurch
auszeichnen, dass das Messsignal 322 den durch die Endbedingung
vorgegebenen Schwellwert mit Sicherheit überschreitet bzw.
unterschreitet. Das geänderte Steuersignal 100b kann
so gewählt werden, dass sich das von dem geänderten
Steuersignal 100b hervorgerufene aktuelle Ansteuerergebnis
dem gewünschten Ansteuerergebnis 100 annähert.
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Dabei
kann es vorkommen, dass ein aktuelles Steuersignal zu stark geändert
wurde. Das bedeutet, dass das von dem zu stark geänderten
Steuersignal hervorgerufene aktuelle Ansteuerergebnis sich wieder
von dem gewünschten Ansteuerergebnis 100 entfernt.
Beispielsweise kann das zu stark geänderte Steuersignal
dazu führen, dass das Messsignal 322 sich dem
durch die Endbedingung vorgegebenen Schwellwert nicht weiter annähert,
sondern diesen unterschreitet. Eine solche Unterschreitung kann entweder
als Erfüllung der Endbedingung gewertet werden oder, beispielsweise
bei einer zu großen Unterschreitung, eine Korrektur erfordern.
Eine zu große Unterschreitung kann beispielsweise eine
Unterschreitung eines weiteren Schwellwertes darstellen. 3 zeigt
eine solche Korrektur, indem das geänderte Steuersignal 100c wieder
auf einen höheren Wert zurückgesetzt wird. Darauf
folgende geänderte Steuersignale weisen jeweils wieder
niedrigere Werte auf, bis die Endbedingung erfüllt ist
oder bis eine erneute Korrektur erforderlich ist.
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Bei
dem Steuersignal 100, 100a, 100b, 100c kann
es sich um einen Steuerstrom oder um eine Steuerspannung handeln,
die zum Ansteuern der Einrichtung geeignet sind. Demnach kann es
sich bei dem angepassten Steuersignal 100 beispielsweise um
ein adaptiertes Stromniveau handeln. Bei der von dem Steuersignal
angesteuerten Einrichtung kann es sich um ein Ventil handeln. Entsprechend
dazu kann es sich bei dem Ansteuerergebnis um ein Öffnungsverhalten
des Ventils handeln. In diesem Fall kann das erste Steuersignal 100a so
gewählt werden, dass das Ventil sicher öffnet
und die End bedingung kann so gewählt werden, dass sie erfüllt
ist, wenn das Ventil nicht mehr öffnet. Stellt das Messsignal 322 eine durch
das Ventil gelangte Einspritzmenge dar, so kann die Endbedingung
alternativ auch dann erfüllt sein, wenn die von einem aktuellen
Steuersignal hervorgerufene aktuelle Einspritzmenge einen ersten vorbestimmten
Wert unterschreitet. Eine Korrektur des aktuellen Steuersignals
kann wiederum vorgenommen werden, wenn die aktuelle Einspritzmenge zu
gering wird, also beispielsweise einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.
Dazu kann ein folgendes geändertes Steuersignal so gewählt
werden, dass sich die Einspritzmenge wieder erhöht.
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Bei
dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird
mit einem hohen ersten Steuersignal 100a begonnen und es
folgt eine Anpassung an ein, relativ zum ersten Steuersignal 100a gesehen,
niedrigeres angepasstes Steuersignal 100. Alternativ kann
mit einem niedrigen ersten Steuersignal 100a begonnen werden
und eine Anpassung an ein, relativ zum ersten Steuersignal 100a,
höheres angepasstes Steuersignal 100 folgen.
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Das
in 3 gezeigte Verfahren kann von einer Vorrichtung
zum Ermitteln eines angepassten Steuersignals ausgeführt
werden. Die Vorrichtung kann entsprechende Einrichtungen zur Ausführung der
jeweiligen Verfahrensschritte aufweisen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines
angepassten Steuersignals kann vorteilhafterweise in einem Magnetventilkonzept
eingesetzt werden. Dabei kann im Ausgangszustand mit üblich
konfigurierten bzw. applizierten Werten 100a für
den Anpass- und Haltestrom gefahren werden.
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Als
Messprinzipien für das erfindungsgemäße
Verfahren, insbesondere für die Erfassung und Beurteilung
des aktuellen Ansteuerergebnisses, kommen alle Verfahren in Betracht,
die in der Lage sind eine Änderung der Einspritzmasse zu
beobachten. Bezogen auf relevante Arbeitspunkte des Motors, beispielsweise
charakterisiert durch Last, Drehzahl, Ansteuerbeginn, Ansteuerdauer,
Raildruck und/oder Motortemperatur, sollten die Mengen beobachtenden
Funktionen eingeschwungen sein. Der Adaptionsalgorithmus des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann dabei an verschiedenen Arbeitspunkten durchgeführt
werden.
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Für
das erfindungsgemäße Verfahren sind bekannte zylinderindividuelle
Messprinzipien bzw. Mengen beobachtende Funktionen verwendbar. Beispielsweise
können drehzahlbasierte Verfahren eingesetzt werden, die
die Laufunruhe des Motors oder das Motormoment des Motors auswerten.
Ferner können Lambda-basierte Verfahren, die das Lambdasignal
für einzelne Verbrennungen auswerten oder zylinderdruckbasierte
Verfahren, die direkt aus dem Zylinderdruckverlauf Merkmale wie
den Brennbeginn, den Verbrennungsschwerpunkt oder die indizierte
Arbeit extrahieren, eingesetzt werden. Ferner sind klopfsignalbasierte
Verfahren, die beispielsweise relative Änderungen der Einspritzung
auswerten und die Messung von Druckveränderungen im Hochdruckspeicherkreis,
die auf eine Einspritzung schließen lassen, geeignet.
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Um
Toleranzen von Injektoren und anderen Bauteilen auszugleichen können
mehrere Funktionen in der Motorsteuerung enthalten sein, die vorteilhafterweise
für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt
werden können. Dazu gehören das nachfolgend beschriebene
Lambda-Signal, die Mengenaus gleichsregelung, die Zylinderdruckmessung
und das Klopfsensorsignal.
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Um
insbesondere die zukünftigen Abgasanforderungen zu erfüllen,
ist es wichtig die Drift- und Alterungseffekte der Einspritzanlage
und damit Auswirkungen auf das Abgas über die Lebenszeit
des Systems zu kompensieren. Dazu hat sich die Lambdasonde und zugehörigen
Funktionen und Software etabliert.
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Um
Streuungen der Injektoren, Zylinder oder Ventile und damit Auswirkungen
auf die Laufruhe des Motors auszugleichen, ist die Funktion Mengenausgleichregelung
im Steuergerät implementiert. Dabei wird durch zylinderindividuelles
Lernen der Drehungleichfömigkeit, d. h. die Drehzahlschwankungen
infolge Kompression und Dekompression der Zylinder einander angeglichen,
indem diese mittels einer zylinderindividuellen Mehr- bzw. Mindermenge
einem mittleren Drehzahlband angepasst werden.
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Mittels
Einsatz von Brennraumdrucksensoren ist es möglich, im Motorsteuergerät
direkt Größen der Verbrennung zu bestimmen. Dies
sind beispielsweise Brennbeginn oder maximaler Zylinderdruck. Auch
das indizierte Moment kann damit zylinderindividuell erfasst und
gleichgestellt werden.
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Auch
das Klopfsignal kann als Rückmeldung über ein
verändertes Einspritz- bzw. Ansteuerstrom-Profil dienen.
Dies wird eingesetzt um Toleranzen des Einspritzsystems, beispielsweise
die Nullmenge auszugleichen bzw. die Voreinspritzmengenstabilität
sicherzustellen.
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Das
erfindungsgemäße Lernverfahren für den
Haltestrom eines Magnetventilkonzeptes kann beginnen, sobald die
Arbeitspunkte stationär und das Messsystem eingeschwungen
ist. Es wird zunächst der Haltestrom 100b eines
Injektors pro Ansteuerzyklus abgesenkt. Ändert sich das
Messsignal 322 des betroffen Zylinders über einen
bestimmten Wert, wird der Haltestrom 100c wieder angehoben.
Dieses Vorgehen wird wie in 3 gezeigt,
zyklisch wiederholt. Tritt eine Veränderung im Messsystem
auf, wird das Lernverfahren im betreffenden Arbeitspunkt beendet und
der Haltestrom wieder auf den Wert im letzten oder applizierbar
n-x ten Lernschritt oder um einen applizierbaren Wert erhöht
und für diesen Arbeitspunkt übernommen. Ist der
Haltestrom 100 für den ersten Zylinder adaptiert,
kann dieses Verfahren auf dem nächsten Zylinder fortgesetzt
werden. Die adaptierten Werte können in einem Speicher
abgelegt werden, damit diese beim nächsten Anfahren dieses Betriebspunktes
wieder zur Verfügung stehen.
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Vorteilhaft
kann es sein, für die Adaption die Haltestromphase nochmals
zu unterteilen, wie es in 2 gezeigt
ist, und nur einen letzten Anteil zur Adaption heranzuziehen. Dies
führt zu zwar messbaren, aber für den Fahrer nicht
merklichen Mengenänderungen und damit Momentenänderungen.
Ist der Haltestrom adaptiert, kann der adaptierte Haltestrom für die
gesamte Haltstromphase verwendet werden. Dies muss dann wiederum
im Messsystem beobachtet werden.
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Im
Extremfall wird das erfindungsgemäße Verfahren
soweit geführt, bis es aufgrund eines zu niedrigen Haltestromes
mit der ersten Schnelllöschung beim Übergang von
Anzugsstrom- zu Haltestromregelung oder mit dem letzten Anteil der
Haltestromphase zum vorzeitigen Schließen des Injektors kommt.
Mit dem vorzeitigen Schließen wird das Lernverfahren im
betreffenden Arbeitspunkt beendet und auf den Wert im letzten oder
applizierbar n-x ten Schritt oder um einen bestimmten applizierten
Betrag zurückgestellt und dieser gespeichert, so dass der
Injektor im jeweiligen Arbeitspunkt korrekt schließt.
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Das
erfindungsgemäße Lernverfahren kann in entsprechender
Weise zur Anpassung des Anzugsstroms eingesetzt werden. Die Adaption
des Anzugsstromes kann nach dem gleichen Prinzip erfolgen, wobei
typischerweise keine Unterteilung des Anzugsstroms erfolgt. Zur
Beobachtung des Anzugsstromes sind besonders Messsysteme von Vorteil, die
den Brennbeginn oder den Verbrennungsschwerpunkt erfassen können.
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Die
für das Lernverfahren herangezogenen Messwerte verändern
sich bei einem verzögerten oder langsameren öffnen
der Injektornadel, sowie bei einem vorzeitigen Schließen
der Injektornadel und der dadurch veränderten Einspritzmengen
und/oder deren Lage.
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In
einem weiteren Extremfall kann das erfindungsgemäße
Verfahren soweit geführt werden, bis es aufgrund des zu
niedrigen Anzugsstromes nicht mehr zum öffnen des jeweiligen
Injektors kommt. Mit dem Aussetzen der Einspritzung wird das Lernverfahren
im betreffenden Arbeitspunkt beendet und auf den Wert im letzten
oder applizierbar n-x ten Schritt oder um einen bestimmten applizierten
Betrag zurückgestellt und dieser gespeichert, so dass der
Injektor im jeweiligen Arbeitspunkt sicher öffnet.
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Die 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel
des Lernverfahrens, gemäß dem der Anzugs- und/oder
Haltestrom des Injektors mit Beginn des Motorschubs anpassbar ist.
Dabei handelt es sich um ein injektorspezifisches Lernverfahren,
bei dem der Anzugsstrom und/oder Haltestrom bei einer zusätzlichen
Einspritzung nach Übergang von Zug zu Schub, d. h. Einspritzmasse
= 0 mg/Hub, einmalig abgesenkt wird. Die Absenkung erfolgt schrittweise
zylinderindividuell bis es zum Aussetzen dieser zusätzlichen
Einspritzung kommt. Bis dahin wird im normalen Motorbetrieb mit
Werten für den Anzugsstrom und/oder Haltestrom gefahren,
die ein sicheres öffnen garantieren. Dabei kann es sich
um applizierte Initialisierungswerte handeln. Das Aussetzen der
Einspritzung kann über Signale, die beispielsweise die
Motordrehzahl, den Brennraumdruck und/oder den Körperschall
anzeigen, detektiert werden.
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Das
obere Diagramm von 4 zeigt den zeitlichen Ablauf
des Lernverfahrens beim Übergang des Motors von Zug nach
Schub. Der Bereich 442 stellt ein Ende der Zugphase und
der Bereich 443 einen Beginn der Schubphase dar. Einspritzungen 452, 454, 456 finden
statt während kein Schub vorliegt. Eine weitere Einspritzung 458 findet
statt während Schub vorliegt. Die Einspritzung 458 bildet
die letzte Einspritzung für die Adaption des Anpass- bzw. Haltestroms.
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Die
Kennlinien 400a, 400b, 400c, 400d stellen
Verläufe des Haltestroms und die Kennlinien 420a, 420b, 420c, 420d zugehörige
Momentenbeiträge dar. Die Kennlinien 400a, 400b, 400c, 400d entsprechen
der in 1 gezeigten Kennlinie mit einem Anstieg auf ein
Anzugstromniveau und einem nachfolgenden Abfall auf ein Haltestromniveau.
Die Kennlinie 400a ist einer Einspritzung 452, 454, 456 mit
keinem Schub zugeordnet. Die Kennlinie 400b ist einer Einspritzung 458 mit
Schub [n], die Kennlinie 400c einer Einspritzung 458 mit
Schub [n + 1] und die Kennlinie 400d einer Einspritzung 458 mit
Schub [n + x] zugeordnet. Durch den nach unten gerichteten Pfeil
in den Kennlinien 400b, 400c, 400d ist
jeweils ein Absenken des Haltestroms angedeutet. Bei der Kennlinie 400d ist
der Haltestrom soweit abgesenkt, dass der zugehörige Momentenbeitrag 420d nach dem
Anzugsstrom abfällt.
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5a zeigt
entsprechend zu 4 eine Anpassung des Anzugsstroms.
Die Kennlinien 500a, 500b, 500c, 500d stellen
Verläufe des Anzugsstroms und die Kennlinien 520a, 520b, 520c, 520d stellen zugehörige
Momentenbeiträge dar. Die Kennlinien 500a, 500b, 500c, 500d entsprechen
wiederum dem Verlauf der in 1 gezeigten
Kennlinie mit Anzugsstrom und Haltestrom. Die Kennlinie 500a ist
wiederum einer Einspritzung 452, 454, 456 mit
keinem Schub, die Kennlinie 500b einer Einspritzung 458 mit Schub
[n], die Kennlinie 500c einer Einspritzung 458 mit
Schub [n + 1] und die Kennlinie 500d einer Einspritzung 458 mit
Schub [n + x] zugeordnet. Durch den nach unten gerichteten Pfeil
in den Kennlinien 500b, 500c, 500d ist
jeweils ein Absenken des Anzugstroms angedeutet. Bei der Kennlinie 500c ist
der Anzugsstrom soweit abgesenkt, dass der zugehörige Momentenbeitrag 520c deutlich
abgesenkt oder Null ist.
-
5b zeigt
eine alternative Vorgehensweise, bei der zur Anpassung des Anzugstroms
ohne Haltestrom gefahren wird. Dies ist zum Beispiel bei Voreinspritzungen
mit kurzer Ansteuerdauer oder bei Injektoren mit Benzineinspritzung üb lich.
Der Momentenbeitrag ist entsprechend kleiner. Ansonsten ist das
Verfahren gleich dem anhand der Haltephase beschriebenen. Die Kennlinien 500d, 500e, 500f stellen
wiederum Verläufe des Anzugsstroms und die Kennlinien 520d, 520e, 520f stellen
zugehörige Momentenbeiträge dar.
-
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt keine Unterscheidung
zwischen Anzugsstrom und Haltestrom. Hierbei gibt es quasi nur einen
Ansteuerstrom, der nach dem erfingunsgemäßen Verfahren
gelernt werden kann.
-
6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel des Lernverfahrens, gemäß dem
der Anzugs- und/oder Haltestrom des Injektors alternativ oder optional
bei einem Wiedereinsetzen des Motors nach dem Schubbetrieb angepasst
wird.
-
Dazu
wird der Anzugsstrom und/oder Haltestrom des auf den Fahrerwunsch
"Wiedereinsetzen des Motors" in der Zündfolge bzw. Einspritzfolge nächsten
Injektors für die erste momentbildende Einspritzung einmalig,
schrittweise mit jedem Wiedereinsetzbetrieb, erhöht, bis
es zum Einsetzen der Einspritzung kommt. Für diese erste
Einspritzung beim Wiedereinsetzen des Motors kann mit Werten für
Anzugsstrom und/oder Haltestrom gefahren werden, für die
sichergestellt ist, dass der Injektor noch nicht öffnet.
Es kann sich dabei um applizierte Initialisierungswerte handeln.
Das Einsetzen der Einspritzung kann über Signale wie Motordrehzahl,
Brennraumdruck und/oder Körperschall detektiert werden.
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6 zeigt
den zeitlichen Ablauf des Lernverfahrens beim Wiedereinsetzen. Die
obere Kennlinie zeigt einen Übergang von Schub 642 zu
Wiedereinsetzen 643. Die untere Kennlinie zeigt Einspritzungen 652, 654, 656, 658.
Bei der Einspritzung 652 handelt es sich um die erste Einspritzung
für die Adaption des Anzugstroms bzw. Haltestroms.
-
7 zeigt
den zeitlichen Ablauf des Lernverfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel, bei dem das Lernverfahren im Schub
angewendet wird. Das Lernverfahren kann also nicht nur im Übergang von
Zug nach Schub bzw. von Schub nach Zug angewendet sondern beispielsweise
immer nur im Schub angewendet werden.
-
Die
obere Kennlinie zeigt einen vorangegangenen Übergang von
Zug 743 zu Schub 742. Die untere Kennlinie zeigt
Einspritzungen 752, 754, 756. Bei der
Einspritzung 756 kann dann auf den Momentenbeitrag geprüft
werden.
-
Die
anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Lernverfahren
für den Anzugs- und/oder Haltestrom können alleinig,
nacheinander aber einzeln oder gleichzeitig durchgeführt
werden.
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Die
Ausführungsbeispiele sind jeweils für einen Übergang
von Zug nach Schub bzw. von Schub nach Zug beschrieben. Der erfindungsgemäße
Ansatz eignet sich in gleicher Weise für die Zustände nur
Zug oder nur Schub.
-
Es
kann vorteilhaft sein, dass nur ein minimal notwendiger Haltestrom
gelernt und der Anzugsstrom auf dem applizierten Wert verbleibt.
Nachdem der Haltestrom gelernt ist kann optional ein minimal notwendiger
Anzugstrom, beispielsweise über eine Verschlechterung der
Signale der beschriebenen Messprinzipien, detektiert werden.
-
Der
am jeweiligen Betriebspunkt gelernte Anzugs- und/oder Haltestrom
kann injektorspezifisch, gegebenenfalls mit einem applizierbaren
Sicherheitsabstand, übernommen und entsprechend weiterer
vorherrschender Einflussgrößen, wie Raildruck
oder Kraftstofftemperatur abgespeichert werden. Der Raildruck kann
optional nach einer Fahrerwunschänderung, beispielsweise
nach Motorschub oder Wiedereinsetzen, gezielt verändert
werden, um fehlende Werte lernen zu können.
-
Die
im Schub und/oder Wiedereinsetzen des Motors gelernten Werte für
Anzugsstrom und/oder Haltestrom können im normalen Fahrbetrieb
des Motors entsprechend Einflussgrößen, wie Raildruck oder
Kraftstofftemperatur, injektorspezifisch ausgewählt werden.
Fehlende Werte können durch Extrapolation aus bereits gelernten
Werten ermittelt werden.
-
Das
injektor- bzw. zylinderspezifische Lernverfahren kann nach einer
bestimmten Anzahl von Ansteuerungen, Fahrzyklen oder Fahrkilometern oder
nach dem Auftreten von Injektorfehlern, wie Einspritzaussetzern,
wiederholt werden.
-
Unterstellt
wird, dass die Werte für den Anzugsstrom und/oder Haltestrom
rechtzeitig und zur Laufzeit der Steuergeräte Hard- und
Software zum Baustein zur Einspritzendstufenansteuerung übertragen
werden.
-
Korrekturen
von Ansteuerbeginn und/oder Ansteuerdauer bzw. Ansteuerende in Abhängigkeit der Änderung
der Werte von Anzugsstrom und/oder Haltestrom sind denkbar.
-
Wird
das drehzahlbasierte Lernverfahren verwendet, wird es typischerweise
auf Einspritzungen angewandt werden, die einen Momentbeitrag liefern
wie beispielsweise die Haupteinspritzung. Bei den anderen Messverfahren,
beispielsweise mittels Lambda-, Zylinderdruck-, Klopf- oder Druck-Signal, sind
auch nicht momentbildende Einspritzungen verwendbar.
-
Alternativ
kann das Dekrementieren der Stromwerte im Schub durch ein Inkrementieren
ersetzt werden, ausgehend von Werten für ein sicheres Schließen
des Injektors. Alternativ kann das Inkrementieren der Stromwerte
beim Wiedereinsetzen durch ein Dekrementieren ersetzt werden, ausgehend
von Werten für ein sicheres öffnen des Injektors.
-
Durch
im Rahmen des Lernverfahrens veränderte Stromniveaus für
Haltestrom und/oder Anzugsstrom können sich auch Hub-zu-Hub-Streuungen
bzw. Ansteuerung-zu-Ansteuerung-Streuungen verändern. Auch
diese können in das Lernverfahren einbezogen werden. Diese Änderungen
sind unter anderem mit einem sogenannten Durchschleichen toleranzbehafteter
Teile der Injektorhydraulik zu erklären. Unterstellt wird,
dass die Werte für Anzugsstrom und Haltestrom rechtzeitig
und zur Laufzeit der Steuergeräte Hard- und Software zum
Baustein zur Einspritzendstufenansteuerung übertragen werden.
-
Der
erfindungsgemäße Ansatz eignet sich beispielsweise
für ein Verfahren zum Ermitteln eines angepassten Steuersignals,
für ein Lernverfahren für einen minimalen Anzugs strom
und/oder Haltestrom von Injektoren mit Magnetventil oder für
ein Lernverfahren im beginnenden Schubbetrieb und/oder Wiedereinsetzbetrieb
des Motors für einen minimalen Anzugsstrom und/oder Haltestrom
von Injektoren mit Magnetventil. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele
können dabei miteinander kombiniert werden. In äquivalenter
Weise können die Verfahren beispielsweise auch auf spannungsgesteuerte
Piezo-Injektoren übertragen werden. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele
können beispielsweise im Zusammenhang mit Brennkraftmaschinen
eingesetzt werden, bei denen eine Kraftstoffzumessung mittels elektromagnetischer
Ventile gesteuert wird. Die Verfahren sind jedoch nicht auf die
beschriebenen Magnetventilkonzepte beschränkt sondern können
zur Anpassung von Steuersignalen anderer geeigneter Vorrichtungen
eingesetzt werden.
-
- 100,
100a, 100b, 100c
- Steuersignal
- 111
- Steuersignale
für Einspritzendstufenansteuerung
- 320,
322
- Ansteuerergebnis
- 442,
443
- Betriebszustand
- 452,
454, 456, 458
- Einspritzung
- 400a,
400b, 400c, 400d
- Steuersignal
- 420a,
420b, 420c, 420d
- Ansteuerergebnis
(Momentenbeitrag)
- 500a,
500b, 500c
- Steuersignal
- 520a,
520b, 520c
- Ansteuerergebnis
(Momentenbeitrag)
- 500d,
500e, 500f
- Steuersignal
- 520d,
520e, 520f
- Ansteuerergebnis
(Momentenbeitrag)
- 642,
643
- Betriebszustand
- 652,
654, 656, 658
- Einspritzung
- 742,
743
- Betriebszustand
- 752,
754, 756
- Einspritzung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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