DE102008001471A1 - Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine, wobei ein Ansteuerstrom (210) an den Einspritzinjektor während einer n-ten Ansteuerphase bereitgestellt wird, eine n-te Zeitdauer (214) zum Erreichen eines n-ten Ansteuerschwellwerts (212) des Ansteuerstroms während der n-ten Ansteuerphase gemessen wird und eine Zeitdauer (216) einer (n + 1)-ten Ansteuerphase, basierend auf dem n-ten Ansteuerschwellwert (212) und der n-ten Zeitdauer (214), ermittelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine, ein entsprechendes Steuergerät, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
  • Stand der Technik
  • Moderne Common-Rail-Systeme umfassen Einspritzinjektoren mit Magnet- oder Piezoventil. Es ist oftmals erwünscht, pro Arbeitsspiel eines Zylinders mehrere Ansteuerungen der Injektoren und damit Einspritzungen in den Brennraum auszuführen. Steigende Anforderungen an Fahrzeuge bzgl. Wirkungsgrad, Verbrauch, Komfort (z. B. Geräusch), Abgas (gesetzliche Anforderungen) und insbesondere der Einsatz von Abgasfilter, die einer Regeneration mit zusätzlichen, teilweise gesplitteten Einspritzungen, bedürfen, führen zu ständig steigenden Forderungen bzgl. der Anzahl der in einem Arbeitsspiel auszuführenden Ansteuerungen.
  • Bei Common-Rail-Systemen mit Magnetventilen wird zu Beginn der Ansteuerphase die an einem Booster-Kondensator anliegende Spannung an das Ventil gelegt. Das Ende der Boosterphase wird über eine Hardware durch Messung einer Spannung oder eines Stroms detektiert.
  • Die DE 198 21 561 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils einer Brennkraftmaschine, das ein energiespeicherndes Element zum beschleunigten Einschalten aufweist. Zwischen dem Ende einer Einspritzung und dem Beginn einer nächsten Einspritzung wird eine Spannung, die an dem energiespeichernden Element anliegt, erfasst und ausgewertet.
  • Es ist erwünscht, die Länge einer Boosterphase auf einfachere Weise zu bestimmen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden daher ein Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine, ein entsprechendes Steuergerät, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz kann ein Einspritzinjektor einer Brennkraftmaschine mittels einem einfach zu realisierenden Verfahren angesteuert werden. Die Zeitdauer einer nachfolgenden Ansteuerphase bzw. Boosterphase ergibt sich dabei auf einfache Weise aus leicht zu ermittelnden Werten. Erfindungsgemäß kann die Boosterphase adaptiv über einen Prozessor gesteuert werden. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Hardwareaufwands.
  • Erfindungsgemäß wird ein Ansteuerstrom an den Einspritzinjektor während einer n-ten Ansteuerphase bereitgestellt und eine n-te Zeitdauer gemessen, die nötig ist, bis der angelegte Ansteuerstrom einen n-ten Ansteuerschwellwert erreicht. Basierend auf dem n-ten Ansteuerschwellwert und der n-ten Zeitdauer wird anschließend eine Zeitdauer einer (n + 1)-ten Ansteuerphase ermittelt. Die verwendete Indizierung n ist eine Natürliche Zahl. Das Verfahren kann insbesondere iterativ durchgeführt werden und bei jeder beliebigen Zahl n0 beginnen und bei einer anderen beliebigen Zahl n1 enden.
  • Zweckmäßigerweise ist das Bereitstellen des Ansteuerstroms an den Einspritzinjektor während der n-ten Ansteuerphase zum Erreichen eines vorbestimmten Ansteuersollwerts der n-ten Ansteuerphase bestimmt.
  • Vorteilhafterweise wird der Ansteuerstrom während der Zeitdauer der (n + 1)-ten Ansteuerphase an den Einspritzinjektor bereitgestellt. Insbesondere entspricht die ermittelte Zeitdauer der (n + 1)- ten Ansteuerphase der Zeitdauer, die auf Grundlage der vorangegangenen Messung nötig ist, um während der (n + 1)-ten Ansteuerphase den erwünschten Ansteuersollwert zu erreichen.
  • Es ist vorteilhaft, wenn der erste oder n-te Ansteuerschwellwert kleiner als der Ansteuersollwert der ersten bzw. n-ten Ansteuerphase ist. Auf diese Weise kann die erste bzw. n-te Zeitdauer auch in Fällen bestimmt werden, in denen der Ansteuersollwert der ersten bzw. n-ten Ansteuerphase nicht erreicht werden sollte.
  • Zweckmäßigerweise umfasst das Ermitteln der Zeitdauer der (n + 1)-ten Ansteuerphase basierend auf dem n-ten Ansteuerschwellwert und der n-ten Zeitdauer ein Bilden eines Produkts aus der n-ten Zeitdauer und einem Quotienten aus dem Ansteuersollwert der (n + 1)-ten Ansteuerphase und dem n-ten Ansteuerschwellwert. Insbesondere erfolgt das Ermitteln der Zeitdauer der (n + 1)-ten Ansteuerphase basierend auf dem n-ten Ansteuerschwellwert und der n-ten Zeitdauer gemäß der folgenden Formel: tboos(cyl, n + 1) = Isetpoint(n + 1)/Iboos-th(n)·tboos-th(cyl, n);mit
  • tboos(cyl, n + 1):
    Zeitdauer der (n + 1)-ten Ansteuerphase
    Isetpoint(n + 1):
    Ansteuersollwert der (n + 1)-ten Ansteuerphase
    Iboos-th(n):
    n-ter Ansteuerschwellwert
    tboos-th(cyl, n):
    n-te Zeitdauer
  • Auf diese Weise kann die Zeitdauer der (n + 1)-ten Ansteuerphase auf besonders einfache und zuverlässige Weise ermittelt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind der n-te Ansteuerschwellwert und der erste Ansteuerschwellwert gleich für alle n > 1. Ebenso bevorzugt sind der Ansteuersollwert der (n + 1)-ten Ansteuerphase und der Ansteuersollwert der ersten Ansteuerphase für alle n > 0 gleich. Somit kann das Verfahren durch Vorgabe eines einzigen Ansteuerschwellwerts und/oder eines einzigen Ansteuersollwerts durchgeführt werden, was insbesondere eine einfache Umsetzung erlaubt.
  • Zweckmäßigerweise folgt nach einem Schritt des Messens einer n-ten Zeitdauer zum Erreichen eines n-ten Ansteuerschwellwerts des Ansteuerstroms während der n-ten Ansteuerphase ein Schritt des Speicherns der n-ten Zeitdauer (214) und/oder des n-ten Ansteuerschwellwerts. Eine Speicherung des n-ten Ansteuerschwellwerts ist insbesondere dann von Vorteil, wenn unterschiedliche Ansteuerschwellwerte für unterschiedliche Ansteuerphasen vorgesehen sind. Auf diese Weise ist es möglich, das Verfahren zu einem beliebigen Zeitpunkt zu unterbrechen, ohne bisher ermittelte Größen zu verlieren.
  • Ebenso zweckmäßig wird bei einem erneuten Ausführen des Verfahrens eine erste Zeitdauer einer ersten Ansteuerphase des erneuten Ausführens basierend auf der gespeicherten Zeitdauer und/oder dem gespeicherten Ansteuerschwellwert ermittelt. Auf diese Weise ist es möglich, eine einmal unterbrochenes Verfahren, bspw. beim Abstellen des Motors, zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt weder aufzunehmen, ohne bisher ermittelte Größen zu verlieren.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die geeignet sind, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem erfindungsgemäßen Steuergerät, ausgeführt wird.
  • Das erfindungsgemäß vorgesehene Computerprogrammprodukt umfasst auf einem computerlesbaren Datenträger gespeicherte Programmcodemittel, die geeignet sind, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem erfindungsgemäßen Steuergerät, ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMS, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • 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.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 2 zeigt eine Ansteuerphase gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird ein Ansteuerstrom an den Einspritzinjektor während einer ersten Ansteuerphase bereitgestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 102 erfolgt ein Messen einer ersten Zeitdauer, die nötig ist, bis der angelegte Ansteuerstrom einen ersten vorgegebenen Ansteuerschwellwert erreicht. Basierend auf dem ersten Ansteuerschwellwert und der ersten Zeitdauer wird anschließend in einem Verfahrensschritt 104 eine Zeitdauer einer zweiten Ansteuerphase ermittelt. Die zweite Ansteuerphase liegt zeitlich nach der ersten Ansteuerphase. Üblicherweise wird die zweite Ansteuerphase direkt auf die erste Ansteuerphase folgen. Die Zeitdauer der zweiten Ansteuerphase kann aus der ersten Zeitdauer und dem ersten Ansteuerschwellwert berechnet werden. Die Berechnung kann eine Multiplikation und eine Division aufweisen. Zudem kann bei der Ermittlung der Zeitdauer der zweiten Ansteuerphase ein Ansteuersollwert berücksichtigt werden. Bei dem Ansteuersollwert kann es sich um einen fest vorgegebenen oder um einen variablen oder anpassbaren Wert handeln, der beispielsweise einen optimalen Wert der Einspritzung garantiert. Demnach kann die Ermittlung der Zeitdauer der zweiten Ansteuerphase ein Bilden eines Produkts aus dem ersten Zeitpunkt und einem Quotienten aus dem Ansteuersollwert und dem ersten Ansteuerwert umfassen.
  • Typischerweise erfolgen eine Vielzahl von Ansteuerphasen. Die Zeitdauer einer jeden der Ansteuerphasen kann durch Wiederholen bzw. Weiterführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden. Dazu kann nach dem Schritt 104 des Ermittelns der Zeitdauer der zweiten Ansteuerphase ein weiterer Schritt des Messens einer zweiten Zeitdauer zum Erreichen eines zweiten Ansteuerschwellwerts und ein weiterer Schritt des Ermittelns einer Zeitdauer einer dritten Ansteuerphase, basierend auf dem zweiten Ansteuerschwellwert und der zweiten Zeitdauer erfolgen. Diese Schritte können für nachfolgende Ansteuerphasen wiederholt werden, sofern für diese Ansteuerphasen eine zugehörige Zeitdauer zu ermitteln ist.
  • Zum Abschluss des Verfahrens können zuletzt ermittelte Werte in einer Speichereinrichtung gespeichert werden. Dazu kann in einer letzten Ansteuerphase, nach einem Schritt des Messens einer letzten Zeitdauer während der letzten Ansteuerphase ein Schritt des Speicherns folgen, in dem ein Speichern der letzten Zeitdauer und, soweit erforderlich, des letzten Ansteuerschwellwerts erfolgt. Bei einem erneuten Ausführen des Verfahrens können die gespeicherten Werte als Initialisierungswerte verwendet werden.
  • Anhand von 2 wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine am Beispiel einer Boosterphase eines Einspritzsystems beschrieben. Ein Ansteuerstrom 210 ist zur Bestromung eines Einspritzinjektors eines Common-Rail-Magnetventil-Einspritzsystems vorgesehen.
  • Während der Boosterphase steigt der Ansteuerstrom ausgehend von einem niedrigen Ausgangswert an. Ein erster Stromschwellwert 212 einer ersten Booster- bzw. Ansteuerphase 1 ist vorgegeben und es wird eine erste Zeitdauer 214 gemessen, die zum Erreichen des Stromschwellwerts 212 durch den Ansteuerstrom 210 nötig ist. Daraus Lässt sich eine zweite Zeitdauer 216 einer zweiten Boosterphase 2 ermitteln, die zum Erreichen eines gewünschten Ansteuersollwerts 218 notwendig zu sein scheint, der in der zweiten Boosterphase 2 erwünscht ist. Die erste Zeitdauer 214 und die zweite Zeitdauer 216 werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel ab dem Beginn der zugehörigen Boosterphase, also mit Beginn des Ansteigens des Ansteuerstroms 210 gemessen. Während der zweiten Boosterphase 2 wird der Ansteuerstrom 210 während der ermittelten Zeitdauer 216 bereitgestellt, um einen Ansteuersollwert 218 zu erreichen.
  • Das Verfahren kann insbesondere so fortgesetzt werden, dass während der zweiten Boosterphase 2 wiederum die Zeitdauer zum Erreichen des eines zweiten Ansteuerschwellwerts (nicht gezeigt) bestimmt wird, der sich vom ersten Ansteuerschwellwert 212 unterscheiden kann, aber nicht muss. Ausgehend von dieser Messung wird eine dritte Zeitdauer (nicht gezeigt) für eine dritte Boosterphase bestimmt usw.
  • Bei dem ersten Ansteuerschwellwert 212 kann es sich um einen ersten vorgegebenen Schwellwert des Boosterstroms Iboos-th handeln, dessen Erreichen während der ersten Boosterphase 1 überprüft wird. Bei der ersten Zeitdauer 214 kann es sich um eine Dauer tboos-th(cyl, n) bis zum Erreichen des ersten Schwellwerts 212 innerhalb der ersten Boosterphase 1 handeln. Allgemein kann es sich bei der Zeitdauer 216 der zweiten Ansteuerphase um eine Dauer tboos(cyl, n + 1) einer zweiten Boosterphase 2 handeln. Bei dem Ansteuersollwert 218 kann es sich um einen Sollwert Isetpoint des Stroms am Ende der zweiten Boosterphase 2 handeln.
  • Die Zeit tboos-th(cyl, n) bis zum Erreichen des ersten Ansteuerschwellwerts des Boosterstroms Iboos kann während der Boosterphase n durch einen Prozessor gemessen werden. Der Prozessor kann in Form einer CPU realisiert sein. Zu Beginn der nächsten Einspritzung n + 1 auf dem Zylinder wird ein Booster-Schalter für eine Zeit tboos(cyl, n + 1) angeschaltet, die mit den vorherigen Werten berechnet werden kann, die in der Einspritzung n gemessen wurden. Der Booster-Schalter kann in Form eines Feldeffekttransistors realisiert sein.
  • Eine Geraden-Berechnung kann gemäß der Gleichung tboos(cyl, n + 1) = Isetpoint/Iboos-th·tboos-th(cyl, n) erfolgen.
  • Ein entsprechender Startwert tboos-th(cyl, 0) kann als Standardwert definiert sein. Während eines Abschaltvorgangs des Steuergerätes eines Motors oder nach jeder Berechnung des Werts kann der Wert tboos-th(cyl, last) in einem Speicherbaustein gespeichert werden. Während eines Anschaltvorgangs kann der Wert aus dem Speicherbaustein neu geladen werden. Bei dem Steuergerät kann es sich um eine Engine Control Unit ECU handeln. Bei dem Speicherbaustein kann es sich um ein EEPROM handeln.
  • Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Verfahren können von entsprechenden Vorrichtungen ausgeführt werden, die geeignete Einrichtungen zum Ausführen der Verfahrensschritte aufweisen.
  • Die Erfindung kann überall dort Anwendung finden, wo eine Bestimmung einer Zeitdauer einer Ansteuerphase vorteilhaft ist. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können beispielsweise im Zusammenhang mit Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, bei denen eine Kraftstoffzumessung mittels elektromagnetischer Ventile gesteuert wird. Ferner ist der erfindungsgemäße Ansatz auch für Diesel-Steuergeräte einer einfachen Kategorie geeignet.
  • Es versteht sich, dass in der Figur nur eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Daneben ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19821561 [0004]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzinjektors einer Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Ansteuerstroms (210) an den Einspritzinjektor während einer n-ten Ansteuerphase; – Messen (102) einer n-ten Zeitdauer (214) zum Erreichen eines n-ten Ansteuerschwellwerts (212) des Ansteuerstroms während der n-ten Ansteuerphase; und – Ermitteln (104) einer Zeitdauer (216) einer (n + 1)-ten Ansteuerphase basierend auf dem n-ten Ansteuerschwellwert (212) und der n-ten Zeitdauer (214).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ansteuerstrom (210) während der Zeitdauer (216) der (n + 1)-ten Ansteuerphase an den Einspritzinjektor bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des Ansteuerstroms (210) an den Einspritzinjektor während der n-ten Ansteuerphase zum Erreichen eines vorbestimmten Ansteuersollwerts (218) der n-ten Ansteuerphase bestimmt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste Ansteuerschwellwert (212) kleiner als der Ansteuersollwert der ersten Ansteuerphase ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Ermitteln (104) der Zeitdauer (216) der (n + 1)-ten Ansteuerphase basierend auf dem n-ten Ansteuerschwellwert (212) und der n-ten Zeitdauer (214) ein Bilden eines Produkts aus der n-ten Zeitdauer (214) und einem Quotienten aus dem Ansteuersollwert (218) der (n + 1)-ten Ansteuerphase und dem n-ten Ansteuerschwellwert (212) umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ermitteln (104) der Zeitdauer (216) der (n + 1)-ten Ansteuerphase basierend auf dem n-ten Ansteuerschwellwert (212) und der n-ten Zeitdauer (214) gemäß der folgenden Formel erfolgt: tboos(cyl, n + 1) = Isetpoint(n + 1)/Iboos-th(n)·tboos-th(cyl, n);mit tboos(cyl, n + 1): Zeitdauer der (n + 1)-ten Ansteuerphase Isetpoint(n + 1): Ansteuersollwert der (n + 1)-ten Ansteuerphase Iboos-th(n): n-ter Ansteuerschwellwert tboos-th(cyl, n): n-te Zeitdauer
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der n-te Ansteuerschwellwert und der erste Ansteuerschwellwert (212) gleich sind für alle n > 1.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei der Ansteuersollwert (218) der (n + 1)-ten Ansteuerphase und der Ansteuersollwert der ersten Ansteuerphase gleich sind für alle n > 0.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach einem Schritt des Messens (102) einer n-ten Zeitdauer (214) zum Erreichen eines n-ten Ansteuerschwellwerts (212) des Ansteuerstroms während der n-ten Ansteuerphase ein Schritt des Speicherns der n-ten Zeitdauer (214) und/oder des n-ten Ansteuerschwellwerts (212) folgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei einem erneuten Ausführen des Verfahrens eine erste Zeitdauer einer ersten Ansteuerphase des erneuten Ausführens basierend auf der gespeicherten Zeitdauer und/oder dem gespeicherten Ansteuerschwellwert ermittelt wird.
  11. Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, das dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
  12. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät gemäß Anspruch 11, ausgeführt wird.
  13. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät gemäß Anspruch 11, ausgeführt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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