DE102008002019A1

DE102008002019A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils

Info

Publication number: DE102008002019A1
Application number: DE200810002019
Authority: DE
Inventors: David Holzer; Traugott Degler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffzumesssystems beschrieben. Die Ansteuerung beim Öffnen des Magnetventils erfolgt abhängig von einem Raildrucksignal.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Aus der DE 199 37 559 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffzumeßsystems bekannt. Bei einem solchen Magnetventil wirkt eine elektromagnetische Öffnungskraft auf den Anker des Magnetventils.
Bei bestimmten Typen von Injektoren, insbesondere von Injektoren, die bei Commenrailsystemen eingesetzt werden, wird der Öffnungsvorgang des Magnetventils durch eine hydraulische Kraft unterstützt. Die Öffnungsbewegung erfolgt entgegen einer schließenden Kraft, die vorzugsweise durch eine Feder aufgebracht wird. Die Gesamtöffnungskraft setzt sich aus den schließenden und öffnenden Kräften zusammen. Hierbei wurde erkannt, dass diese Gesamtöffnungskraft vom Kraftstoffdruck abhängig ist.
Diese Ventile haben den Nachteil, dass bei hohen Drücken sehr große Schließkräfte notwendig sind. Diese hohen Schließkräfte erzwingen eine hohe Federvorspannung, da sich das Ventil stromlos in einem geschlossenen Zustand befindet. Diese große Federvorspannung muss beim Einschalten überwunden werden. Typischer Weise wird das Stromprofil des Injektors so ausgelegt, dass bei kleinen Raildrücken, bei denen nur eine geringe hydraulische Kraftunterstützung beim Öffnen vorhanden ist, die notwendige Schaltzeit erreicht wird.
Dies hat zur Folge, dass in dem Steuergerät eine sehr hohe Verlustleistung im Magnetventil und der gesamten Einrichtung entsteht und zu einer unnötigen Er wärmung der Komponenten führt. Weiter muss diese sehr hohe Leistung auch von dem Steuergerät bereitgestellt werden.
Dadurch, dass die Ansteuerung beim Einschaltvorgang des Magnetventils vom Raildruck abhängt, ist es möglich, die Leistungsaufnahme deutlich zu verringern. Das bedeutet in Abhängigkeit des Raildrucks wird die in das Magnetventil eingebrachte Energie reduziert und der tatsächlich benötigten Magnetkraft angepasst. Damit reduziert sich nicht nur die Verlustleistung des Magnetventils, sondern auch die Verlustleistung in der Injektorendstufe. Weiterhin wird die Spitzenbelastung sämtlicher Bauelemente der Injektorendstufe reduziert.
Diese Vorgehensweise wird insbesondere beim Öffnen des Magnetventils eingesetzt, da hier die entsprechenden hydraulischen Kräfte und die Federkräfte überwunden werden müssen, damit das Magnetventil sicher öffnet. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass bei einem hohen Raildruck die Ansteuerung derart erfolgt, dass eine geringe Kraft vom Magnetventil aufgebracht wird, als bei einem niederen Raildruck, da bei einem hohen Raildruck die hydraulische Kraft die Öffnung des Magnetventils unterstützt und dadurch ein erheblicher Beitrag an Energie eingespart werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stromwert wenigstens in einer Ansteuerphase abhängig vom Raildruck verändert wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn in der Ansteuerphase, in der die das Magnetventils öffnet, die Ansteuerung abhängig vom Raildruck verändert wird.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise in der Boosterphase und in der Anzugphase des Magnetventils.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 einen Signalverlauf eines Ansteuervorgangs eines Magnetventils
Ausführungsformen der Erfindung
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Blockschaltbild dargestellt. Mit 100 ist das anzusteuernde Magnetventil bezeichnet. Dieses steht über wenigstens ein Schaltmittel 110 mit einem ersten Anschluss einer Spannungsversorgung in Verbindung. Des Weiteren steht das Magnetventil 100 über einer Signalerfassung 120 mit einem zweiten Anschluss der Spannungsquelle in Verbindung. Bei der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine von zahlreichen Ausführungsformen, wie das Magnetventil 100 mit Schaltmitteln mit einem ersten und einem zweiten Anschluss einer Spannungsversorgung verbunden werden können. Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann die Signalerfassung 120 weggelassen werden. Ferner können auch weitere Schaltmittel vorgesehen sein.
Die Signalerfassung 120 beaufschlagt eine Steuereinheit 130 mit einem Signal, das beispielsweise die durch das Magnetventil fließenden Ströme anzeigt. Die Steuereinheit 130 beaufschlagt das Schaltmittel 110 mit entsprechenden Ansteuersignalen. Des Weiteren wird die Steuereinheit 130 das Ausgangssignal einer Raildruckvorgabe 140 zugeführt. Bei der Raildruckvorgabe 140 kann es sich um einen Raildrucksensor handeln, der direkt ein Signal an die Steuereinheit 130 liefert. Des weiteren kann auch vorgesehen sein, dass ein intern im Steuergerät vorliegendes Signal, das beispielsweise für die Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge verwendet wird, von der Steuereinheit 130 zur Steuerung des Schaltmittels 110 verwendet wird.
Ausgehend von verschiedenen nicht dargestellten Eingangsgrößen berechnet die Steuereinheit ein Ansteuersignal zur Beaufschlagung des Schaltelements 110. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird der daraus resultierende Strom mittels der Signalerfassung 120 erfasst und der Steuereinheit 130 zugeleitet. Ausgehend von einem gewünschten Stromprofil und dem tatsächlichen Strom, der durch das Magnetventil 100 fliest, erfolgt dann die Ansteuerung.
Ein typisches Stromprofil eines Ansteuerzyklusses ist in 2 beispielhaft dargestellt. Während der Ansteuerung eines Magnetventils werden unterschiedliche Ansteuerphasen beschrieben. In einer ersten Phase zwischen einem Zeitpunkt T0 und einem Zeitpunkt T1 wird üblicher Weise als Boosterphase bezeichnet. In dieser sogenannten Boosterphase wird das Magnetventil üblicher Weise mit einer gegenüber der Versorgungsspannung erhöhten Spannung beaufschlagt, damit der Strom sehr schnell ansteigt. Während der Boosterphase steigt der Strom auf einen Wert IB an. Dieser Strom wird auch als Boosterstrom bezeichnet. Erreicht der Strom den Wert IB bzw. nach Erfülltsein eines anderen Kriteriums endet die Boosterphase und der Strom fällt bis zum Zeitpunkt T2 auf einen sogenannten Anzugstrom IA ab. Die Ansteuerphase zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T3 bzw. zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 wird als sogenannte Anzugphase bezeichnet. Während dieser Anzugphase fließt im Mittel der Strom IA. Diese Anzugphase endet üblicher Weise dann, wenn das Ventil seine neue Endlage erreicht, d. h. beispielsweise geöffnet hat. Das Ende der Anzugphase kann nach Erreichen der Endlage bzw. kurz vor Erreichen der Endlage beendet werden. Nach der Anzugphase erfolgt eine sogenannte Haltstromphase. In dieser Haltestromphase wird der Strom auf einen kleinen Wert IH abgesenkt. Der Wert IH ist so gewählt, dass das Ventil in seiner Position verbleibt.
Die Boosterphase und die Anzugphase bestimmen im Wesentlichen den Öffnungsvorgang des Magnetventils. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass die Parameter, die die Boosterphase und/oder die Anzugphase bestimmen, abhängig vom Raildruck vorgegeben werden.
Die Boosterphase wird im Wesentlich durch deren Dauer und/oder den maximalen Boosterstrom IB bestimmt. Die Dauer der Boosterphase entspricht im Wesentlichen dem Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten T0 und T1. Der maximale Boosterstrom IB wird im wesentlichen durch die während der Boosterphase anliegenden Boosterspannung bestimmt.
Die Anzugphase wird im Wesentlichen durch den Anzugstrom IA und die Dauer der Anzugphase bestimmt. Die Dauer der Anzugphase wird im Wesentlichen durch den Zeitpunkt T3 festgelegt. Abhängig von der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann der Zeitpunkt T3 abhängig vom Raildruck vorgegeben werden. Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 bzw. der Abstand zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T3 abhängig vom Raildruck vorgegeben wird.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass diese Werte im Wesentlichen den Öffnungsvorgang des Ventils bestimmen. Bei einem hohen Raildruck wirkt eine große hydraulische Kraft und daher können entsprechend kleinere Werte für den Anzugstrom IA und den Boosterstrom IB gewählt werden. Alternativ oder ergänzend können auch kürzere Boosterphasen und/oder eine kürzere Anzugphase gewählt werden. Diese beruht darauf, dass bei einem hohen Raildruck eine kleinere Magnetkraft nötig ist, um das Magnetventil zu öffnen. Ferner erfolgt der Öffnungsvorgang schneller. Dadurch ist es möglich einen kleineren Strom in der Booster- oder Anzugphase zu wählen und ggf. die Zeitdauer der Boosterphase und/oder der Anzugphase ebenfalls kürzer zu wählen.
Erfindungsgemäß werden die Größen, die die Boosterphase und/oder die Anzugphase bestimmen, wie beispielsweise die Spannung, die Dauer und/oder die Stromwerte, zumindestens abhängig von dem Raildruck vorgegeben. Neben dem Raildruck können noch weitere Größen berücksichtigt werden.
Durch die Vorgabe einer kürzeren Booster- und/oder Anzugphase und eines kleineren Booster- oder Anzugstrom kann erheblich Energie bei der Ansteuerung des Magnetventils eingespart werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19937559 [0001]

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffzumesssystems dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung beim Öffnen des Magnetventils von einem Raildrucksignal abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem hohen Raildruck die Ansteuerung derart erfolgt, dass das Magnetventil eine geringere Kraft aufbringt als bei einem niedrigeren Raildruck.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromwert mit dem das Magnetventil beaufschlagt wird wenigstens in einer Ansteuerphase abhängig vom Raildruck vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer wenigstens einer Ansteuerphase abhängig vom Raildruck vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung in einer Boosterphase und/oder in einer Anzugphase vom Raildruck abhängt.
Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffzumesssystems dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die beim Öffnen das Magnetventils abhängig vom Raildruck ansteuern.