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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen
einer widerstandsabhängigen Funktion eines Piezostellers,
eine Anordnung zum Überprüfen einer widerstandsabhängigen
Funktion eines Piezostellers, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Bei
einer Einspritzeinrichtung eines Verbrennungsmotors kann ein erhöhter
Widerstand im Kabelbaum in einem Common-Rail-System mit einem Piezosteller
dazu führen, dass der Piezosteller nicht vollständig
geladen wird und Einspritzungen ausfallen. Bei bekannten Steuergeräten
ist zwar u. a. eine Diagnose eines Lastabfalls vorgesehen, diese spricht
allerdings erst bei relativ hohen Widerständen von R > 50 Ohm sicher an.
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Die
Druckschrift
EP 1 138
905 B1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen einer Lastabnahme beim
Ansteuern von piezoelektrischen Elementen, um einen Abfall der elektrischen
Last eines oder mehrerer piezoelektrischen Elemente zuverlässig
zu erkennen. Dabei wird ein Lastabfall eines piezoelektrischen Elements
dadurch erkannt, dass überwacht wird, ob eine gewünschte
Spannung an dem piezoelektrischen Element in weniger als einer vorbestimmten
Minimalzeit erreicht wird. Wenn eine solche Spannung in weniger
als der Minimalzeit erreicht wird, wird ein Signal erzeugt, um anzuzeigen,
dass ein Lastabfall für dieses piezoelektrische Element aufgetreten
ist. Mit einem derartigen Signal können Gegenmaßnahmen
zur Fehlerbehebung eingeleitet werden. Alternativ kann die Fehlerbehebung
zum Beispiel in der Werkstatt durchgeführt werden. Das erzeugte
Signal kann auch zum Speichern einer Fehlernachricht in einem elektronischen
Speicher verwendet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen
einer widerstandsabhängigen Funktion eines Piezostellers
in einer Einspritzanordnung, wobei der Piezosteller innerhalb der
Einspritzanordnung mit einem Kabelbaum in Reihe geschaltet ist.
Hierbei wird für einen Einspritzvorgang ein Gesamt-Spannungsverlauf
einer Gesamt-Spannung, die an dem Kabelbaum und dem Piezosteller
anliegt, durch eine Spannungsmessbrücke gemessen und überprüft,
ob der Kabelbaum einen erhöhten Widerstand aufweist.
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Mit
der Erfindung kann u. a. eine erhöhter Widerstand, bspw.
eines Übergangs-Widerstands, in einem Kabelbaum nachgewiesen
und somit diagnostiziert werden. Es ist vorgesehen, dass der Piezosteller
und der Kabelbaum mit dem Widerstand eine Einspritzschaltungsanordnung
der Einspritzanordnung bilden. Bei Durchführung des Verfahrens
wird ein Gesamt-Spannungsverlauf der Gesamt-Spannung, die an dem
Kabelbaum und dem Piezosteller anliegt, und somit eine Gesamt-Spannung
der Einspritzschaltungsanordnung gemessen.
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Der
Gesamt-Spannungsverlauf der gemessenen Gesamt-Spannung wird weiterhin
auf das Vorliegen mindestens einer Abweichung hin überprüft. Diese
Abweichung kann durch Vergleich des gemessenen Gesamt-Spannungsverlaufs
bzw. eines Ist-Spannungsverlaufs mit einem vorgegebenen, typischerweise
fehlerfreien Gesamt-Spannungsverlauf bzw. Soll-Gesamt-Spannungsverlauf
nachgewiesen werden. Alternativ oder ergänzend kann die
mindestens eine Abweichung aufgrund eines Vorliegens eines bestimmten
Charakterismus in einer Kurvenform des gemessenen Gesamt-Spannungsverlaufs
nachgewiesen werden. Ein derartiger Nachweis kann bei Untersuchung
der Kurvenform quantitativ und/oder qualitativ erfolgen.
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Zur
Umsetzung eines Einspritzvorgangs ist typischerweise vorgesehen,
dass der Piezosteller bzw. ein Piezoaktor ein Einspritzventil der
Einspritzanordnung beaufschlägt und dabei eine Injektorleitung der
Einspritzanordnung kurzzeitig öffnet, so dass über
die Injektorleitung und/oder das Einspritzventil einer Verbrennungskammer
des Verbrennungsmotors Kraftstoff bereitgestellt wird.
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Zu
Beginn des Einspritzvorgangs liegt an dem Piezosteller keine Spannung
an. Danach erfolgt zunächst ein Ladevorgang, bei dem der
Piezosteller derart mit elektrischer Energie versorgt wird, dass zum
Ende des Ladevorgangs eine Ladespannung, die auch als Abschaltspannung
bezeichnet wird, anliegt. Während des Ladevorgangs wird
dem Piezosteller ein Ladestrom ILade > 0 Ampere bereitgestellt.
Danach erfolgt eine bestromungsfreie Phase, in der der Strom für
den Piezosteller abgeschaltet wird (I = 0 Ampere). Danach wird der
Piezosteller mit einem dem Ladestrom entgegengesetzter Entladestrom
IEntladen < 0
Ampere entladen. Sobald ein dabei gemessener Wert des Gesamt-Spannungsverlaufs eine
konfigurierbare Spannungsschwelle von bspw. 0 Volt erreicht, wird
typischerweise davon ausgegangen, dass der Piezosteller entladen
und somit der Einspritz- und Entladevorgang abgeschlossen ist. Hierzu
sind der Piezosteller und der Kabelbaum über zwei Anschlüsse
mit Polen des Steuergeräts verbunden.
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Es
ist zumindest ein Steuergerät vorgesehen, das mit der Einspritzanordnung
zusammenwirkt und dabei den Piezosteller mit elektrischer Energie versorgt.
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Der
erhöhte Widerstand kann in einer Variante des Verfahrens
nach Unterschreiten der konfigurierbaren Spannungsschwelle diagnostiziert
werden. Das Unterschreiten der konfigurierbaren Spannungsschwelle
kann in Ausgestaltung von einem Endstufenbaustein des Steuergeräts
nachgewiesen oder detektiert werden.
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In
einer Variante kann dies bedeuten, dass nach Unterschreiten der
konfigurierbaren Spannungsschwelle in dem Gesamt-Spannungsverlauf überprüft
wird, ob der Kabelbaum den erhöhten Widerstand aufweist,
wobei mit dem Unterschreiten der konfigurierbaren Spannungsschwelle
eine Bedingung für ein Ende eines Entladevorgangs für
den Piezosteller nachgewiesen wird.
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Falls
der Einspritzvorgang fehlerfrei ist, was in diesem Fall bedeutet,
dass der Widerstand des Kabelbaums R = 0 Ohm ist, so ist der Piezosteller üblicherweise
vollständig entladen, sobald die konfigurierbare Spannungsschwelle
nach Absinken der Gesamt-Spannung unterschritten oder zumindest
erreicht ist. Danach entspricht eine Wert der Gesamt-Spannung einen
Wert der Spannungsschwelle, bspw. 0 Volt.
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Falls
der Widerstand des Kabelbaums größer 0 Ohm sein
sollte, wird während des Entladevorgangs nach Absinken
der Gesamt-Spannung kurzfristig die Spannungsschwelle unterschritten.
Allerdings steigt die Gesamt-Spannung danach wieder auf einen Wert,
der größer als ein Wert der Spannungsschwelle
ist, an und sinkt danach nur langsam ab.
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In
diesem Fall wird die Gesamt-Spannung während des Entladevorgangs
durch den Widerstand des Kabelbaums auf den Wert der Spannungsschwelle
abgesenkt. Da der Piezosteller jedoch unter dieser Bedingung noch
nicht vollständig entladen ist, erhöht sich die
Gesamt-Spannung nach dem kurzen Absinken auf die Spannungsschwelle
wieder, danach erfolgt das langsame verzögerte Entladen
des Piezostellers. Die erhöhte Gesamt-Spannung nach Unterschreiten
oder Erreichen der Spannungsschwelle wird im Rahmen des Verfahrens
gemessen.
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Demnach
wird nach Unterschreiten der konfigurierbaren Spannungsschwelle überprüft,
ob ein Wert der Gesamt-Spannung größer als ein
Wert der konfigurierbaren Spannungsschwelle ist.
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In
einer Variante des Verfahrens kann der Gesamt-Spannungsverlauf von
einem Endstufenbaustein eines Steuergeräts, das mit der
Einspritzanordnung zusammenwirkt, gemessen sowie detektiert werden.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird von dem für die Gesamt-Spannung
gemessenen Gesamt-Spannungsverlauf ein an dem Piezosteller anliegender,
erwarteter Soll-Spannungsverlauf bzw. fehlerfreier, idealer Gesamt-Spannungsverlauf
abgezogen. Aus einer Differenz des Gesamt-Spannungsverlaufs und
des Soll-Spannungsverlaufs wird somit ein Spannungsverlauf des Kabelbaums
ermittelt und daraus weiterhin der ggf. vorliegende erhöhte
Widerstand an dem Kabelbaum diagnostiziert, falls dieser aufgrund
des ermittelten Spannungsverlaufs des Kabelbaums größer
als 0 Ohm ist.
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Der
beschriebene erwartete Soll-Spannungsverlauf an dem Piezosteller
kann üblicherweise genau bereitgestellt und/oder eingestellt
werden. Hierzu ist vorgesehen, dass ein Baustein einer Endstufe
des Steuergeräts den Piezosteller immer während
einer konstanten Zeitspanne lädt, so dass auch bei ggf.
vorhandenem Widerstand an dem Ka belbaum typischerweise immer dieselbe
Ladung auf den Piezosteller fließt. Dadurch wird weiterhin
bewirkt, dass sich damit auch während eines bestromungsfreien
Zustands, d. h. nach Beendigung des Ladevorgangs bis zu Beginn des
Entladevorgangs, an dem Piezosteller in etwa immer dieselbe Spannung
und somit Soll-Spannung anliegt.
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Bei
einer weiteren Variante des Verfahrens kann der Gesamt-Spannungsverlauf
vor Beginn des Einspritzvorgangs, während des eigentlichen
Einspritzvorgangs, also im Verlauf des Ladevorgangs und des Entladevorgangs,
aber auch nach Beendigung des Entladevorgangs und somit nach Beendigung
des Einspritzvorgangs gemessen werden. Weiterhin ist vorgesehen,
dass dieser gemessene Gesamt-Spannungsverlauf auf das Vorliegen
mindestens einer Abweichung hin überprüft wird,
die für den Fall, dass der Kabelbaum einen erhöhten
Widerstand aufweist, auftreten kann. Der erhöhte Widerstand des
Kabelbaums wird bei Vorliegen dieser mindestens einen Abweichung
diagnostiziert.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung weist eine Spannungsmessbrücke
auf und ist zum Überprüfen einer widerstandsabhängigen
Funktion eines Piezostellers in einer Einspritzanordnung ausgebildet.
Dabei ist der Piezosteller innerhalb der Einspritzanordnung mit
einem Kabelbaum in Reihe geschaltet. Für einen Einspritzvorgang
wird ein Gesamt-Spannungsverlauf einer Gesamt-Spannung, die an dem
Kabelbaum und dem Piezosteller anliegt, durch die Spannungsmessbrücke
gemessen. Durch die Anordnung wird, typischerweise durch Analyse des
gemessenen Gesamt-Spannungsverlaufs, überprüft,
ob der Kabelbaum einen erhöhten Widerstand aufweist.
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Die
Anordnung ist in einer Variante zur Diagnose des erhöhten
Widerstands in dem Kabelbaum geeignet und dazu ausgebildet, den
Gesamt-Spannungsverlauf auf das Vorliegen mindestens einer Abweichung
hin zu überprüfen, so dass bei Vorliegen der mindestens
einen Abweichung entschieden wird, ob sich der erhöhte
Widerstand während des Einspritzvorgangs eingestellt hat.
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Üblicherweise
weist die Anordnung als eine mögliche Komponente die Spannungsmessbrücke auf,
die zum Messen des Gesamt-Spannungsverlaufs an einer Einspritzschaltungsanordnung,
die den Kabelbaum mit dem Widerstand und den Piezosteller umfasst,
ausgebildet ist. Die Spannungsmessbrücke ist üblicherweise
zwischen einem Anschluss, an dem der Piezosteller mit einer Energieversorgung
verbunden ist, und Masse geschaltet. Der Piezosteller ist in Ausgestaltung über
den genannten, ersten Anschluss mit einem ersten Pol, bspw. einem
Hochspannungsseiten-Anschluss (Aktor-High-Side), eines Steuergeräts
verbunden. Der Kabelbaum ist über den Piezosteller mit
dem ersten Anschluss und somit dem ersten Pol indirekt verbunden.
Weiterhin ist der Kabelbaum über einen zweiten Anschluss
mit einem zweiten Pol des Steuergeräts verbunden. In der
Regel handelt es sich bei dem ersten Pol um den Pluspol und bei
dem zweiten Pol um den Minuspol des Steuergeräts. Alternativ
können Plus- und Minuspol auch vertauscht sein.
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Der
Gesamt-Spannungsverlauf für die Gesamt-Spannung wird in
Ausgestaltung parallel zu der Einspritzschaltungsanordnung und daher
parallel zu dem Kabelbaum und dem Piezosteller abgegriffen. Die
beschriebene Anordnung kann als Steuergerät, das mit der
Einspritzanordnung zusammenwirkt, ausgebildet sein. Demnach kann
das Steuergerät auch die Spannungsmessbrücke umfassen.
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Die
Anordnung kann in einer Variante mindestens einen Endstufenbaustein
aufweisen, der dazu ausgebildet ist, den gemessenen Gesamt-Spannungsverlauf
zu messen sowie zu untersuchen, ob oder wann die Spannungsschwelle
während des Einspritzvorgangs unterschritten wird. In einer
Ausführung der Erfindung wird der Gesamt-Spannungsverlauf
nach dem typischerweise ersten Absinken der Gesamt-Spannung unterhalb der
Spannungsschwelle während des Einspritzvorgangs gemessen.
Ein derartiges Absinken und somit Erreichen, üblicherweise
Unterschreiten, der Spannungsschwelle kann als Signal zur Messung
des Spannungs-Verlaufs zur Diagnose des möglicherweise
vorhandenen Widerstands des Kabelbaums verwendet werden, allerdings
kann der Gesamt-Spannungsverlauf auch während des gesamten
Einspritzvorgangs und danach gemessenen werden. Somit wird das Erreichen
und/oder Unterschreiten der Spannungsschwelle als Hinweis für
eine mögliche vollständige Entladung des Piezostellers
benutzt. Ob der Piezosteller aber wirklich entladen ist, wird durch Messen
der Gesamt-Spannung zu einem Zeitpunkt nach Erreichen und/oder Unterschreiten
der Spannungsschwelle nachgewiesen. Das Messen der Gesamt-Spannung
erfolgt üblicherweise durch die Spannungsmessbrücke.
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In
weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Anordnung
und somit das Steuergerät zur Bereitstellung elektrischer
Energie für den Piezosteller ausgebildet ist, so dass der
Piezosteller zur Beaufschlagung und somit zur Betätigung
einer Injektorleitung und/oder eines Einspritzventils der Einspritzanordnung
ausgebildet ist.
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Mit
der Erfindung ist es möglich, auch bei niedrigeren Widerständen
von ca. R = 10 bis 50 Ohm eine Diagnose des erhöhten Widerstands
des Kabelbaums zur Verfügung zu stellen.
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Die
Diagnose erfolgt über die Messung der Spannung zwischen
einem Hochspannungsseiten-Anschluss (Aktor-High Side) oder alternativ
einem Niederspannungsseiten-Anschluss (Aktor-Low-Side) des Piezostellers
und der Masse über die Spannungsmessbrücke. Ein
möglicher Zeitpunkt der Messung ist, nachdem der Endstufenbaustein, bspw.
der Endstufenbaustein CY372 der Robert Bosch GmbH, das Unterschreiten
der konfigurierbaren Spannungsschwelle detektiert hat.
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Durch
mindestens eine vorgesehene Umsetzung der Erfindung ist die Unabhängigkeit
von injektorspezifischen Eigenschaften bei der Diagnose gegeben.
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Die
beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche
Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei
können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen
Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin
können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen
Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt
werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn
das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind,
ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen
Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt 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 voranstehend 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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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Anordnung.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung zwei Diagramme für Spannungsverläufe.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Die
Figuren werden zusammenhängend und übergreifend
beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
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Die
in 1 in einer Ausführungsform schematisch
dargestellte erfindungsgemäße Anordnung 8 umfasst
eine Einspritzschaltungsanordnung 2, die einen Piezosteller 4 sowie
einen Widerstand 6 eines Kabelbaums umfasst, die innerhalb
der Spannungsschaltungsanordnung 2 hintereinander in Reihe
geschaltet sind. Außerdem umfasst die Anordnung 8 eine
erste Steuergerätekomponente 10 eines Steuergeräts 12.
Der Piezosteller 4 und der Widerstand 6 des Kabelbaums
sind mit einem ersten Hochspan nungsseiten-Anschluss 14 (Pluspol)
und einem zweiten Niederspannungsseiten-Anschluss 16 (Minuspol) der
Steuergerätkomponente 10 und somit des Steuergeräts 12 verbunden.
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Der
Piezosteller 4 als eine Komponente der Einspritzschaltungsanordnung 2 und
daher einer Einspritzanordnung ist zum Beaufschlagen eines Einspritzventils
der Einspritzanordnung ausgebildet. Dadurch wird ein Öffnen
eines Einspritzventils der Einspritzanordnung bewirkt, so dass über
das geöffnete Einspritzventil Brennstoff in eine Brennkammer
eines Verbrennungsmotors gefördert wird. Zum Öffnen
des Einspritzventils wird während eines Ladevorgangs durch
den Piezosteller 4 ausgehend von dem Steuergerät 12 ein
Ladestrom geleitet und somit elektrische Energie bereitgestellt,
so dass an dem Piezosteller 4 eine Ladespannung anliegt.
Aufgrund des Anliegens dieser Ladespannung verändert sich
eine räumliche Ausdehnung des Piezostellers 4 in
mindestens einer Raumrichtung, so dass dadurch das Einspritzventil bewegt
wird.
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Während
eines Einspritzvorgangs kann es dazu kommen, dass der Widerstand 6 des
Kabelbaums einen erhöhten Widerstand R > 0 Ohm aufweist. Bei einem fehlerfreien
Betrieb der Einspritzschaltungsanordnung sollte der Widerstand 6 des Kabelbaums
0 Ohm betragen. Das Vorliegen eines erhöhten Widerstands 6 wird
bei der vorliegenden Ausführungsform der Anordnung mit
einer Spannungsmessbrücke 18, die als weitere
Komponente des Steuergeräts 12 und somit der Anordnung 8 ausgebildet
ist, gemessen, wobei die Spannungsmessbrücke 18 die
an der Spannungsschaltungsanordnung 2 und somit an dem
Piezosteller 4 und dem Widerstand 6 des Kabelbaums
anliegende Gesamt-Spannung misst.
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In
der vorliegenden 1 ist dargestellt, dass die
Spannungsmessbrücke 18 einerseits an dem ersten
Anschluss 14 des Steuergeräts und andererseits
an Masse 20 angeschlossen ist. In Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass die Masse 20 auf demselben Potential wie der zweiten
Anschluss 16 des Steuergeräts 12 liegt.
In einer alternativen Konstellation können der erste Anschluss 14 und
der zweite Anschluss 16 auch miteinander vertauscht sein.
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2 zeigt
oben ein erstes Diagramm 30 und darunter ein zweites Diagramm 32.
Beide Diagramme 30, 32 umfassen eine vertikal
orientierte Achse 34 für eine anliegende Spannung
und jeweils eine horizontal orientierte Achse 36 für
die Zeit.
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Dabei
ist in dem ersten Diagramm 30 mit der durchgezogenen Linie
ein fehlerfreier Gesamt-Spannungsverlauf 38 eingetragen,
der sich während eines Einspritzvorgangs für die
in 1 vorgestellte Einspritzschaltungsanordnung 2 ergibt,
wenn der Widerstand 6 des Kabelbaums 0 Ohm ist. In diesem
Fall entspricht der gezeigte fehlerfreie Gesamt-Spannungsverlauf 38 einem
Soll-Spannungsverlauf einer Spannung, die während des Einspritzvorgangs
an dem Piezosteller 4 der Einspritzschaltungsanordnung 2 anliegt.
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Bei
der fehlerfreien Einspritzschaltungsanordnung weist der Kabelbaum
keinen elektrischen Widerstand 6 (R = 0) auf. Dies ist
in dem ersten Diagramm 30 aus 2 durch
den ersten, fehlerfreien Gesamt-Spannungsverlauf 38 dargestellt.
Außerdem zeigt das Diagramm 30 den erwarteten,
zweiten Gesamt-Spannungsverlauf 40 bei einem erhöhtem
Widerstand 6, in diesem Fall einem erhöhten Übergangswiderstand,
an dem Kabelbaum mit R > 0 Ohm.
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Das
zweite Diagramm 32 aus 2 zeigt
einen Spannungsverlauf 42 bei Anliegen eines erhöhten
Widerstands 6 des Kabelbaums der Spannungsschaltungsanordnung.
Dieser gezeigte Spannungsverlauf 42 für den Widerstand 6 ergibt
sich aus einer Differenz des zweiten Gesamt-Spannungsverlaufs 40 und
des ersten Gesamt-Spannungsverlaufs 38 aus dem ersten Diagramm 30 nur
während des Lade- bzw. Entladevorgangs. In dieser Variante
wird ein konstanter Lade- bzw. Entladestrom angenommen. Die an der
Spannungsmessbrücke 18 gemessene Spannung im Fehlerzustand
ist also gleich der Summe der erwarteten Piezosteller- bzw. Piezoaktorspannung
und der Spannung, die am Widerstand 6 abfällt.
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Ein
fehlerfreier Einspritzvorgang, bei dem kein erhöhter Widerstand 6 des
Kabelbaums anliegt, ist durch vier Zeitpunkte 44, 46, 48, 50 charakterisiert.
Dabei erfolgt zwischen einem ersten Zeitpunkt 44 und einem
zweiten Zeitpunkt 46 ein Ladevorgang für den Piezosteller 4,
während dem durch den Piezosteller 4 ein von dem
Steuergerät bereitgestellter Ladestrom fließt.
Nach Beendigung des Ladevorgangs ist zum zweiten Zeit punkt 46 vorgesehen, dass
an dem Piezosteller 4 die Ladespannung 52 und
somit eine Soll-Spannung anliegt, wie durch den ersten Gesamt-Spannungsverlauf 38 in
dem ersten Diagramm 30 dargestellt. Nach Beendigung einer durch
den zweiten Zeitpunkt 46 und den dritten Zeitpunkt 48 begrenzten
bestromungsfreien Phase, während der durch den Piezosteller
kein Strom fließt, folgt ein Entladevorgang, der mit dem
dritten Zeitpunkt 48 beginnt und mit dem vierten Zeitpunkt 50 abgeschlossen
wird. Während dieses Entladevorgangs fließt durch
den Piezosteller 4 ein dem Ladestrom entgegengesetzter
Entladestrom.
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Dabei
ist in der vorliegenden Ausgestaltung vorgesehen, dass der erste,
fehlerfreie Gesamt-Spannungsvorlauf 38 ein weitgehend trapezförmiges
Profil aufweist. Dies bedeutet, dass der erste Gesamt-Spannungsverlauf 38 bis
zum ersten Zeitpunkt 44 einen Wert von 0 Volt aufweist
und während durch Bereitstellung des Ladestroms des Ladevorgangs
zwischen dem ersten Zeitpunkt 44 und dem zweiten Zeitpunkt 46 einen
maximalen Wert, nämlich die Ladespannung 52, erreicht.
In dem Zeitintervall zwischen dem zweiten Zeitpunkt 46 und
dem dritten Zeitpunkt 48 erfolgt eine bestromungsfreie
Phase, während der diese Ladespannung 52 konstant
aufrechterhalten wird. Ab dem dritten Zeitpunkt 52 bis
zu dem vierten Zeitpunkt 50 erfolgt der Entladevorgang unter
Bereitstellung des Entladestroms, in dem der erste ideale Gesamt-Spannungsverlauf 38 bis
zum vierten Zeitpunkt 50 die Spannungsschwelle erreicht und
auf den Wert der Spannungsschwelle verbleibt.
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Der
zweite Gesamt-Spannungsverlauf 40, der sich bei Vorliegen
des erhöhten Widerstands 6 im Kabelbaum ergibt,
unterscheidet sich zum ersten Zeitpunkt 40 durch eine erste
Abweichung 56 von dem ersten Gesamt-Spannungsverlauf 38 und
zum zweiten Zeitpunkt durch eine zweite Abweichung 58 von
dem ersten Gesamt-Spannungsverlauf 38. Dabei ist jeweils
eine Abweichung 56, 58 durch einen stufenförmigen
Sprung charakterisiert, der durch das Vorliegen des Widerstands 6 bedingt
ist, so dass an dem Widerstand 6 eine zusätzliche
Spannung abfällt.
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Dass
zum zweiten Zeitpunkt 46 die beiden Gesamt-Spannungsverläufe 38, 40 nicht
auf derselben Spannung liegen, hängt mit den Abläufen
des Ladevorgangs zusammen, bei dem der Strom eben nicht konstant
ist sondern über eine Transferinduktivität gepulst
wird. In eine EDC17-Endstufe mit einem CY372-Baustein der Robert
Bosch GmbH wird der Piezosteller 4 während der
konstanten Zeitspanne geladen, so dass trotz des Widerstands 6 im
Kabelbaum in etwa die gleiche Ladung auf den Piezosteller 4 fließt
und sich damit während der bestromungsfreien Phase auch
etwa dieselbe Spannung am Piezosteller 4 einstellt.
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Der
Entladevorgang erfolgt nach einem anderen Prinzip. Über
das Schließen eines Entladeschalters und des damit verbunden
Stromflusses fällt am ohmschen Widerstand 6 des
Kabelbaums erneut eine Spannung ab. An der Spannungsmessbrücke 18 wird
die Summe beider Spannungen gemessen. Unterschreitet diese Spannung
eine konfigurierbare Spannungsschwelle, endet der Entladevorgang.
Die entsprechenden Schalter in der Endstufe werden dazu geöffnet.
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Hierbei
ist zu berücksichtigen, dass das Absinken der Spannung
auf die Spannungsschwelle, typischerweise das Unterschreiten der
Spannungsschwelle als Ende des Entladevorgangs definiert.
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Falls
an dem Kabelbaum kein Widerstand anliegt, ist der Entladevorgang
des Piezostellers in der Tat beendet. Dies ist dadurch nachweisbar,
indem eine zum sechsten Zeitpunkt 54 gemessene Gesamt-Spannung
dem Wert der Spannungsschwelle, hier 0 Volt, entspricht.
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Falls
der Widerstand 6 des Kabelbaums endlich sein sollte, ist
der Piezosteller 4 zu dem sechsten Zeitpunkt 54 noch
nicht vollständig entladen, was sich durch eine dritte
Abweichung 60 des zweiten Gesamt-Spannungsverlaufs 40 offenbart.
An dem Widerstand 6 fällt keine Spannung mehr
ab. An der Spannungsmessbrücke 16 liegt in diesem
Fall zum sechsten Zeitpunkt 54 eine Spannung, die größer
als die Spannungsschwelle ist.
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Bei
fehlerhaftem Betrieb erfolgt erst nach dem fünften Zeitpunkt 52,
nachdem die Gesamt-Spannung auf einen Wert angestiegen ist, der der
Spannung des Piezostellers entspricht, die eigentliche Entladung
des Piezostellers. Diese nun messbare Gesamt-Spannung wird nur langsam
abgebaut.
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Für
den Fall, dass ein erhöhter Widerstand 6 des Kabelbaums
vorliegt, bedeutet das, wie das zweite Diagramm 32 zeigt,
dass an dem Widerstand 6 zwischen dem ersten Zeitpunkt 44 und
dem zweiten Zeitpunkt 46 ein erhöhter Widerstand 6 größer
0 Ohm anliegt. Dieser erhöhte Widerstand 6 liegt
weiterhin zwischen dem dritten Zeitpunkt 48 und dem fünften
Zeitpunkt 53 an. Der Spannungsverlauf 42 an dem
Widerstand 6 ist in dem zweiten Diagramm 32 aus 2 zwischen
dem dritten Zeitpunkt 48 und dem fünften Zeitpunkt 53 aufgrund
eines geänderten Vorzeichens des fließenden Stroms
negativ.
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Über
einen Analog-Digital-Converter (ADC) des Steuergeräts 18 wird
die Spannung weiterhin zu einem sechsten Zeitpunkt 54 gemessen.
Liegt sie über der applizierbaren Spannungs-schwelle, kann ein
Fehlerpfad gesetzt werden bzw. kann die Spannung über den
Diagnose-Tester ausgelesen werden und mit einem Schwellwert in einem
Tester oder außerhalb des Testers des Steuergeräts 12 verglichen werden.
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In
einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Gesamt-Spannungsverlauf 40,
der üblicherweise einem realen Spannungsverlauf entspricht,
daraufhin untersucht werden, ob dieser Gesamt-Spannungsverlauf 40 mindestens
eine Abweichung 56, 58, 60 aufweist.
Diese Abweichungen 56, 58, 60 stellen
nicht nur quantitative sondern auch qualitative Abweichungen 56, 58, 60 des
zweiten Spannungsverlaufs 40 von dem ersten, fehlerfreien Gesamt-Spannungsverlauf 38 dar.
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Falls
der Widerstand 6 des Kabelbaums endlich sein sollte, wird
die Spannungsschwelle bereits zum fünften Zeitpunkt 54 vor
dem vierten Zeitpunkt 50 erreicht. Das Erreichen der Spannungsschwelle, unabhängig
davon, ob das bei dem ersten Spannungsverlauf 38 zu den
vierten Zeitpunkt 50 oder bei dem zweiten Spannungsverlauf 40 zu
dem fünften Zeitpunkt 53 erfolgt, gilt als Signal
für eine mögliche Durchführung des Verfahrens.
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Falls
der Widerstand 6 endlich ist, kann dies als dritte Abweichung 60 bereits
ab dem fünften Zeitpunkt 53 nachgewiesen werden. üblicherweise
wird diese dritte Abweichung aber erst zu dem sechsten Zeitpunkt 54 nach
Abschluss des Einspritzvorgangs gemessen. Falls nach Ende des Vorgangs
von dem ersten Gesamt-Spannungsverlauf 38 abweichend der
zweite real gemessene Gesamt-Spannungsverlauf 40 einen
Wert größer der Spannungsschwelle aufweist, ist
die dritte Abweichung 60 vorhanden. Das bedeutet, dass
der Widerstand 6 des Kabelbaums erhöht ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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