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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ventils, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine bewegbar angeordnete Komponente des Ventils, insbesondere eine Ventilnadel, mittels eines elektromagnetischen Aktors angetrieben wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für ein derartiges Ventil.
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Ventiltypen der vorstehend genannten Art werden üblicherweise gesteuert betrieben, wobei eine von dem Ventil einzuspritzende Fluidmenge, insbesondere Kraftstoffmenge, beispielsweise mittels Kennfeldern in eine Ansteuerdauer zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors umgewandelt wird, und wobei der Aktor des Ventils dieser Ansteuerdauer entsprechend lange z. B. bestromt wird.
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Toleranzen der beteiligten Komponenten, insbesondere des elektromagnetischen Aktors sowie weiterer mechanischer und hydraulischer Komponenten einer zwischen der Ventilnadel und dem elektromagnetischen Aktor angeordneten Wirkungskette führen nachteilig dazu, dass verschiedene Ventile auf eine gleichartige Ansteuerung unterschiedlich reagieren. Die Toleranzen beeinflussen das Öffnungs- und Schließverhalten sowie das Durchflussverhalten während der Einspritzung. Besonders nachteilig wirken sich die Toleranzen auch in Übergangsbereichen der herkömmlichen Einspritzventile aus, insbesondere in einem Übergangsbereich zwischen einem rein ballistischen Betrieb und einem nichtballistischen Betrieb.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine präzisere Zumessung eines einzuspritzenden Fluids möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit einer einzuspritzenden Fluidmenge, insbesondere Kraftstoffmenge, eine Ansteuerbetriebsart zur Ansteuerung des Aktors so gewählt wird, dass ein eineindeutiger Zusammenhang zwischen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und einer Ansteuerdauer des Aktors besteht.
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Untersuchungen der Anmelderin zufolge kann trotz der eingangs beschriebenen Toleranzeffekte unter erfindungsgemäßer Auswahl einer geeigneten Ansteuerbetriebsart die Abweichung einer tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge von der gewünschten Sollmenge, welche für die Ermittlung der Ansteuerdauer herangezogen wird, reduziert werden. Durch die erfindungsgemäße Auswahl des eineindeutigen Zusammenhangs zwischen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und der Ansteuerdauer des Aktors ist es auch bei einem rein gesteuerten Ventilbetrieb vorteilhaft möglich, gezielt einen Betrieb des Ventils in einem Übergangsbereich zwischen zwei verschiedenen Betriebsarten (ballistisch, nichtballistisch) zu vermeiden, der besonders anfällig gegenüber den genannten Toleranzeffekten oder sonstigen Störungen ist.
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Einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge kann die Ansteuerbetriebsart definiert bzw. beeinflusst werden durch mindestens eine der folgenden Größen: zeitlicher Verlauf einer Ansteuerspannung und/oder eines Ansteuerstroms für die Ansteuerung des Aktors und/oder eine mittlere Ventilöffnungsgeschwindigkeit.
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Durch eine entsprechende Auswahl des zeitlichen Verlaufs mindestens einer elektrischen Ansteuergröße für den elektromagnetischen Aktor kann das Öffnungsverhalten und auch das Schließverhalten des erfindungsgemäß betriebenen Ventils gezielt so beeinflusst werden, dass sich eine hinsichtlich des eineindeutigen Zusammenhangs zwischen einzuspritzender Kraftstoffmenge und der Ansteuerdauer geeignete Ansteuerbetriebsart ergibt.
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Die Ansteuerbetriebsart des Ventils kann beispielsweise auch durch eine Kennlinie charakterisiert werden, welche eine eingespritzte Menge mit einer Ansteuerdauer in Beziehung setzt. Ausgehend von einer gewünschten Einspritzmenge wird unter Verwirklichung des erfindungsgemäßen Prinzips eine solche Kennlinie für die folgende Ansteuerung bzw. Einspritzung gewählt, welche die gewünschten Einspritzmenge eineindeutig mit einer Ansteuerdauer verknüpft.
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Eine besonders große Flexibilität bei dem Betrieb des Ventils ist einer weiteren Erfindungsvariante zufolge dann gegeben, wenn für einen ersten Wertebereich der einzuspritzenden Kraftstoffmenge eine erste Ansteuerbetriebsart gewählt wird, und wenn für einen zweiten Wertebereich der einzuspritzenden Kraftstoffmenge eine von der ersten Ansteuerbetriebsart verschiedene zweite Ansteuerbetriebsart gewählt wird. Bevorzugt sind die beiden Wertebereiche für die einzuspritzende Kraftstoffmenge unmittelbar benachbart. Erfindungsgemäß können auch mehr als zwei jeweils entsprechenden Wertebereichen zugeordnete Ansteuerbetriebsarten vorgesehen sein.
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Einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge ist eine Hysterese bei einem Wechsel zwischen verschiedenen Ansteuerbetriebsarten vorgesehen, die durch zueinander benachbarte Wertebereiche der einzuspritzenden Kraftstoffmenge gekennzeichnet sind.
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Besonders bevorzugt kann die erste Ansteuerbetriebsart so gewählt sein, dass das Ventil in einem ballistischen Teilhubbereich arbeitet, in dem die bewegbar angeordnete Komponente, insbesondere Ventilnadel, ausgehend von ihrer Schließlage im Rahmen einer Öffnungsbewegung eine rein ballistische Trajektorie vollführt, insbesondere ohne auf einen die Öffnungsbewegung begrenzenden Hubanschlag aufzufahren.
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Vorteilhaft wird die zweite Ansteuerbetriebsart so gewählt, dass das Ventil in einem nichtballistischen Vollhubbereich arbeitet, in dem die bewegbar angeordnete Komponente, insbesondere Ventilnadel, ausgehend von ihrer Schließlage im Rahmen einer Öffnungsbewegung auf einen die Öffnungsbewegung begrenzenden Hubanschlag auffährt.
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Durch die vorstehend beschriebenen Erfindungsvarianten kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass das Ventil stets in einem definierten Arbeitsbereich (ballistisch, nichtballistisch) betrieben wird. Dadurch werden Ungenauigkeiten bei der Fluidzumessung vermieden, die sich bei einem Betrieb des Ventils in zwischen den vorstehend geschilderten Bereichen liegenden Übergangsbereichen ergeben.
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Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung gemäß Patentanspruch 9 angegeben.
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Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem elektronischen und/oder optischen Speichermedium abgespeichert sein kann, und das von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung z. B. für eine Brennkraftmaschine ausführbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren erfindungsgemäß betriebenen Einspritzventilen,
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2a bis 2c schematisch eine Detailansicht eines Einspritzventils aus 1 in drei unterschiedlichen Betriebszuständen,
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3 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 schematisch einen zeitlichen Verlauf eines Ansteuerstroms für ein erfindungsgemäß betriebenes Ventil,
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5a, 5b verschiedene Einspritzmengen aufgetragen über einer Ansteuerdauer, wie sie sich bei dem erfindungsgemäßen Betrieb des Ventils ergeben, und
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6a, 6b weitere erfindungsgemäß eingesetzte Verläufe einer eingespritzten Kraftstoffmenge über der Ansteuerdauer.
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Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Tank 12, aus dem ein Fördersystem 14 Kraftstoff in ein Common-Rail 16 fördert. An dieses sind mehrere elektromagnetisch betätigte Einspritzventile 18a bis 18d angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 20a bis 20d einspritzen. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 22 gesteuert beziehungsweise geregelt, die unter anderem auch die Einspritzventile 18a bis 18d ansteuert.
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Die 2a bis 2c zeigen schematisch das Einspritzventil 18a gemäß 1 in insgesamt drei verschiedenen Betriebszuständen. Die weiteren in 1 abgebildeten Einspritzventile 18b, 18c, 18d weisen eine entsprechende Struktur und Funktionalität auf.
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Das Einspritzventil 18a weist einen elektromagnetischen Aktor auf, der eine Magnetspule 26 und einen mit der Magnetspule 26 zusammenwirkenden Magnetanker 30 besitzt. Der Magnetanker 30 ist so mit einer Ventilnadel 28 des Einspritzventils 18a verbunden, dass er bezogen auf eine in 2a vertikale Bewegungsrichtung der Ventilnadel 28 mit einem nichtverschwindenden mechanischen Spiel relativ zu der Ventilnadel 28 bewegbar ist.
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Dadurch ergibt sich ein zweiteiliges Massensystem 28, 30, welches den Antrieb der Ventilnadel 28 durch den elektromagnetischen Aktor 26, 30 bewirkt. Durch diese zweiteilige Konfiguration wird die Montierbarkeit des Einspritzventils 18a verbessert und ein unerwünschtes Zurückprellen der Ventilnadel 28 bei dem Auftreffen in ihrem Ventilsitz 38 wird verringert.
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Bei der vorliegend in 2a veranschaulichten Konfiguration wird das axiale Spiel des Magnetankers 30 auf der Ventilnadel 28 durch zwei Anschläge 32 und 34 begrenzt. Zumindest der in 2a untere Anschlag 34 könnte jedoch auch durch einen Bereich des Gehäuses des Einspritzventils 18a realisiert sein.
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Die Ventilnadel 28 wird von einer Ventilfeder 36 wie in 2a abgebildet mit einer entsprechenden Federkraft gegen den Ventilsitz 38 im Bereich des Gehäuses 40 beaufschlagt. In 2a ist das Einspritzventil 18a in seinem geöffneten Zustand gezeigt. In diesem geöffneten Zustand wird der Magnetanker 30 durch eine Bestromung der Magnetspule 26 in 2a nach oben bewegt, so dass er unter Eingreifen in den Anschlag 32 die Ventilnadel 28 gegen die Federkraft aus ihrem Ventilsitz 38 herausbewegt. Dadurch kann Kraftstoff 42 von dem Einspritzventil 18a in den Brennraum 20a (1) eingespritzt werden.
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Sobald die Bestromung der Magnetspule 26 durch das Steuergerät 22 (1) beendet wird, bewegt sich die Ventilnadel 28 unter Einwirkung der von der Ventilfeder 36 ausgeübten Federkraft auf ihren Ventilsitz 38 zu und nimmt den Magnetanker 30 mit. Eine Kraftübertragung von der Ventilnadel 28 auf den Magnetanker 30 erfolgt hierbei wiederum durch den oberen Anschlag 32.
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Sobald die Ventilnadel 28 ihre Schließbewegung mit dem Auftreffen auf dem Ventilsitz 38 beendet, kann sich der Magnetanker 30, wie in 2b abgebildet, aufgrund des axialen Spiels in 2b nach unten weiterbewegen, bis er, wie in 2c veranschaulicht ist, an dem zweiten Anschlag 34 anliegt.
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Erfindungsgemäß wird das nachfolgend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 3 beschriebene Verfahren durchgeführt, um eine besonders präzise Zumessung von Kraftstoff für einen möglichst großen Wertebereich einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu realisieren.
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In einem ersten Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von dem Steuergerät 22 der Brennkraftmaschine 10 eine für die folgende Kraftstoffeinspritzung vorgesehene Einspritzmenge ermittelt.
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In dem Schritt 110 wird für die folgende Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit der zuvor in Schritt 100 ermittelten einzuspritzenden Kraftstoffmenge eine Ansteuerbetriebsart zur Ansteuerung des Aktors 26, 30 so gewählt, dass ein eineindeutiger Zusammenhang zwischen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und einer Ansteuerdauer des Aktors 26, 30 besteht.
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Nach der Auswahl der geeigneten Ansteuerbetriebsart wird in Schritt 120 unter Verwendung der betreffenden Ansteuerbetriebsart die gewünschte Kraftstoffmenge eingespritzt.
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4 zeigt schematisch einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Ansteuerstroms I für den elektromagnetischen Aktor 26, 30 (2a) des Ventils 18a.
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Um ein schnelles Öffnen des Ventils 18a ausgehend von seinem Schließzustand zu t = t0 zu ermöglichen, wird der Ansteuerstrom I von dem Zeitpunkt t0, der dem Ansteuerbeginn entspricht, von dem Wert I = 0 bis auf den Boosterstrom Iboost erhöht. Der Boosterstrom Iboost ist zu dem Zeitpunkt t1 erreicht. Bis zu dem darauf folgenden Zeitpunkt t2 wird der Boosterstrom aufrechterhalten, was beispielsweise durch ein Konstanthalten der an die Magnetspule 26 angelegten Ansteuerspannung erfolgt.
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Zu dem Ende t2 der sogenannten Boosterphase, die zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t2 liegt, kann davon ausgegangen werden, dass das Ventil 18a seinen Öffnungszustand erreicht hat. Um das Ventil auch für Zeitpunkte t ≥ t2 weiter geöffnet zuhalten, wird der Ansteuerstrom I nun nicht auf Null sondern auf den sog. Haltestrom Ibat reduziert, der beispielsweise durch das Anlegen der Kraftfahrzeug-Bordnetzspannung von beispielsweise 12 V an die Magnetspule 26 bereitgestellt werden kann.
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Die Boosterphase kann auch sehr kurz ausgebildet werden, d. h. t2 – t1 ≈ 0.
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Der Haltestrom Ibat wird gemäß 4 bis zu dem Zeitpunkt t3 aufrechterhalten. Die Zeitdifferenz t3 – t0 definiert hierbei die gesamte elektrische Ansteuerdauer ET des Ventils 18a bzw. seines elektromagnetischen Aktors 26, 30.
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Zwischen dem Boosterstrom Iboost und dem Haltestrom Ibat können auch ein oder mehrere Zwischenniveaus wie z. B. ein sogenannter Anzugsstrom Ian liegen, wobei Ibat < Ian Iboost.
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Zu dem Ende der Ansteuerdauer ET, d. h. ab t = t3, wird der elektromagnetische Aktor 26, 30 von dem Steuergerät 22 nicht mehr mit einem Ansteuerstrom bzw. einer entsprechenden Ansteuerspannung beaufschlagt, so dass sich der noch bestehende Ansteuerstrom den Induktionsgesetzen folgend schließlich bis zu dem Zeitpunkt t4 zu Null abbaut.
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Eine aktive Löschung des Ansteuerstroms ist auch möglich z. B. durch das Anlegen einer entsprechenden Spannung an den Aktor.
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5a zeigt eine erste Ansteuer-Einspritzmengen-Kennlinie qt1, die sich bei dem in 2a abgebildeten Ventil 18a ergibt, wenn eine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge q aufgetragen wird über einer während eines entsprechenden Einspritzzyklus vorgegebenen Ansteuerdauer ET, vgl. auch 4 zur Definition der Ansteuerdauer ET.
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Aus 5a ist ersichtlich, dass bereichsweise, vorliegend zwischen den Ansteuerdauerwerten ET1 und ET2, kein eineindeutiger Zusammenhang existiert zwischen der Ansteuerdauer ET und der eingespritzten Kraftstoffmenge q. Beispielsweise wird bei einer Ansteuerdauer ET11 dieselbe Kraftstoffmenge q11 eingespritzt, wie bei der größeren Ansteuerdauer ET2 > ET11.
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Dies ergibt sich aufgrund der Auslegung des Ventils 18a (2a) und rührt vorliegend insbesondere von dem axialen Spiel zwischen der Ventilnadel 28 und dem Magnetanker 30 sowie von weiteren Eigenschaften der dem Ventil 18a zugehörigen Wirkungskette zwischen dem Aktor 26, 30 und der Ventilnadel 28 her.
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Unter einem eineindeutigen Zusammenhang im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine bijektive Abbildung der Einspritzmenge q auf die Ansteuerdauer ET verstanden.
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5a zeigt gestrichelt eine zweite Ansteuerdauer-Einspritzmengen-Kennlinie qt2, die gegenüber der ersten Kennlinie qt1 dadurch erhalten wird, dass für die Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 26, 30 während der Boosterphase von dem Zeitpunkt t0 (4) bis zu dem Zeitpunkt t2 eine geringere Ansteuerspannung und damit auch ein geringerer als der vorliegend in 4 abgebildete Boosterstrom Iboost verwendet wird.
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Dementsprechend ergibt sich für die zweite Kennlinie qt2 ein geringerer Wert für die mittlere Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Ventils 18a, so dass erst bei größeren Ansteuerdauern ET solche Einspritzmengen q durch die zweite Kennlinie qt2 erreicht werden, wie sie gemäß der Kennlinie qt1 bereits bei geringeren Ansteuerdauern ET erreicht werden.
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Neben diesem Unterschied zwischen den beiden Kennlinien qt1, qt2 weist die zweite Kennlinie qt2 zwischen den Ansteuerdauerwerten ET3, ET4 ebenfalls einen Kennlinienbereich auf, der durch eine nicht eineindeutige Zuordnung der Ansteuerdauer ET zu der eingespritzten Kraftstoffmenge q charakterisiert ist. Die Verschiebung des nicht eineindeutigen Kennlinienbereichs der Kennlinie qt1 von ET1 bis ET2 zu dem Bereich ET3 bis ET4 der Kennlinie qt2 ergibt sich erwartungsgemäß infolge des geringeren Boosterstroms, der den Wertepaaren q, ET der Kennlinie qt2 zugrunde liegt.
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Aus 5a ist ersichtlich, dass bei herkömmlichen Betriebsverfahren für Ventile 18a unter Verwendung entsprechender Ansteuerparameter das Ventil 18a unter Umständen in dem an sich unerwünschten Kennlinienbereich mit der nicht eineindeutigen Zuordnung zwischen Ansteuerdauer ET und Einspritzmenge q betrieben wird.
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Für die erste Kennlinie qt1 ist dies insbesondere der Bereich der Ansteuerdauerwerte von ET1 bis ET2. Bei der zweiten Kennlinie qt2 liegt der unerwünschte Kennlinienbereich zwischen den Ansteuerdauerwerten ET3, ET4.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, eine Ansteuerbetriebsart zur Ansteuerung des Aktors 26, 30 so zu wählen, dass ein eineindeutiger Zusammenhang, im Sinne einer bijektiven Abbildung, zwischen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge q und der Ansteuerdauer ET des Aktors besteht.
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Beispielsweise kann erfindungsgemäß eine erste Ansteuerbetriebsart durch die Kennlinie qt1 und damit insbesondere den ihr zugrundeliegenden Boosterstrom Iboost (4) definiert sein, während eine hiervon verschiedene zweite Ansteuerbetriebsart durch die weitere Kennlinie qt2 und damit insbesondere einen niedrigeren Boosterstrom definiert ist. D. h., unterschiedliche Ansteuerbetriebsarten können im Sinne der vorliegenden Erfindung z. B. durch unterschiedliche q-ET-Kennlinien wie z. B. qt1, qt2 definiert sein.
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Das Erfindungsprinzip besagt demnach, dass unter Kenntnis einer gewünschten, zukünftig einzuspritzenden Kraftstoffmenge q zunächst z. B. ein solcher Typ von Kennlinie qt1, qt2 für die zukünftige Einspritzung zu wählen ist, dass unter Berücksichtigung der gewünschten Einspritzmenge q die sich hierbei ergebende Ansteuerdauer ET in einem Ansteuerdauerwertebereich liegt, der eine eineindeutige Zuordnung zwischen den Größen ET, q zulässt.
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Dies kann bei den in 5a abgebildeten Kennlinien qt1, qt2 beispielsweise dadurch erreicht werden, dass für Einspritzmengen q, die kleiner sind als eine erste Grenzeinspritzmenge qGRENZ,1 (5b), der entsprechende Einspritzmengenwerte 0 < q < qGRENZ,1 umfassende Kennlinienast qt2' (5b) der Kennlinie qt2 aus 5a für die Ansteuerung verwendet wird. Da dieser Kennlinienast qt2' eine eineindeutige Zuordnung der Ansteuerdauer ET zu der Einspritzmenge q für Ansteuerdauerwerte ET <= ET3 vorsieht, wird unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips nicht der an sich unerwünschte Kennlinienbereich der ersten Kennlinie qt1, insbesondere zwischen den Ansteuerdauerwerten ET1, ET2, verwendet. Das bedeutet, unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zunächst für Ansteuerdauerwerte ET ≤ ET3 und entsprechende Einspritzmengenwerte 0 < q < qGRENZ,1 eine eineindeutige Zuordnung der Größen ET, q und dementsprechend eine präzise Kraftstoffzumessung erfolgen.
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Analog zu der Verwendung des Kennlinienasts qt2' für die Ansteuerdauerwerte ET ≤ ET3 wird für Ansteuerdauerwerte ET ≥ ET3 vorteilhaft zurückgegriffen auf den Kennlinienast qt1', der Teil der ersten in 5a abgebildeten Kennlinie qt1 ist.
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Für solche Einspritzmengen q, die oberhalb der Grenzeinspritzmenge qGRENZ1 liegen, wird demnach vorteilhaft auf den in diesem Ansteuerdauerbereich (ET ≥ ET3) i. w. linearen Bereich der Kennlinie qt1 zurückgegriffen.
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Die Verwendung des Kennlinienasts qt2' erfolgt somit insgesamt in einem ersten Einspritzmengenwertebereich WE1, der sich von q = 0 bis q = qGRENZ,1 erstreckt.
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Ein zweiter Wertebereich WE2 für die Einspritzmenge q ist dementsprechend für q > qGRENZ,1 definiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ordnet den Wertebereichen WE1, WE2 der Einspritzmenge q dementsprechend die jeweils günstigen Abschnitte qt1', qt2' der in 5a komplett gezeigten Kennlinien qt1, qt2 zu. Die Auswahl der betreffenden Kennlinienabschnitte, mithin Ansteuerbetriebsarten, erfolgt wie bereits beschrieben in Schritt 110 des erfindungsgemäßen Verfahrens, 3.
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Vorteilhaft kann bei direkt aneinander grenzenden Wertebereichen WE1, WE2 der Einspritzmenge q eine Hysterese vorgesehen sein, was vorliegend durch den Einspritzmengenwert qGRENZ,2 in 5b angedeutet ist.
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6a zeigt hierzu eine erste Trajektorie, wie sie bei dem Betrieb des Ventils 18a mit stetig steigender Ansteuerdauer ET durchlaufen wird. Bis zu dem Ansteuerdauerwert ET3 hin wird erfindungsgemäß der Kennlinienast qt2' verwendet, um aus den entsprechenden Ansteuerdauerwerten ET eine zugehörige Einspritzmenge q zu ermitteln. Bei dem Ansteuerdauerwert ET = ET3 wechselt das erfindungsgemäße Verfahren auf den zweiten Kennlinienast qt1', d. h. alle weiteren, steigenden Einspritzmengen q bzw. ihre zugehörigen Ansteuerdauern ET werden unter Zuhilfenahme des Kennlinienasts qt1' berechnet.
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6b zeigt dementsprechend eine q-ET-Trajektorie, wie sie sich ergibt, wenn die Ansteuerdauer ET ausgehend von einem nicht näher bezeichneten Maximalwert sukzessive verringert wird. Sobald der Ansteuerdauerwert ET2 erreicht ist, bis zu dem seither der Kennlinienast qt1' verwendet worden ist, wechselt das erfindungsgemäße Verfahren auf den Kennlinienast qt2'. Der Wechsel erfolgt bei dem Einspritzmengenwert q = qGRENZ,2.
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Die ein Hystereseverhalten definierende Differenz qGRENZ,1 – qGRENZ,2 wird je nach dem gewünschten Arbeitsverhalten und der Auslegung des Ventils 18a festgelegt.
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Unterschiedliche, erfindungsgemäß verwendete Ansteuerbetriebsarten für die Ansteuerung des Ventils 18a bzw. seines elektromagnetischen Aktors 26, 30 können beispielsweise durch eine Variation des zeitlichen Verlaufs der Ansteuerspannung bzw. des Ansteuerstroms I (4) sowie weiterer, die Bewegung der Ventilnadel 28 oder anderer beweglicher Komponenten des Ventils 18a charakterisierender Größen vorgegeben werden.
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Vorstehend ist als einfaches Beispiel der Einsatz einer unterschiedlichen Boosterspannung beschrieben, die unterschiedlich hohe Boosterstromwerte Iboost während der Ansteuerdauer ET bewirkt und auf die unterschiedlichen Kennlinien qt1, qt2 (5a) führt.
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Bereits diese beiden Kennlinien qt1, qt2 ermöglichen abschnittsweise, nämlich durch ihre Kennlinienäste qt1', qt2', die Vorsehung einer eineindeutigen Zuordnung einer Ansteuerdauer ET zu der entsprechenden Einspritzmenge q.
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Es ist erfindungsgemäß ebenfalls möglich, mehr als zwei Einspritzmengenwertebereiche WE1, WE2 zu definieren, zu deren Erreichung weitere Kennlinienäste anderer Ansteuerdauer-Einspritzmengen-Kennlinien verwendet werden.
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Die zweite Kennlinie qt2, vgl. 5a, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Berücksichtigung des Einspritzventiltyps gemäß 2a so gewählt, dass der Kennlinienast qt2' (5b) durch einen vollständig ballistischen Betrieb des Ventils 18a bzw. seiner Ventilnadel 28 charakterisiert ist. Das bedeutet, die Ventilnadel 28 vollführt während der gesamten Ansteuerdauer ET eine ballistische Trajektorie, sie fährt insbesondere nicht auf den Anschlag 26a (z. B. Eisenkern der Magnetspule 26) im Bereich der Magnetspule 26 auf.
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Im Gegensatz hierzu ist der Kennlinienast qt1' (5b) einem sogenannten Vollhubbereich des Ventils 18a (2a) zugeordnet, bei dem die Ventilnadel 28 ausgehend von ihrer Schließlage im Rahmen einer Öffnungsbewegung auf den die Öffnungsbewegung begrenzenden Hubanschlag 26a auffährt.
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Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren, das unterschiedlichen Einspritzmengenwertebereichen WE1, WE2 (5b) unterschiedliche Kennlinienäste qt1', qt2' zuordnet, ermöglicht insbesondere auch bei Ventilen, die sowohl im ballistischen Teilhubbereich als auch im nichtballistischen Vollhubbereich betreibbar sind, einen definierten Wechsel zwischen beiden Betriebsbereichen und vermeidet damit vorteilhaft die von herkömmlichen Verfahren bekannten Probleme, die dann auftreten, wenn Ansteuerdauern einzustellen sind, die in nicht eineindeutiger Weise mit entsprechenden Einspritzmengen q verknüpft sind.
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Generell können die Parameter (Ansteuerspannung, Ansteuerstrom I, deren Zeitverläufe) frei gewählt werden, insbesondere in Abhängigkeit der Auslegung des Ventils 18a. Neben der Variation der Boosterspannung bzw. des Boosterstroms Iboost (4) sind zahlreiche andere Maßnahmen zur Beeinflussung einer mittleren Ventilöffnungsgeschwindigkeit verfügbar, die in entsprechender Weise zu voneinander abweichenden Kennlinien qt1, qt2 führen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft bei allen Einspritventilen mit elektromagnetischem Aktor eingesetzt werden und ist insbesondere sinnvoll einsetzbar bei solchen Ventilen, die zumindest teilweise in einem ballistischen Betriebsbereich arbeiten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wirkt sich aufgrund der erzielbaren Präzision betreffend die Einspritzmenge q ferner vorteilhaft aus bei dem Einsatz von Vorsteuerkennfeldern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren macht keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Einspritzmenge q erforderlich, weil mit entsprechenden Ansteuerbetriebsarten bzw. Kennlinien(-ästen) alle gewünschten Einspritzmengen q erzielbar sind.
