DE102010041320A1

DE102010041320A1 - Bestimmung des Schließzeitpunkts eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors

Info

Publication number: DE102010041320A1
Application number: DE102010041320A
Authority: DE
Inventors: Dr. Brandt Martin
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2030-09-25
Also published as: DE102010041320B4; WO2012038543A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen des Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils (620) eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors (600) beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) ein Abschalten eines Stromflusses durch eine Spule (622) des Spulenantriebs, so dass die Spule (622) stromlos ist, (b) ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer in der stromlosen Spule (622) induzierten Spannung, wobei die induzierte Spannung durch abklingende Wirbelströme in einem Magnetkreis des Spulenantriebs und durch eine Bewegung eines Magnetankers (630) des Spulenantriebs relativ zu der Spule (622) erzeugt wird, (c) ein Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung, und (d) ein Bestimmen des Schließzeitpunktes basierend auf dem ausgewerteten zeitlichen Verlauf. Es wird ferner eine entsprechende Vorrichtung sowie ein Computerprogramm zum Durchführen des genannten Verfahrens beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ansteuerung von indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen des Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung sowie ein Computerprogramm zum Bestimmen des Schließzeitpunkts eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors.
Bei indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektoren steuert ein sog. Solenoid-Aktor den Ventilkolben eines Steuer- bzw. Servoventils, mit dem die Druckverhältnisse zwischen einem Steuerraum und einem Ventilraum beeinflusst werden. Die Bewegung der Ventilnadel des Kraftstoffinjektors wird dabei von den jeweils vorherrschenden Kraftverhältnissen bestimmt, welche durch eine Feder sowie den Drücken im Steuerraum und im Ventilraum bestimmt sind. Diese Druckverhältnisse lassen sich durch die Ansteuerung des Steuerventils kontrollieren.
6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen derartigen indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektor 600. Der Kraftstoffinjektor 600 weist ein äußeres Gehäuse 602 sowie ein inneres Gehäuse 604 auf. Innerhalb des inneren Gehäuses 604 befindet sich eine verschiebbar gelagerte Ventilnadel 610, welche von einer Feder 612 vorgespannt wird. Diese Feder drückt die Ventilnadel 610 nach unten, so dass in einem Ausgangszustand eine Austrittsöffnung 614 des Kraftstoffinjektors 600 geschlossen ist.
In einem in 6 dargestellten oberen Teil des Kraftstoffinjektors 600 befindet sich ein Steuerantrieb 620. Der Steuerantrieb 620 weist ein Solenoid 622 auf, welches sich innerhalb eines Eisenjochs 624 befindet. Der Steuerantrieb 620 weist ferner einen Kolben 630 bzw. einen Anker 630 auf, welcher verschiebbar gelagert ist und zwischen einer durch eine untere Anschlagfläche des Eisenjochs 624 und einem Sitz 632 des Steuerventils 620 bewegt werden kann. Der Kolben 630 ist über ein Koppelelement 628 mit einer Feder 626 mechanisch gekoppelt. Die Feder 626 befindet sich innerhalb des Solenoids 622.
Der Kraftstoffinjektor 600 weist ferner einen Steuerraum 642 auf, welcher über eine Hochdruckleitung 640 mit einem Common Rail System 650 verbunden ist. An dem Rail System ist ein Drucksensor 652 angebracht, mit dem der Druck in dem Rail System von einer nicht dargestellten Steuereinheit überwacht werden kann. Der Steuerraum 642 ist über einen in 6 nicht dargestellten dünnen Kanal mit einem Ventilraum 644 verbunden. Durch diesen Kanal kann mit einer relativ geringen Flussrate Kraftstoff fließen. Der Steuerraum 642 ist ferner (a) über eine nicht mit einem Bezugszeichen versehene Leitung und (b) über das Steuerventil 620 mit einer Niederdruckleitung 646 verbunden. Die Niederdruckleitung wird häufig auch als Leckage-System 646 bezeichnet.
Soll eine Einspritzung ausgelöst werden, so wird der Solenoid 622 durch Anlegen einer Spannung U_Solenoid bestromt. Die Ansteuerung des Solenoids 622 kann dabei beispielsweise stromgeregelt erfolgen. Der Strom generiert dabei eine Magnetkraft (in 6 mit F_Solenoid bezeichnet), die auf den Kolben 630 des Steuerventils 620 wirkt. Sobald diese Magnetkraft die von der Feder 626 ausgeübte Kraft (in 6 mit F_Feder bezeichnet), die das Steuerventil 620 im unbestromten Fall in der geschlossenen Position fixiert, überwindet, wird der Kolben 630 in Richtung des Solenoids 622 bzw. der unteren Anschlagfläche des Eisenjochs 624 beschleunigt. Dadurch wird das Steuerventil 620 geöffnet und der unter Hochdruck stehende Kraftstoff kann aus dem Steuerraum 642 in die Niederdruckleitung 646 entweichen. Der resultierende Druckunterschied zwischen dem Druck in dem 644 Ventilraum und dem Druck in dem Steuerraum 642 beschleunigt dann die Ventilnadel 610 des Kraftstoffinjektors 600 nach oben und die Austrittsöffnung 614 wird freigegeben.
Soll die Einspritzung beendet werden, so wird der Stromfluss durch den Solenoid 622 unterbrochen. Die Magnetkraft baut sich ab und sobald die Magnetkraft die Kraft der Feder 626 unterschreitet, wird der Ventilkolben des Steuerventils 620 in die Schließposition nach unten beschleunigt. Der Hochdruck im Steuerraum 642 wird erneut aufgebaut und die Ventilnadel 610 des Kraftstoffinjektors 600 wird nach unten in die Schließposition beschleunigt.
Die einzuspritzende Kraftstoffmenge hängt damit direkt von der Ansteuerung des Steuerventils 620 ab. Das dynamische Verhalten des Steuerventils 620 wird dabei vornehmlich durch den Öffnungs- und Schließvorgang beeinflusst. Toleranzen im Öffnungs- und Schließverhalten des Steuerventils 620 führen direkt zu einer Streuung der Einspritzmenge.
Der Öffnungsvorgang ist durch den zeitlichen Kraftaufbau des Solenoids 622 und des Eisenjochs 624 auf den Kolben 630 sowie der diesem Kraftaufbau entgegenwirkenden Federkraft der Feder 626 charakterisiert. Der Kraftaufbau ist wiederum durch die geometrischen Dimensionen des Aktors (Solenoid 622 und Eisenjoch 624), den elektrischen und/oder magnetischen Parametern des Solenoids 622 sowie im Wesentlichen durch den Erregerstrom bzw. durch den Gradienten des Erregerstroms durch das Solenoid 622 bestimmt.
Die folgende Gleichung (1) beschreibt die auf den Kolben 630 wirkende Magnetkraft F_MAG:
Dabei ist

W_MAG: die in dem Solenoid 622 gespeicherte magnetische Energie,
δ_AIR: der Luftspalt zwischen der unteren Anschlagfläche des Eisenjochs 624 und dem Anker 630,
N: die Anzahl der Windungen des Solenoids 622,
I: die Stromstärke durch das Solenoid 622,
μ_r: die relative Permeabilität des Materials des Eisenjochs 624,
A: die Querschnittsfläche des Solenoids 622,
μ₀: die magnetische Feldkonstante und
l_Fe: die Länge der Magnetfeldlinien in dem Eisenjoch 624.

Um ein möglichst reproduzierbares und robustes Öffnen des Kraftstoffinjektors 600 sicherzustellen, ist es bekannt, den Solenoid 622 derart zu bestromen, dass schnellstmöglich eine magnetische Sättigung erreicht wird. In diesem Bereich führen Änderungen in der Stromstärke nur zu vergleichsweise geringen Änderungen in der Magnetkraft und beeinflussen somit kaum die Öffnungsdynamik des Steuerantriebs 620 und damit auch des Kraftstoffinjektors 600.
Allerdings wird der Schließvorgang des Steuerventils 620 trotzdem durch parasitäre Effekte stark beeinflusst. Dazu zählen u. a.

(a) eine zeit- und/oder temperaturabhängige Remanenz im Magnetkreis, welche zu einer Unschärfe im Abbau der Magnetkraft und somit zu einer Unschärfe im Schließzeitpunkt führt,
(b) veränderliche Umgebungsbedingungen wie z. B. der Druck in der Niederdruckleitung 646, die Temperatur (beeinflusst die Kompressibilität und die Viskosität des Kraftstoffs), die exakte Dauer der Ansteuerung des Solenoids 622 und der genaue Druck in der Hochdruckleitung 640, und
(c) eine Injektor-individuelle Toleranz bzgl. des Abstandes zwischen Steuerantrieb 620 und dem Sitz 632 sowie bzgl. der exakten Federkraft der Feder 626, welche ebenfalls zu einer Injektor-individuellen Toleranz in der Schließzeit führen.

All diese Effekte (a), (b) und (c) führen zu einer ausgeprägten Mengentoleranz der einzelnen Injektoren, die sich zudem über die Lebensdauer (Verschleiß) und den sich stetig ändernden Betriebsbedingungen der Injektoren ändern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mengengenauigkeit von indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektoren zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen des Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors beschrieben, welches insbesondere für ein Steuerventil eines indirekt angetriebenen Dieselkraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges geeignet ist. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) ein Abschalten eines Stromflusses durch eine Spule des Spulenantriebs, so dass die Spule stromlos ist, (b) ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer in der stromlosen Spule induzierten Spannung, wobei die induzierte Spannung durch abklingende Wirbelströme in einem Magnetkreis des Spulenantriebs und durch eine Bewegung eines Magnetankers des Spulenantriebs relativ zu der Spule erzeugt wird, (c) ein Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung, und (d) ein Bestimmen des Schließzeitpunktes basierend auf dem ausgewerteten zeitlichen Verlauf.
Dem beschriebenen Schließzeitpunkt-Detektionsverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein von der Bewegung des Magnetankers durch Induktion verursachtes Spannungssignal in der Spule des Spulenantriebs des Steuerventils dazu verwendet werden kann, um den Bewegungsablauf des Magnetankers zu charakterisieren und daraus den Schließzeitpunkt des Steuerventils zu ermitteln. Dabei ist typischerweise das von der Bewegung aufgrund des remanenten Magnetfeldes des Magnetankers durch Induktion verursachte Spannungssignal in der Spule dann am größten, wenn sich der Magnetanker unmittelbar vor seiner Anschlag- bzw. Schließposition befindet. Dies liegt daran, dass im stromlosen Zustand der Spule unmittelbar vor dem Anschlag des bewegten Magnetankers die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Magnetanker und der Spule maximal ist.
Der Spannungsverlauf der in der stromlosen Spule des Steuerventils des indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors induzierten Spannung wird somit zumindest teilweise durch die Bewegung des Magnetankers bestimmt. Durch eine geeignete Auswertung des zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung kann zumindest in guter Näherung der Anteil ermittelt werden, der auf der Relativbewegung zwischen dem Magnetanker und der Spule basiert. Auf diese Weise werden automatisch auch Informationen über den Bewegungsverlauf gewonnen, welche genaue Rückschlüsse über den Zeitpunkt der maximalen Geschwindigkeit und damit auch über den Zeitpunkt des Schließens des Ventils zulassen.
Erfindungsgemäß wird also zur Erkennung des Schließvorgangs des Steuerventils die durch die Geschwindigkeitsänderung des Steuerventil-Magnetankers in der Spule des Spulenantriebs induzierte Spannung detektiert und aus dem Verlauf dieser Spannung der exakte Schließzeitpunkt des Steuerventils, welches häufig auch als Servoventil bezeichnet wird, bestimmt.
Der Spulenantrieb des Steuerventils wird häufig auch als Servoantrieb und/oder Solenoidantrieb bezeichnet. Die Spule des Spulenantriebs wird häufig auch als Solenoid bezeichnet.
Die Zeitspanne, innerhalb der die Spule des Spulenantriebs des Steuerventils stromlos ist, wird häufig auch als Freilaufphase bezeichnet.
Mit dem beschriebenen Verfahren können auf einfache und wirksame Weise systematische Veränderungen des Schließzeitpunktes erkannt und bei nachfolgenden Ansteuerungen für weitere Hübe des Steuerventils berücksichtigt werden. Auf diese Weise können auch Injektor-individuelle Streuungen (von Injektor zu Injektor) bzgl. tatsächlich eingespritzter Kraftstoffmengen kompensiert werden. Gleiches gilt auch für eine geeignete Kompensation von Schwankungen der eingespritzten Kraftstoffmenge, wobei Schwankungen über die Lebensdauer und/oder abhängig von dem Betriebszustand eines Kraftstoffinjektors auftreten können.
Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass es online in einem Motorsteuergerät durchgeführt werden kann. Sollte sich beispielsweise das Schließverhalten des Steuerventils und damit auch die Dynamik und die Einspritzmengen des gesamten Kraftstoffinjektors ändern, so kann bei dem beschriebenen Schließzeitpunkt-Detektionsverfahren diese Änderung automatisch erkannt und durch eine entsprechend geänderte Ansteuerung auf geeignete Weise kompensiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Gegensatz zu direkt angetriebenen Kraftstoffinjektoren, bei denen eine Ventilnadel unmittelbar mit einem Solenoid-Antrieb gekoppelt ist und die typischerweise bei der Einspritzung von Benzin oder Super-Benzin verwendet werden, bei den hier behandelten indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektoren keine direkte Kopplung zwischen der Öffnung des elektromagnetischen Solenoid-Antriebs und Nadel des Kraftstoffinjektors besteht. Die Nadel des hier behandelten indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors, welcher typischerweise für die Einspritzung von Dieselkraftstoff verwendet wird, wird vielmehr hydraulisch durch einen kurzzeitigen Druckunterschied zwischen einem Steuerraum und einem Ventilraum des Kraftstoffinjektors bewegt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Auswerten das Berechnen der ersten zeitlichen Ableitung und/oder der zweiten zeitlichen Ableitung des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung auf.
Der Schließzeitpunkt kann dabei durch das Auftreten eines lokalen Minimums oder Maximums oder durch das Auftreten eines Wendepunkts in dem erfassten zeitlichen Verlauf der in der Spule induzierten Spannung bestimmt sein. Diese charakteristischen Punkte in dem Spannungsverlauf können durch die beschriebene Auswertung eines Kurvenverlaufs, welcher der ersten und/oder der zweiten zeitlichen Ableitung des tatsächlich gemessenen Spannungsverlaufs entspricht, mit einer besonders hohen Genauigkeit erkannt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass je nach Anwendungsfall auch noch weitere zeitliche Ableitungen bei dem oben beschriebenen Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung verwendet und/oder berücksichtigt werden können.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung ein Vergleichen des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung mit einem Referenzspannungsverlauf.
Der Referenzspannungsverlauf kann dabei derart gewählt sein, dass er den Anteil an der induzierten Spannung beschreibt, der durch abklingende Wirbelströme im Magnetkreis verursacht wird. Dadurch können im Rahmen des Auswertens des erfassten Spannungsverlaufs besonders genaue Informationen über die tatsächliche Bewegung des Magnetankers gewonnen werden.
Der Referenzspannungsverlauf kann für jeden Kraftstoffinjektor individuell und bevorzugt in einem definierten Betriebszustand des Kraftstoffinjektors bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Vergleichen eine Differenzbildung zwischen (a) dem erfassten zeitlichen Verlauf der in der stromlosen Spule induzierten Spannung und (b) dem Referenzspannungsverlauf. Dies hat den Vorteil, dass auf besonders einfache Weise ein Spannungssignalverlauf ermittelt wird, welcher für eine genaue Detektion des Schließzeitpunktes besonders geeignet ist.
Je nach Vorzeichen der beschriebenen Differenzbildung kann der tatsächliche Schließzeitpunkt des Steuerventils mit einem lokalen Maximum oder einem lokalen Minimum in der durch die Differenzbildung erhaltenen Kurve korreliert sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner ein Ermitteln des Referenzspannungsverlaufs auf. Dieses Ermitteln des Referenzspannungsverlaufs weist wiederum auf (a) ein Beaufschlagen der Spule mit zumindest einem Referenz-Spannungspuls, welcher eine Pulsdauer und eine Pulshöhe aufweist, die derart dimensioniert sind, dass das Steuerventil gerade so kurz geöffnet wird, dass aufgrund der hydraulischen Verzögerung innerhalb des indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors noch keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, und, unmittelbar nach dem Ende des Referenz-Spannungspulses, (b) ein Messen des zeitlichen Verlaufs einer in der stromlosen Spule durch abklingende Wirbelströme in dem Magnetkreis und durch eine Bewegung des Magnetankers induzierten Spannung, wobei der gemessene zeitliche Verlauf der ermittelte Referenzspannungsverlauf ist. Dies hat den Vorteil, dass der Referenzspannungsverlauf unter Betriebsbedingungen ermittelt wird, bei denen der Magnetanker in der Regel voll ausgelenkt wird und trotzdem noch keine Kraftstoffinjektion erfolgt. Damit kann das beschriebene Verfahren während des laufenden Betriebs eines Kraftfahrzeuges online durchgeführt werden, ohne den Betrieb des laufenden Motors des Kraftfahrzeuges zu beeinträchtigen.
Aufgrund der großen Auslenkung des Magnetankers gibt der derart bestimmte Referenzspannungsverlauf das elektromechanische Verhalten des Steuerventils besonders präzise wieder und ermöglicht damit eine besonders hohe Genauigkeit bei der Schließzeitpunkt-Bestimmung.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Ermitteln des Referenzspannungsverlaufs ferner auf (a) ein Beaufschlagen der Spule mit einer Sequenz von unterschiedlichen Spannungspulsen, wobei die Pulsdauer und/oder die Pulshöhe sukzessive erhöht wird, und (b) ein Messen eines Kraftstoffdrucks in einem mit dem Kraftstoffinjektor gekoppelten Kraftstoff-Hochdruckspeicher, wobei der Referenz-Spannungspuls derjenige Puls der Sequenz von unterschiedlichen Spannungspulsen ist, bei welchem erstmalig ein kurzzeitiger Druckabfall innerhalb des Kraftstoff-Hochdruckspeichers auftritt, wobei der Druckabfall größer als eine vorgegebene Schwelle ist.
Der Kraftstoff-Hochdruckspeicher kann insbesondere ein sog. Common Rail System sein. Die Druckmessung, welche bevorzugt mit einer Zeitauflösung im Bereich von einigen wenigen Mikrosekunden oder weniger erfolgt, kann mittels eines Drucksensors durchgeführt werden, welcher beispielsweise einen Piezoelektrischen Sensor umfasst.
Es kann also eine vom Druck (P_rail) in dem Hochdruckspeicher abhängige Schwelle (dP_ref) für einen durch die Ansteuerung des Steuerventils verursachten Druckabfall definiert werden. Die Schwelle kann kalibrativ derart gewählt werden, dass sichergestellt ist, dass das Steuerventil für einen definierten Zeitraum betätigt wurde und damit eine definierte Menge Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in den Niederdruckspeicher des Kraftstoffinjektors entweichen kann. Diese Kraftstoffmenge ist jedoch so gering, so dass keine Bewegung der Ventilnadel des Kraftstoffinjektors und damit keine Kraftstoff-Einspritzung stattfindet.
Erreicht beispielsweise der Druckabfall (dP) als Funktion der Dauer der elektrischen Ansteuerung (ti) des Steuerventils diese vordefinierte kalibrierbare Schwelle, so entspricht der zu diesen Ansteuerungsparametern gehörige Spannungsverlauf im Schließbereich des Steuerventils dem Referenzspannungsverlauf. Dieser Referenzspannungsverlauf kann individuell für jeden Kraftstoffinjektor in einem Steuergerät abgelegt und zudem regelmäßig aktualisiert werden, um Änderungen im Einspritzsystem auf geeignete Weise zu kompensieren.
Das beschriebene Verfahren kann also auf vorteilhafte Weise innerhalb eines geschlossenen Regelkreises durchgeführt werden, wobei ein zu detektierender Druckeinbruch mit zumindest einer vorgegebenen Stärke die Regelgröße darstellt. Damit ist das beschriebene Verfahren besonders robust sowohl gegenüber Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Kraftstoffinjektors als auch gegenüber sog. Drifts im Verlauf eines (längeren) Betriebs des Kraftstoffinjektors. Sowohl mögliche Drifts im Betrieb des Kraftstoffinjektors als auch Toleranzen des Kraftstoffinjektors werden bei der Bestimmung des Referenzsignals automatisch berücksichtigt. Die beschriebene Bestimmung des Referenzsignals kann von Zeit zu Zeit während des Betriebs eines den Kraftstoffinjektor aufweisenden Verbrennungsmotors durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung ein Vergleichen einer zeitlichen Ableitung des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung mit einer zeitlichen Ableitung des Referenzspannungsverlaufs. Dabei kann beispielsweise die Differenz zwischen (a) der zeitlichen Ableitung des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung und (b) der zeitlichen Ableitung des Referenzspannungsverlaufs berechnet werden.
Der Schließzeitpunkt kann dann durch ein lokales Maximum oder durch ein lokales Minimum (je nach Vorzeichen der Differenzbildung) bestimmt sein. Auch hier kann sich die Auswertung, welche sowohl das Berechnen der beiden zeitlichen Ableitungen als auch die Differenzbildung umfasst, auf ein Zeitintervall beschränken, in dem der erwartete Schließzeitpunkt liegt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung ausschließlich innerhalb eines Zeitintervalls durchgeführt wird, welches den erwarteten Schließzeitpunkt enthält. Dies hat den Vorteil, dass die Auswertung lediglich innerhalb eines beschränkten Zeitbereichs durchgeführt werden muss, so dass das beschriebene Verfahren auch mit einer relativ kleinen Rechenleistung zuverlässig durchgeführt werden kann. Eine unnötige Auswertung in Zeitbereichen, in denen der Schließzeitpunkt mit hoher Sicherheit nicht liegt, kann damit auf einfache und wirkungsvolle Weise vermieden werden.
Der Beginn des Zeitintervalls kann beispielsweise durch den erwarteten Schließzeitpunkt minus einer vorgegebenen Zeitspanne Δt gegeben sein. Das Ende des Zeitintervalls kann beispielsweise durch den erwarteten Schließzeitpunkt plus einer weiteren vorgegebenen Zeitspanne Δt' gegeben sein. Dabei können die vorgegebenen Zeitspanne Δt und die weitere vorgegebene Zeitspanne Δt' gleich sein. Δt und Δt' sollten kleiner sein als die erwartete und experimentell einfach zu bestimmende Zeitdifferenz zwischen dem ersten Schließzeitpunkt und einem ggf. auftretenden zweiten Schließzeitpunkt, der nach dem Prellen des Magnetankers auf den ersten Schließzeitpunkt folgt. Dies bedeutet, dass ein ggf. auftretender zweite Schließzeitpunkt außerhalb des durch Δt und Δt' gegebenen Beobachtungszeitfensters liegt.
Das Zeitfenster des Schließens des Steuerventils kann damit als ein kalibrierbarer zeitlicher Ausschnitt aus dem Spannungsverlauf der Spule definiert werden. Der zeitliche Beginn dieses Zeitfensters kann insbesondere mit dem zeitlichen Ende der Ansteuerung der Spule zusammenfallen. Die Länge des Zeitfensters, in dem das Schließen des Steuerventils stattfindet, ist kalibrierbar und kann eine typische Länge von zumindest ungefähr 0,1 bis 0,8 Millisekunden haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors beschrieben. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für ein Steuerventil eines indirekt angetriebenen Dieselkraftstoffinjektor für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) eine Abschalteinheit zum Abschalten eines Stromflusses durch eine Spule des Spulenantriebs, sodass die Spule stromlos ist, (b) eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer in der stromlosen Spule induzierten Spannung, wobei die induzierte Spannung durch abklingende Wirbelströme in einem Magnetkreis des Spulenantriebs und durch eine Bewegung eines Magnetankers des Spulenantriebs relativ zu der Spule erzeugt wird, und (c) eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet (c1) zum Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung und (c2) zum Bestimmen des Schließzeitpunktes basierend auf dem ausgewerteten zeitlichen Verlauf.
Auch der beschriebenen Vorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein von der Bewegung und dem remanenten Magnetismus des Magnetankers des Steuerventils durch Induktion verursachtes Spannungssignal in der Spule des Steuerventils dazu verwendet werden kann, um den Bewegungsablauf des Magnetankers zu charakterisieren und daraus den Schließzeitpunkt zu ermitteln. Zumindest in der sog. Freilaufphase des Kraftstoffinjektors ist das der Bewegung des Magnetankers zugeordnete induzierte Spannungssignal typischerweise dann am größten, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Magnetanker und der Spule maximal ist. Dies ist üblicherweise dann der Fall, wenn sich der Magnetanker unmittelbar vor seinem Anschlag bzw. vor seiner Schließposition befindet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Bestimmen eines Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors, insbesondere eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Dieselkraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Computerprogramm ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Steuern des oben genannten Verfahrens zum Bestimmen eines Schließzeitpunktes eingerichtet.
Der Prozessor kann beispielsweise mittels einer Motorsteuereinheit realisiert werden.
Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blu-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d. h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d. h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d. h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung dieser Anmeldung sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.
1 zeigt verschiedene an der Spule eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors anliegende Spannungsverläufe für unterschiedlich lange Ansteuerdauern.
2 zeigt verschiedene in einem Hochdruckspeicher eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors gemessene Druckverläufe für die bereits für 1 verwendeten unterschiedlich langen Ansteuerdauern.
3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die in 1 dargestellten Spannungsverläufe im Bereich des Schließzeitpunktes des Steuerventils, wobei der für die Zeitachse verwendete Zeitnullpunkt jeweils so gewählt ist, dass er mit dem Abschalten der elektrischen Ansteuerung des Steuerventils zusammenfällt.
4 zeigt (a) die Differenz zwischen dem Spannungsverlauf 4 und dem Spannungsverlauf 3 von 3 sowie (b) die Differenz zwischen dem Spannungsverlauf 5 und dem Spannungsverlauf 3 von 3.
5 zeigt eine schematische Darstellung der Korrektur einer Ansteuerung eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors basierend auf einer zuvor bestimmten exakten und injektorindividuellen Bestimmung des Schließzeitpunkts des Steuerventils.
6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen aus dem Stand der Technik bekannten indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektor.
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
1 zeigt für fünf unterschiedlich lange elektrische Ansteuerdauern ti eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors die entsprechenden Spannungsverläufe U_Solenoid an der Spule bzw. an dem Solenoid des Steuerventils. Die elektrische Ansteuerung beginnt jeweils bei 50 μs. Das Ende der elektrischen Ansteuerung erkennt man an einem steilen Abfall des entsprechenden Spannungsverlaufs bis zu einem Wert von unter –30 Volt. Danach steigt die Spannung entlang eines durch die Induktivität der Spule bestimmten Anstiegs asymptotisch wieder auf den Spannungswert 0 an. Bei dem mit ”1” gekennzeichneten Spannungsverlauf beträgt ti ungefähr 15 μs, d. h. der Spannungsabfall findet bei ca. 65 μs statt. Bei dem mit ”2” gekennzeichneten Spannungsverlauf beträgt ti ungefähr 25 μs, d. h. der Spannungsabfall findet bei ca. 75 μs statt. Bei dem mit ”3” gekennzeichneten und mit einer dicken Linie aufgetragenen Spannungsverlauf beträgt ti (= ti(3)) ungefähr 50 μs, d. h. der Spannungsabfall findet bei ca. 100 μs statt. Bei dem mit ”4” gekennzeichneten Spannungsverlauf beträgt ti ungefähr 92 μs, d. h. der Spannungsabfall findet bei ca. 142 μs statt. Bei dem mit ”5” gekennzeichneten Spannungsverlauf beträgt ti ungefähr 158 μs, d. h. der Spannungsabfall findet bei ca. 208 μs statt.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt bei t = 50 μs jeweils ein Anstieg der Spannung auf eine Boost-Spannung von ca. 30 V. Danach folgt ein Umschalten auf eine Haltespannung von ca. 6 V. Diese Umschaltung erfolgt in bekannter Weise mittels eines Zweipunktreglers, so dass in dem Spannungsverlauf, welcher für den Kurvenverlauf ”3” (dicke Linie) besonders gut zu sehen ist, Oszillationen auftreten.
Die den Spannungsverläufen ”1” und ”2” zugrunde liegenden Ansteuerungen sind so kurz, dass keine Öffnung des Steuerventils ausgelöst wird. Wie aus 1 ersichtlich, wird außerdem die Haltespannung von ca. 6 V überhaupt nicht erreicht. Die Ansteuerung ”3” führt zu einem kurzzeitigen Öffnen des Steuerventils. Die Dauer der elektrischen Ansteuerung ti und damit die Öffnungsdauer des Steuerventils ist jedoch so kurz, dass aufgrund der hydraulischen Verzögerung keine Einspritzung ausgelöst wird. Bei den Ansteuerungen ”4” und ”5” ist die Öffnung des Steuerventils lang genug, so dass eine Einspritzung durch den indirekt angetriebenen Injektor ausgelöst wird.
2 zeigt den Druckverlauf in einem Hochdruckspeicher (z. B. ein Common Rail System) eines zumindest einen indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektor aufweisenden Einspritzsystems. Das Solenoid des Steuerventils des Kraftstoffinjektors wird mit den Ansteuerpulsen beaufschlagt, welche den in 1 dargestellten Spannungsverläufen zugrunde liegen. Wie bereits oben dargelegt, findet bei den Ansteuerungen ”1” und ”2” keine Öffnung des Steuerventils statt, der Druck P_rail im Hochdruckspeicher bleibt unbeeinflusst. Bei den Ansteuerungen ”3”, ”4” und ”5” verursacht die Betätigung des Steuerventils zumindest eine gewisse Leckage von Kraftstoff von dem Steuerraum 642 in die Niederdruckleitung 646 (vgl. 6). Somit entweicht Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher über das Steuerventil in den Niederdruckbereich und es tritt ein kurzzeitiger Druckabfall in dem Hochdruckspeicher auf.
In 2 ist ferner ein willkürlich gewählter Referenzdruck P_Ref aufgetragen, der während des Druckabfalls dP(3) von der Kurve ”3” gerade erreicht wird. Durch eine Druckmessung bzw. eine Messung des Druckabfalls für unterschiedlich lange Ansteuerdauern kann somit festgestellt werden, bei welcher Ansteuerdauer gerade der ausgezeichnete Kurvenverlauf ”3” vorliegt. Dies bedeutet, dass das Steuerventil gerade so kurz geöffnet wird, dass aufgrund der hydraulischen Verzögerung innerhalb des indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors gerade noch keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt.
3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die in 1 dargestellten Spannungsverläufe im Bereich des Schließzeitpunktes des Steuerventils. Um die unterschiedlichen Spannungsverläufe besser miteinander vergleichen zu können, wurden diese entlang der Zeitachse so verschoben, dass das Ende der elektrischen Ansteuerung jeweils bei t = 0 μs liegt.
Wie aus 3 ersichtlich, zeigen die Spannungsverläufe, die den Ansteuerungen ”1” und ”2” entsprechen, einen einfachen glatten Verlauf. Die jeweilige Spannung nähert sich in guter Näherung entsprechend einer negativen Exponentialfunktion mit einem negativem Exponenten asymptotisch dem Spannungswert 0 an. Die den Spannungsverläufen ”4” und ”5” entsprechenden Kurven zeigen jeweils einen Wendepunkt, der mit dem Schließen des Steuerventils korreliert. Der Wendepunkt WP4 in dem Spannungsverlauf ”4” liegt bei etwa 23 μs. Der Wendepunkt WP5 in dem Spannungsverlauf ”5” liegt bei etwa 37 μs. Wie bereits oben erläutert, findet bei der Ansteuerung ”3” keine vollständige Öffnung des Steuerventils statt. Die Geschwindigkeit des Ventilkolbens des Steuerventils beim Schließen ist demzufolge sehr gering und in dem entsprechenden Spannungsverlauf ”3” (dicke Linie) ist somit kein ausgeprägter Wendepunkt erkennbar.
4 zeigt (a) die Differenz zwischen dem Spannungsverlauf ”4” und dem Spannungsverlauf ”3” von 3 sowie (b) die Differenz zwischen dem Spannungsverlauf ”5” und dem Spannungsverlauf ”3” von 3. Es ergeben sich jeweils ausgeprägte Maxima zu Zeiten, welche die Schließzeitpunkte 4 bzw. 5 für die Ansteuerungen ”4” bzw. ”5” angeben. Für diese Schließzeitpunktbestimmung wurde der in den 1 und 3 dargestellte Spannungsverlauf ”3” als Referenz verwendet.
Um das Referenzspannungssignal (Signalverlauf ”3” in den 1 und 3) möglichst genau zu bestimmen, kann der betreffende indirekt angetriebene Kraftstoffinjektor mit Testpulsen mit zunehmend steigender elektrischer Ansteuerdauer ti beaufschlagt werden und gleichzeitig zur Ansteuerung der Verlauf des Drucks in dem Hochdruckspeicher (z. B. Common Rail System) überwacht werden (siehe 2).
Nach dem Überschreiten einer definierten injektorindividuellen Ansteuerungsdauer (siehe ti(3) in 1) wird im Steuerventil des indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors eine hinreichend große auf den Ventilkolben wirkende Anziehungskraft erzeugt. Als Folge davon öffnet das Steuerventil für eine von der elektrischen Ansteuerdauer abhängige Zeit und Kraftstoff kann aus dem Hochdruckspeicher in den Niederdruckbereich entweichen. Wie bereits oben beschrieben, fällt hierdurch der Druck im Hochdruckspeicher um einen von der Ansteuerdauer des Steuerventils abhängigen Betrag ab (siehe 2).
Damit kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine vom Druck im Hochdruckspeicher (P_rail) abhängige Schwelle (dP(3)) des Druckeinbruchs aufgrund der Ansteuerung des Steuerventils definiert werden (siehe 2). Die Schwelle kann kalibrativ derart gewählt werden, das sichergestellt ist, dass das Steuerventil für einen definierten Zeitraum betätigt wurde – also eine definierte Menge Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in den Niederdruckspeicher entweichen kann. Diese Kraftstoffmenge ist jedoch so gering, so dass keine Bewegung der Ventilnadel 610 (vgl. 6) stattfindet.
Erreicht der Raildruckabfall dP(ti) als Funktion der Ansteuerung des Steuerventils diese vordefinierte Schwelle, so entspricht der zu diesen Ansteuerungsparametern gehörige Spannungsverlauf im Schließbereich des Steuerventils dem Referenzspannungsverlauf U_ref (siehe Verlauf ”3” in den 1 und 3). Dieser Referenzspannungsverlauf kann injektorindividuell in einem Motorsteuergerät abgelegt und regelmäßig aktualisiert werden, um Änderungen im Einspritzsystem zu kompensieren.
5 zeigt eine schematische Darstellung der Korrektur einer Ansteuerung eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors basierend auf einer zuvor bestimmten exakten und injektorindividuellen Bestimmung des Schließzeitpunkts des Steuerventils.
In dem linken Diagramm ist die elektrische Spannung an dem Solenoid des Steuerventils während der aktiven Bestromungsphase und der anschließenden Freilaufphase dagestellt. Die Bestromungsphase ist durch eine vorgesteuerte Zeit ti charakterisiert. Die Oszillationen bzw. Unterbrechungen innerhalb der Bestromungsphase resultieren in bekannter Weise aus einer Zweipunktregelung der jeweiligen an der Spule anliegenden Spannung. Während der anschließenden Freilaufphase, welche mit dem Ende der Bestromungsphase beginnt, findet der Schließvorgang des Servoventils statt. Bei der hier verwendeten Darstellung entspricht der Zeitpunkt des Schließens des Steuerventils einem lokalen Minimum im Spannungsverlauf. Dieses lokale Minimum tritt nach einer Zeit t_s nach dem Ende der Bestromungsphase auf.
Im dem oberen mittleren Diagramm von 5 sind schematisch zwei Mengenkennlinien q_inj_1 und q_inj_2 als Funktion der elektrischen Ansteuerdauer ti gezeigt. Die beiden Mengenkennlinien, welche die Einspritzmenge pro Einspritzpuls angeben, können entweder zwei unterschiedlichen Kraftstoffinjektoren oder ein und demselben Kraftstoffinjektor bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen zugeordnet sein. In dem unteren mittleren Diagramm von 5 sind die dazughörigen aus dem Spannungsverlauf bestimmten Schließzeitpunkte als Funktion der vorgesteuerten elektrischen Ansteuerdauer ti gezeigt. Die entsprechenden Kurven sind mit t_s_inj_1 und t_s_inj_2 gekennzeichnet. In dem unteren mittleren Diagramm ist ferner eine mit t_s_ref bezeichnete Referenzlinie aufgetragen, welche, wie nachfolgend beschrieben, für eine Normierung verwendet werden kann. In dem oberen mittleren Diagram zeigen die unkorregierten Mengenkennlinen q_inj_1 und q_inj_2 aufgrund des injektorabhängigen und/oder betriebspunktabhängigen Schließverhaltens des Steuerventils ausgeprägte Nichtlinearitäten und ausgeprägte Unterschiede zwischen verschiedenen Kraftstoffinjektoren.
In dem rechten Diagramm sind die mit Hilfe der gemessenen Schließzeit bezogen auf die Referenzschließzeit t_s_ref korregierten Mengenkennlinien der beiden Injektoren gezeigt. Die Korrektut ergibt sich dabei aus folgenden Gleichungen: ts_kor = t_s_ref – t_s (2) ti_kor = ti + ts_kor (3)
Wie aus dem rechten Diagramm von 5 ersichtlich, liegen die gemäß den Gleichungen (4) und (5) korrigiertne Mengenkennlinien in guter Näherung übereinander. Somit können durch eine entsprechende Korrektur betriebsbedingte und/oder injektorindividuelle Mengenvariationen weitgehend eliminiert und somit insbesondere für kleine Einspritzmengen eine besonders hohe Genauigleit bzgl. der Einspritzmengen erreicht werden.
Die Diagramme von 5 verdeutlichen somit eine prinzipielle Strategie zur optimierten Ansteuerung eines von einem Steuerventil indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors. Aus dem Spannungsverlauf des Solenoids des Steuerventils wird der Schließzeitpunkt ts des Steuerventils bei jeder Ansteuerung des Ventils bestimmt. Dieser Schließzeitpunkt wird mit dem nominalen Schließzeitpunkt t_s_ref verglichen, der ebenfalls bei der Bestimmung der generischen und injektorunabhängigen Ansteuerzeit berücksichtigt wird. Ausgehend von diesem Vergleich wird ein injektorindividueller und betriebspunktabhängiger Korrekturanteil gemäß Gleichung (2) gebildet und bei der Ansteuerung über die Gleichung (3) berücksichtigt. Damit können auf einfache und zugleich wirkungsvolle Weise injektorindividuelle und betriebspunktabhängige Toleranzen im Schließverhalten des durch ein Steuerventil indirekt angetrieben Kraftstoffinjektors berücksichtigt und hierdurch bedingte Mengentoleranzen kompensiert werden.
Bezugszeichenliste

600: indirekt angetriebener Kraftstoffinjektor
602: äußeres Gehäuse
604: inneres Gehäuse
610: Ventilnadel
612: Feder
614: Austrittsöffnung
620: Steuerantrieb/Steuerventil
622: Spule/Solenoid
624: Eisenjoch
626: Feder
628: Koppelelement
630: Kolben/Anker Steuerventil
632: Sitz Steuerventil
640: Hochdruckleitung
642: Steuerraum
644: Ventilraum
646: Niederdruckleitung/Leckage-System
650: Common Rail System
652: Sensor für Raildruck

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils (620) eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors (600), insbesondere eines Steuerventils (620) eines indirekt angetriebenen Dieselkraftstoffinjektors (600) für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, das Verfahren aufweisend Abschalten eines Stromflusses durch eine Spule (622) des Spulenantriebs, so dass die Spule (622) stromlos ist, Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer in der stromlosen Spule (622) induzierten Spannung, wobei die induzierte Spannung durch abklingende Wirbelströme in einem Magnetkreis des Spulenantriebs und durch eine Bewegung eines Magnetankers (630) des Spulenantriebs relativ zu der Spule (622) erzeugt wird, Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung, und Bestimmen des Schließzeitpunktes basierend auf dem ausgewerteten zeitlichen Verlauf.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Auswerten das Berechnen der ersten zeitlichen Ableitung und/oder der zweiten zeitlichen Ableitung des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung ein Vergleichen des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung mit einem Referenzspannungsverlauf (”3”) umfasst.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Vergleichen eine Differenzbildung zwischen (a) dem erfassten zeitlichen Verlauf der in der stromlosen Spule (622) induzierten Spannung und (b) dem Referenzspannungsverlauf (”3”) umfassen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 4, ferner aufweisend Ermitteln des Referenzspannungsverlaufs (”3”), wobei das Ermitteln des Referenzspannungsverlaufs (”3”) aufweist – ein Beaufschlagen der Spule (622) mit zumindest einem Referenz-Spannungspuls, welcher eine Pulsdauer und eine Pulshöhe aufweist, die derart dimensioniert sind, dass das Steuerventil (620) gerade so kurz geöffnet wird, dass aufgrund der hydraulischen Verzögerung innerhalb des indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors (600) noch keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, und, unmittelbar nach dem Ende des Referenz-Spannungspulses, – ein Messen des zeitlichen Verlaufs einer in der stromlosen Spule (622) durch abklingende Wirbelströme in dem Magnetkreis und durch eine Bewegung des Magnetankers (630) induzierten Spannung, wobei der gemessene zeitliche Verlauf der ermittelte Referenzspannungsverlauf (”3”) ist.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch 5, wobei das Ermitteln des Referenzspannungsverlaufs (”3”) ferner aufweist – ein Beaufschlagen der Spule (622) mit einer Sequenz von unterschiedlichen Spannungspulsen, wobei die Pulsdauer und/oder die Pulshöhe sukzessive erhöht wird, und – ein Messen eines Kraftstoffdrucks in einem mit dem Kraftstoffinjektor (600) gekoppelten Kraftstoff-Hochdruckspeicher (650), wobei der Referenz-Spannungspuls derjenige Puls der Sequenz von unterschiedlichen Spannungspulsen ist, bei welchem erstmalig ein kurzzeitiger Druckabfall innerhalb des Kraftstoff-Hochdruckspeichers (650) auftritt, welcher Druckabfall größer als eine vorgegebene Schwelle (dP(3)) ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 6, wobei das Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung ein Vergleichen einer zeitlichen Ableitung des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung mit einer zeitlichen Ableitung des Referenzspannungsverlaufs (”3”) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung ausschließlich innerhalb eines Zeitintervalls durchgeführt wird, welches den erwarteten Schließzeitpunkt enthält.
Vorrichtung zum Bestimmen eines Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils (620) eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors (600), insbesondere eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Dieselkraftstoffinjektors (600) für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, die Vorrichtung aufweisend eine Abschalteinheit zum Abschalten eines Stromflusses durch eine Spule (622) des Spulenantriebs, so dass die Spule (622) stromlos ist, eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer in der stromlosen Spule (622) induzierten Spannung, wobei die induzierte Spannung durch abklingende Wirbelströme in einem Magnetkreis des Spulenantriebs und durch eine Bewegung eines Magnetankers (630) des Spulenantriebs relativ zu der Spule (622) erzeugt wird, und eine Auswerteeinheit, eingerichtet zum Auswerten des erfassten zeitlichen Verlaufs der in der Spule (622) induzierten Spannung und zum Bestimmen des Schließzeitpunktes basierend auf dem ausgewerteten zeitlichen Verlauf.
Computerprogramm zum Bestimmen eines Schließzeitpunktes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Steuerventils (620) eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors (600), insbesondere eines Steuerventils (620) eines indirekt angetriebenen Dieselkraftstoffinjektors (600) für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei das Computerprogramm, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Steuern des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.