DE102011004309A1 - Method for determining switching time of solenoid valve in e.g. common-rail fuel injection system of internal combustion engine, involves determining fixed coil current value and/or coil voltage value, based on sampling process - Google Patents

Method for determining switching time of solenoid valve in e.g. common-rail fuel injection system of internal combustion engine, involves determining fixed coil current value and/or coil voltage value, based on sampling process Download PDF

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Abstract

The coil current characteristics in the scanning window (11), which correspond to the switching time (10) of solenoid valve, are examined between the scanning start time (t1) and the scanning end time (t2) of sampled coil voltage. The fixed coil current value (I-300) and/or the coil voltage value is determined before the sample period, based on the sampling process, using the determined coil currents and/or coil voltage values. An independent claim is included for control device for determining switching time of solenoid valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts eines Magnetventils und ein entsprechendes Steuergerät.The invention relates to a method for determining a switching time of a solenoid valve and a corresponding control unit.

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Einspritzventile beschrieben, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann in allen Systemen Verwendung finden, in denen elektromagnetische Schaltmittel zum Einsatz kommen, deren Schaltzeitpunkte aus Strom- und/oder Spannungsverläufen ableitbar sind.The present invention will be described below with reference to injection valves, but is not limited thereto, but can be used in all systems in which electromagnetic switching means are used whose switching times can be derived from current and / or voltage curves.

Die vorliegende Erfindung kann mit besonderem Vorteil in Common-Rail-, aber auch in den bekannten Pumpe-Düse- und Pumpe-Leitung-Düse-Injektoren von Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen. In diesen Systemen erfolgt das Einspritzen von Kraftstoff (oder einer wässrigen Harnstofflösung zur Abgasbehandlung) durch elektrische Ansteuerung eines Magnetventils, wodurch dieses entweder geöffnet oder geschlossen wird. Hierdurch stellen sich im Injektor Druckbedingungen ein, aufgrund derer eine federrückgestellte Düsennadel angehoben und damit der Einspritzvorgang eingeleitet wird. Der Förderbeginn (engl. Begin of Injection Period, BIP) wird dabei über den Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt des Magnetventils festgelegt. Die Kraftstoffzumessung erfolgt zwischen dem Förderbeginn und dem Ansteuerende des Magnetventils während einem als Förderdauer bezeichneten Zeitraum.The present invention can be used with particular advantage in common rail, but also in the known pump-nozzle and pump-line-nozzle injectors of internal combustion engines. In these systems, the injection of fuel (or an aqueous urea solution for exhaust gas treatment) by electrically driving a solenoid valve, whereby this is either opened or closed. As a result, set in the injector pressure conditions, due to which raised a spring-return nozzle needle and thus the injection process is initiated. The Begin of Injection Period (BIP) is determined by the opening or closing time of the solenoid valve. The fuel metering takes place between the start of delivery and the drive end of the solenoid valve during a period of time designated as the delivery time.

Aufgrund der hohen Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich der Einspritzmengen bei modernen Motoren ist es erforderlich, die jeweiligen Öffnungs- oder Schließzeitpunkte der Magnetventile möglichst genau einzuhalten, um die Menge des zugeführten Kraftstoffs präzise zu dosieren.Due to the high accuracy requirements in terms of injection quantities in modern engines, it is necessary to comply with the respective opening or closing times of the solenoid valves as accurately as possible in order to precisely meter the amount of fuel supplied.

Die Schaltzeit (Verzugszeit) eines Magnetventils, also die Zeit zwischen dem Beginn der Ansteuerung und dem Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt, hängt im Wesentlichen von den im Ventil wirkenden Kräften ab. Hierbei wirken u. a. die auf den Ventilanker einwirkende Federkraft, die hydraulische Druckkraft und Reibungskräfte einerseits und die vom Elektromagneten erzeugte Kraft andererseits einander entgegen. Letztere steht mit dem durch die Spule fließenden Strom in Zusammenhang. Der Stromfluss seinerseits ist das Ergebnis der angelegten Spannung und des temperaturabhängigen Widerstands der Spule.The switching time (delay time) of a solenoid valve, ie the time between the start of the control and the opening or closing time, depends essentially on the forces acting in the valve. Here u. a. the force acting on the valve armature spring force, the hydraulic pressure force and friction forces on the one hand and the force generated by the electromagnet on the other hand against each other. The latter is related to the current flowing through the coil. The current flow, in turn, is the result of the applied voltage and the temperature-dependent resistance of the coil.

Insgesamt beeinflusst daher eine Reihe veränderlicher Größen, nämlich unter anderem Druck, Temperatur, Verschleiß und angelegte Spannung die Schaltzeit des Magnetventils. Ventile im Fahrzeug werden über einen breiten Temperaturbereich betrieben. Die Spannung am Ventil variiert, da eine Reihe unterschiedlicher Verbraucher das gemeinsame Bordnetz auf unterschiedliche Weise belasten. Auch der anliegende Druck ist nicht immer konstant, so dass die Kräfteverhältnisse, auch mit zunehmendem Verschleiß, variieren. Der Förderbeginn kann daher nicht unmittelbar aus dem Wert einer angelegten Spannung oder eines angelegten Stroms abgeleitet werden, sondern ist, idealerweise in jedem Einspritzzyklus neu, in geeigneter Weise zu ermitteln.Overall, therefore, affects a number of variable sizes, namely, inter alia, pressure, temperature, wear and applied voltage, the switching time of the solenoid valve. Valves in the vehicle are operated over a wide temperature range. The voltage at the valve varies, as a number of different consumers load the common electrical system in different ways. The applied pressure is not always constant, so that the balance of power, even with increasing wear, vary. Therefore, the start of delivery can not be derived directly from the value of an applied voltage or applied current, but is to be determined appropriately, ideally new in each injection cycle.

Bei Magnetventilen können aus dem Verlauf des Spulenstroms bei Ansteuerung mit konstanter Spannung oder aus dem Verlauf der Spulenspannung bei Ansteuerung mit konstantem Strom Rückschlüsse auf den Hubverlauf des Ventilelements gezogen werden. Insbesondere schnelle Geschwindigkeitsänderungen des Ventilankers können hierbei gut detektiert werden. Diese treten bei Erreichen des Hubanschlags für den aktiven Schaltzustand des Ventils und bei Erreichen des Ventilsitzes, üblicherweise beim Übergang in den passiven Schaltzustand, auf.In solenoid valves can be drawn from the course of the coil current when driving with constant voltage or from the course of the coil voltage when controlled with constant current conclusions on the stroke of the valve element. In particular, rapid changes in the speed of the valve armature can be detected well. These occur when the stroke stop is reached for the active switching state of the valve and when the valve seat is reached, usually during the transition to the passive switching state.

Um zusätzliche Sensorik (z. B. einen Nadelbewegungssensor) zu vermeiden, können daher der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt des Magnetventils und damit die Schaltzeit durch eine elektronische Auswertung des Magnetventilstroms bestimmt werden. Im Bereich des erwarteten Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkts (dem sogenannten BIP-Fenster) erfolgt dabei eine Ansteuerung des Magnetventils mit konstanter Spannung oder konstantem Strom. Der resultierende Ventilstrom bzw. die resultierende Ventilspannung wird über ein Zeitfenster, innerhalb dessen der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt erwartet wird, abgetastet, und beispielsweise mittels einer Softwarefunktion in Form eines Suchalgorithmus auf charakteristische Veränderungen hin untersucht.In order to avoid additional sensors (eg a needle movement sensor), therefore, the opening or closing time of the solenoid valve and thus the switching time can be determined by an electronic evaluation of the solenoid valve current. In the area of the expected opening or closing time (the so-called BIP window), the solenoid valve is actuated with a constant voltage or constant current. The resulting valve current or the resulting valve voltage is sampled over a time window within which the opening or closing time is expected, and examined for characteristic changes, for example by means of a software function in the form of a search algorithm.

Das wesentliche Bewertungskriterium bei einer Ansteuerung mit konstanter Spannung ist ein charakteristischer Knick im Stromverlauf, der durch eine Änderung des magnetischen Flusses beim Anschlag des Ventilankers hervorgerufen wird. Zur Bewertung dieses Stromknicks wird der Stromverlauf durch das Magnetventil während des Abtastfensters zwischen einem Abtastbeginn und einem Abtastende durch ein Steuergerät abgetastet und in Digitalwerte umgewandelt. Diese werden im Speicher des Steuergeräts abgelegt und bilden die Berechnungsgrundlage für eine sogenannte Qualitätszahl. Der Zeitpunkt, zu dem der Stromknick innerhalb des Abtastfensters erkannt wurde, bildet die Grundlage für die Festlegung des in einem nächsten Abtastzyklus verwendeten Abtastfensters, also in der Regel zur Bestimmung des Abtastbeginns.The essential evaluation criterion in the case of constant-voltage control is a characteristic bend in the course of the current, which is caused by a change in the magnetic flux when the valve armature stops. To evaluate this current kink, the current flow through the solenoid valve during the sampling window between a sampling start and a sampling end is sampled by a control unit and converted into digital values. These are stored in the memory of the controller and form the basis for calculating a so-called quality number. The instant at which the current kink was detected within the sampling window forms the basis for the determination of the sampling window used in a next sampling cycle, that is, as a rule, for determining the start of sampling.

Treten Spannungsschwankungen im Bordnetz oder Temperaturveränderungen auf, öffnet das Magnetventil jedoch nicht zu dem aus der letzten Einspritzung vorhergesagten Zeitpunkt. So verlagert sich der Stromnick bei steigender Batteriespannung zu einem früheren Zeitpunkt und umgekehrt. Daher wird in dem genannten Abtastfenster aufgrund der Verschiebung gegebenenfalls kein entsprechender Stromnick erkannt. If voltage fluctuations in the vehicle electrical system or temperature changes occur, however, the solenoid valve does not open at the time predicted from the last injection. Thus, the current shift shifts with increasing battery voltage at an earlier time and vice versa. Therefore, in the said sampling window due to the shift, if necessary, no corresponding current nod is detected.

In diesem Fall wird in einem entsprechenden Verfahren das geeignete Abtastfenster neu ermittelt, indem dieses schrittweise verschoben und/oder verändert wird, bis der Stromnick wieder in das Abtastfenster fällt und dort identifiziert werden kann. So ist aus der DE 196 11 885 B4 bekannt, das Abtastfenster zu vergrößern, wenn innerhalb des Abtastfensters kein zulässiger Schaltzeitpunkt erkannt wurde. Die EP 1 005 051 B1 offenbart, das Abtastfenster so vorzugeben, dass der Strom, der während des Abtastfensters durch den Verbraucher fließt, einen Schwellwert nicht übersteigt.In this case, in a corresponding method, the appropriate sampling window is redetermined by stepping it and / or changing it until the current nick falls back into the sampling window and can be identified there. So is out of the DE 196 11 885 B4 It is known to increase the sampling window if no permissible switching time was detected within the sampling window. The EP 1 005 051 B1 discloses setting the scan window so that the current flowing through the load during the scan window does not exceed a threshold.

Ein bedeutender Nachteil an den genannten Verfahren ist der damit einhergehende Zeitverlust. So sind teilweise mehrere Einspritzzyklen bis zum erneuten Auffinden des Stromknicks erforderlich, insbesondere dann, wenn der Stromknick sich entgegen der Suchrichtung der genannten Suchfunktion verschoben hat.A significant disadvantage of the mentioned methods is the associated loss of time. Thus, in some cases several injection cycles are required until the current kink is found again, in particular when the current kink has shifted counter to the search direction of the named search function.

Sind beispielsweise periodische Störer im Bordnetz vorhanden, kann dies dazu führen, dass eine derart große Anzahl an Suchläufen erfolglos ist, so dass die Suchfunktion einen Fehler meldet, obwohl das beteiligte Ventil einwandfrei funktioniert. Dies kommt dadurch zustande, dass eine entsprechende Suchfunktion im Rahmen einer Fehlerentprellung die Anzahl von Einspritzungen, für die aufgrund erfolgloser Suchtätigkeit kein Stromknick identifiziert wurde, aufaddiert, bis eine Fehlerschwelle überschritten wird.If, for example, periodic interferers are present in the vehicle electrical system, this can result in such a large number of searches being unsuccessful, so that the search function reports an error, even though the valve involved works perfectly. This is due to the fact that a corresponding search function within the scope of an error debounce adds up the number of injections for which no current kink has been identified due to unsuccessful search activity until an error threshold is exceeded.

Es besteht daher der Bedarf nach verbesserten Möglichkeiten zur Bestimmung entsprechender Schaltzeitpunkte eines Magnetventils.There is therefore a need for improved possibilities for determining corresponding switching times of a solenoid valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren sowie ein Steuergerät mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a method and a control unit with the features of the independent claims. Preferred embodiments are the subject of the respective subclaims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sei unter dem Begriff ”Schaltzeitpunkt” in erster Linie der Zeitpunkt verstanden, zu dem ein Magnetventil nach entsprechender Ansteuerung öffnet oder schließt. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch zur Bestimmung anderer Schaltzustände verwendet werden, sofern sich diese aus einer detektierbaren Strom- oder Spannungsänderung ableiten lassen.In the context of the present application, the term "switching time" is understood to mean, in the first place, the point in time at which a solenoid valve opens or closes after appropriate activation. In addition, however, the method according to the invention can also be used to determine other switching states, provided that these can be derived from a detectable current or voltage change.

Die vorliegende Erfindung bewirkt insgesamt eine beträchtliche Verbesserung der Robustheit bei der Fehlererkennung im Rahmen der Ansteuerung von Magnetventilen durch die Auswertung zusätzlicher Größen. Bei den zusätzlichen Größen handelt es sich um zusätzlich abgetastete Strom- oder Spannungswerte und/oder um entsprechende Wertebereiche.Overall, the present invention brings about a considerable improvement in the robustness in error detection in the context of the control of solenoid valves by the evaluation of additional variables. The additional quantities are additionally sampled current or voltage values and / or corresponding value ranges.

In einem ersten Aspekt schlägt die vorliegende Erfindung vor, zur Bestimmung des Abtastbeginns, also des Beginns des zuvor erläuterten Abtastfensters, bei dem eine Abtastung des Strom- oder Spannungsverlaufs beginnt, ausschließlich oder zusätzlich einen vorab ermittelten Strom- oder Spannungswert heranzuziehen. Die Ermittlung des Strom- oder Spannungswerts kann in besonders vorteilhafter Weise einige bzw. wenige hundert Mikrosekunden nach dem Beginn der Ventilansteuerung erfolgen.In a first aspect, the present invention proposes to exclusively or additionally use a previously determined current or voltage value for determining the start of sampling, that is to say the beginning of the sampling window explained above, in which a sampling of the current or voltage curve begins. The determination of the current or voltage value can take place in a particularly advantageous manner a few or a few hundred microseconds after the start of the valve control.

Beispielsweise kann eine zusätzliche Strommessung 300 Mikrosekunden nach Beginn der Bestromung erfolgen (nachfolgend mit dem Begriff I300 bezeichnet). Es versteht sich jedoch, dass die Strom- oder Spannungsmessung nicht notwendigerweise nach 300 Mikrosekunden nach Beginn der Ansteuerung erfolgen muss, sondern auch zu jedem beliebigen anderen Zeitpunkt vorgenommen werden kann, der zu einer Vorhersage eines wahrscheinlichen Schaltzeitpunkts geeignet ist. Anstelle eines Einzelwerts können, unter anderem zur Plausibilisierung, auch mehrere Werte bestimmt werden.For example, an additional current measurement can be made 300 microseconds after the start of the energization (hereinafter referred to by the term I 300 ). However, it will be understood that the current or voltage measurement need not necessarily occur after 300 microseconds after the start of the drive, but may be made at any other time suitable for predicting a likely shift time. Instead of a single value, several values can be determined, among other things for plausibility.

Die Strom- oder Spannungsmessung erfolgt im Rahmen der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise innerhalb einer laufenden Einspritzung, so dass ungeachtet von Bordnetzschwankungen ein Abtastfenster bedeutend schneller als in bisherigen Verfahren nachgeführt, verschoben oder verändert werden kann. Der Strom- oder Spannungswert kann in besonders vorteilhafter Weise mittels einer Kennlinie zur Bestimmung des Abtastbeginns verwendet werden.The current or voltage measurement is carried out within the scope of the invention in a particularly advantageous manner within a current injection, so that regardless of electrical system fluctuations a sampling window can be tracked much faster than in previous methods, moved or changed. The current or voltage value can be used in a particularly advantageous manner by means of a characteristic curve for determining the start of sampling.

Entsprechend einem weiteren Aspekt schlägt die vorliegende Erfindung vor, zur Überprüfung des Abtastfensters ausschließlich oder zusätzlich einen Bereich von Strom- oder Spannungswerten, der innerhalb des Abtastfensters ermittelt wurde, heranzuziehen. Im Stand der Technik erfolgt die Festlegung des Abtastfensters in der Regel ausschließlich über eine zeitliche Festlegung des Abtastbeginns und des Abtastendes, die tatsächlich in dem Abtastfenster gemessenen und möglicherweise unplausiblen Strom- oder Spannungswerte werden nicht berücksichtigt. Im Gegensatz dazu schlägt die vorliegende Erfindung vor, zusätzlich die jeweiligen Strom- oder Spannungswerte heranzuziehen. Es wird also neben einem herkömmlichen Zeitfenster auch ein Strom- oder Spannungsfenster verwendet, innerhalb dessen aufgrund der bekannten Kräfteverhältnisse im Magnetventil ein Schaltzeitpunkt erwartet werden kann.According to a further aspect, the present invention proposes to use exclusively or additionally a range of current or voltage values, which was determined within the sampling window, to check the sampling window. In the prior art, the determination of the sampling window usually takes place exclusively via a time specification of the start of sampling and the Scanning current and voltage values actually measured in the sampling window and possibly implausible are not taken into account. In contrast, the present invention proposes to additionally use the respective current or voltage values. Thus, in addition to a conventional time window, a current or voltage window is also used within which a switching time can be expected due to the known balance of power in the solenoid valve.

Die zusätzliche Verwendung eines derartigen Strom- oder Spannungsfensters kann zu einer Plausibilisierung verwendet werden und damit zu einer deutlichen Robustheitssteigerung führen. Liegt ein Strom- oder Spannungsmesswert – beispielsweise aufgrund von Bordnetzschwankungen – innerhalb des Abtastfensters außerhalb des Strom- oder Spannungsfensters, kann dieser Strom- oder Spannungsmesswert als unplausibel klassifiziert werden.The additional use of such a current or voltage window can be used for a plausibility check and thus lead to a significant increase in robustness. If a current or voltage measurement value lies outside the current or voltage window within the sampling window, for example due to system fluctuations, this current or voltage measurement value can be classified as implausible.

Aufgrund dieser zusätzlichen Bewertung kann dann beispielsweise die hieraus bestimmte Qualitätszahl akzeptiert oder so lange verworfen werden, bis eine verwertbare Messreihe vorliegt, aufgrund derer wieder ein Schaltzeitpunkt bestimmt werden kann und welche einen plausiblen Stromverlauf darstellt. Die verwendete Suchfunktion kann vorteilhafterweise bis zu diesem Zeitpunkt das zuletzt verwendete Abtastfenster untersuchen, was eine zusätzliche Suchtätigkeit mit den zuvor erläuterten Nachteilen verringert.On the basis of this additional evaluation, the quality number determined therefrom can then be accepted, for example, or discarded until there is a useable series of measurements, on the basis of which a switching time can again be determined and which represents a plausible current profile. The search function used can advantageously examine the last used sampling window up to this time, which reduces additional search activity with the disadvantages explained above.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend 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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a circuit arrangement according to the prior art.

2 zeigt einen Stromverlauf bei einer Ansteuerung eines Magnetventils 2 shows a current profile when driving a solenoid valve

3 zeigt eine Abtastung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a scan according to an embodiment of the invention.

4 zeigt eine Kennlinie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 4 shows a characteristic according to an embodiment of the invention.

5 zeigt eine Abtastung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5 shows a scan according to an embodiment of the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In den Figuren sind einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen angegeben und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.In the figures, corresponding elements are given the same reference numerals and will not be explained repeatedly for the sake of clarity.

Eine vereinfachte Darstellung einer bekannten Schaltungsanordnung für einen elektromagnetischen Verbraucher, beispielsweise ein Magnetventil, bei der das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht sein kann, ist in 1 dargestellt. In 1 sind nur die wesentlichen Elemente einer entsprechenden Schaltung wiedergegeben.A simplified representation of a known circuit arrangement for an electromagnetic consumer, for example a solenoid valve, in which the method according to the invention can be implemented is in 1 shown. In 1 only the essential elements of a corresponding circuit are reproduced.

Die Schaltung umfasst eine Spule 100 des elektromagnetischen Verbrauchers. Weiterhin sind ein Schaltmittel 110 und ein vorzugsweise als Messwiderstand ausgebildetes Strommessmittel 120 vorgesehen. Das Schaltmittel 110 ist vorzugsweise als Transistor realisiert. Die Spule 100, das Schaltmittel 110 und das Strommessmittel 120 sind in Reihe zwischen einer Versorgungsspannung Ubat und Masse geschaltet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Spule gegen Batteriespannung geschaltet und das Schaltmittel 110 zwischen der Spule 100 und dem Strommessmittel 120 angeordnet (Low-Side-Schaltung).The circuit comprises a coil 100 of the electromagnetic consumer. Furthermore, a switching means 110 and a current measuring means, preferably designed as a measuring resistor 120 intended. The switching means 110 is preferably realized as a transistor. The sink 100 , the switching means 110 and the current measuring agent 120 are connected in series between a supply voltage Ubat and ground. In the illustrated embodiment, the coil is switched against battery voltage and the switching means 110 between the coil 100 and the current measuring means 120 arranged (low-side circuit).

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern kann auch bei anderen Anordnungen verwendet werden. Beispielsweise kann auch ein zweites Schaltmittel, das die Spule 100 mit Batteriespannung verbindet, vorgesehen sein (High-Side- oder High-Side-Low-Side-Schaltung). Des Weiteren kann das Strommessmittel 120 auch zwischen dem Schaltmittel 110 und der Spule 100 beziehungsweise zwischen der Spule 100 und der Versorgungsspannung Ubat angeordnet sein.The inventive method is not limited to this arrangement, but can also be used in other arrangements. For example, a second switching means, which is the coil 100 with battery voltage, be provided (high-side or high-side low-side circuit). Furthermore, the current measuring means 120 also between the switching means 110 and the coil 100 or between the coil 100 and the supply voltage Ubat be arranged.

Weiterhin ist eine Steuereinheit bzw. ein Steuergerät 130 vorgesehen. Die Steuereinheit 130 ist mit den beiden Anschlüssen der Spule 100 sowie mit den beiden Anschlüssen des Strommessmittels 120 verbunden. Die Steuereinheit 130 beaufschlagt das Schaltmittel 110 mit einem Ansteuersignal A, welches die Steuereinheit 130 ausgehend von verschiedenen erfassten Betriebskenngrößen berechnet. Abhängig von diesem Ansteuersignal A fließt durch die Spule 100 ein Strom, der eine Bewegung eines Ventilankers bewirkt.Furthermore, a control unit or a control unit 130 intended. The control unit 130 is with the two terminals of the coil 100 as well as with the two connections of the current measuring device 120 connected. The control unit 130 acts on the switching means 110 with a drive signal A, which is the control unit 130 calculated on the basis of various recorded operating parameters. Depending on this drive signal A flows through the coil 100 a current that causes movement of a valve armature.

Die Steuereinheit 130 kann eine Stromerfassungseinheit aufweisen, die zur Abtastung und Auswertung der jeweiligen an dem Strommessmittel 120 bestimmten Stromwerte über einen Erfassungszeitraum eingerichtet sein kann. Die Stromerfassung kann einen Analog/Digital-Wandler und ein Register zum Speichern der abgetasteten Stromwerte aufweisen. Die Steuereinheit kann ferner eine Schaltzeitermittlungseinheit aufweisen, die mit einem Register der Stromerfassung verbunden sein kann. Desweiteren kann die Steuereinheit 130 eine Ansteuerzeitvorgabeeinheit aufweisen, die zur Vorgabe einer Ansteuerzeit, insbesondere einer Ansteuerdauer und/oder eines Ansteuerbeginns für das Ansteuersignal A eingerichtet sein kann. The control unit 130 may comprise a current detection unit for sampling and evaluation of the respective at the current measuring means 120 certain current values can be established over a detection period. The current detection may include an analog-to-digital converter and a register for storing the sampled current values. The control unit may further comprise a switching time determination unit which may be connected to a register of the current detection. Furthermore, the control unit 130 have a Ansteuerzeitvorgabeeinheit, which may be set to specify a drive time, in particular a drive time and / or a drive start for the drive signal A.

2 zeigt einen Stromverlauf 20, wie er bei einer Ansteuerung eines Magnetventils gemäß dem Stand der Technik beispielsweise in einer Stromerfassungseinheit einer Steuereinheit 130 mittels eines Strommessmittels 120 abgetastet werden kann. In 1 sind Stromwerte I(t) gegenüber einer Zeit t aufgetragen. 2 shows a current profile 20 as in a control of a solenoid valve according to the prior art, for example, in a current detection unit of a control unit 130 by means of a current measuring means 120 can be sampled. In 1 current values I (t) are plotted against a time t.

Die Ansteuerung beginnt zu einem Zeitpunkt t0 und endet zum Zeitpunkt tE. Während der Ansteuerzeit zwischen t0 und tE wird das Magnetventil beispielsweise in Form eines Ansteuersignals A mit Spannung beaufschlagt. Die Beaufschlagung kann kontinuierlich oder getaktet erfolgen. Eine getaktete Beaufschlagung wird insbesondere bei höheren Bordspannungen, wie z. B. bei Lkw-Anwendung, eingesetzt.The control starts at a time t 0 and ends at the time t E. During the drive time between t 0 and t E , the solenoid valve is supplied with voltage, for example in the form of a drive signal A. The admission can take place continuously or clocked. A clocked admission is especially at higher voltages, such. B. in truck application used.

Der Stromverlauf 20 steigt zunächst an (Anzugsstrom 21). Zu einem Zeitpunkt 10 weist der Stromverlauf einen charakteristischen Knick auf, der dem Schaltzeitpunkt 10 des Magnetventils, also dem Zeitpunkt, zu dem der Ventilanker seine Endlage erreicht hat, entspricht. Zur Bestimmung der zeitlichen Lage dieses Schaltzeitpunkts 10 wird der Stromverlauf 20 über ein Abtastfenster 11 zwischen einem Abtastbeginn t1 und einem Abtastende t2 abgetastet. Das Abtastfenster 11, das hier über die zeitliche Lage des Abtastbeginns t1 und/oder des Abtastendes t2 definiert wird, wird in geeigneter Weise festgelegt und/oder überprüft. Wie erwähnt, kann dies erfindungsgemäß durch die Auswertung zusätzlicher Größen erfolgen. Bei den zusätzlichen Größen handelt es sich beispielsweise um zusätzlich abgetastete Strom- oder Spannungswerte und/oder entsprechende Wertebereiche.The current course 20 rises first (starting current 21 ). At a time 10 the current curve has a characteristic kink, the switching time 10 of the solenoid valve, ie the time at which the valve armature has reached its end position corresponds. To determine the timing of this switching time 10 becomes the current curve 20 via a sampling window 11 sampled between a sampling start t 1 and a sampling end t 2 . The sampling window 11 , which is defined here on the timing of the sampling start t 1 and / or the sampling end t 2 , is set and / or checked in a suitable manner. As mentioned, this can be done according to the invention by the evaluation of additional sizes. The additional quantities are, for example, additionally sampled current or voltage values and / or corresponding value ranges.

Nach Erreichen eines Maximalwerts wird ein Haltestrom 22, beispielsweise unter Verwendung einer Stromregelung, eingestellt, und das Ventil wird durch entsprechende Ansteuerung geöffnet bzw. geschlossen gehalten.After reaching a maximum value becomes a holding current 22 , for example, using a current control, set, and the valve is kept open or closed by appropriate control.

3 zeigt eine Abtastung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. Das Abtastfenster entspricht beispielsweise dem Abtastfenster 11 der 2. Auch hier wird der Stromverlauf 20 zwischen einem Abtastbeginn t1 und einem Abtastende t2 abgetastet. Jedoch erfolgt hier eine zusätzliche Strommessung I300, beispielsweise 300 Mikrosekunden nach Beginn der Ansteuerung. Der Messwert dieser zusätzlichen Strommessung kann zur Festlegung des Abtastbeginns t1 und/oder des Abtastendes t2 verwendet werden. Mit besonderem Vorteil erfolgt dies, wie erwähnt, innerhalb eines einzigen Ventilzyklus, es wird also zunächst der I300-Wert bestimmt und aufgrund dieses Wertes das Abtastfenster festgelegt. 3 shows a scanning according to an embodiment of the invention in a schematic representation. The sampling window corresponds, for example, to the sampling window 11 of the 2 , Again, the current flow 20 sampled between a sampling start t 1 and a sampling end t 2 . However, here is an additional current measurement I 300 , for example 300 microseconds after the start of the control. The measured value of this additional current measurement can be used to determine the sampling start t 1 and / or the sampling end t 2 . With particular advantage, this is done, as mentioned, within a single valve cycle, so it is first the I 300 value determined and set the sampling window based on this value.

Zur Festlegung des Abtastbeginns t1 kann beispielsweise eine in 4 gezeigte Kennlinie 40 verwendet werden. Die Kennlinie 40 gibt dabei beispielsweise für einen Messwert 41 einer Strommessung I300, beispielsweise 300 Mikrosekunden nach Beginn der Ansteuerung, einen Zeitpunkt 41 für einen Abtastbeginn t1 vor. Eine geeignete Kennlinie kann bspw. durch Messungen an Grenzmusterventilen oder theoretisch aus einer geeigneten Magnetventil-Simulation erhalten werden.For determining the sampling start t 1 , for example, an in 4 shown characteristic 40 be used. The characteristic 40 gives, for example, a measured value 41 a current measurement I 300 , for example, 300 microseconds after the start of the control, a time 41 for a sampling start t 1 before. A suitable characteristic can be obtained, for example, by measurements on boundary pattern valves or theoretically from a suitable solenoid valve simulation.

5 zeigt eine Abtastung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Neben einem zeitlich definierten, durch einen Abtastbeginn t1 und ein Abtastende t2 festgelegten Abtastfenster 11 wird hier ein über Stromwerte I1 und I2 definierter Bereich 12 (Stromfenster) herangezogen. Wie zuvor erläutert, wird also neben einem herkömmlichen Zeitfenster 11 auch ein Stromfenster 12 (oder in anderen als den dargestellten Fällen auch ein Spannungsfenster) verwendet, innerhalb dessen aufgrund der bekannten Kräfteverhältnisse im Magnetventil ein entsprechender Schaltzeitpunkt erwartet werden kann. Somit kann eine Plausibilisierung von Strom- oder Spannungsmesswerten bzw. des Abtastfensters 12 vorgenommen werden. Der sich hieraus ergebende Bereich 50, der sowohl über den Abtastbeginn t1 und das Abtastende t2 als auch über die Stromwerte I1 und I2 definiert ist, ist schraffiert dargestellt. Liegt nun ein innerhalb des Abtastfensters 11 gemessener Strom- oder Spannungswert auch innerhalb des entsprechenden Stromfensters 12, ist der Wert plausibel und das Abtastfenster 11 ist plausibel festgelegt. Anderenfalls wird der Wert verworfen, weil der Strom- oder Spannungswert nicht den im dem Abtastfenster 11 in der Nähe des Schaltzeitpunkts 10 zu erwartenden Werten entspricht. In diesem Fall ist ein neues Abtastfenster 11 zu definieren (beispielsweise in einem späteren Ventilzyklus), das die Plausibilitätskriterien einhält. 5 shows a scan according to an embodiment of the invention. In addition to a timed defined by a sampling start t 1 and a sampling t 2 sampling window 11 here is a range defined by current values I 1 and I 2 12 (Current window) used. As explained above, therefore, in addition to a conventional time window 11 also a power window 12 (or in other than the cases shown, a voltage window) used within which a corresponding switching time can be expected due to the known balance of power in the solenoid valve. Thus, a plausibility check of current or voltage measurements or the sampling window 12 be made. The resulting area 50 , which is defined both on the sampling start t 1 and the sampling end t 2 and on the current values I 1 and I 2 , is hatched. Now lies within the sampling window 11 measured current or voltage value also within the corresponding current window 12 , the value is plausible and the sampling window 11 is plausibly determined. Otherwise, the value is discarded because the current or voltage value is not the one in the sampling window 11 near the switching point 10 corresponds to expected values. In this case, there is a new sample window 11 to define (for example in a later valve cycle) that meets the plausibility criteria.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 1005051 B1 [0011] EP 1005051 B1 [0011]

Claims (9)

Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts (10) eines Magnetventils, bei dem während eines Abtastfensters (11) zwischen einem Abtastbeginn (t1) und einem Abtastende (t2) eine Spulenspannung und/oder ein Spulenstrom abgetastet und auf Merkmale hin untersucht werden, die dem Schaltzeitpunkt (10) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastfenster (11) auf Grundlage zumindest eines vor dem Abtastzeitraum ermittelten Spulenstrom- (I300) und/oder Spulenspannungswerts festgelegt und/oder auf Grundlage während des Abtastfensters (11) ermittelter Spulenstrom- (I1, I2) und/oder Spulenspannungswerte plausibilisiert wird.Method for determining a switching time ( 10 ) of a solenoid valve in which during a sampling window ( 11 ) between a sampling start (t 1 ) and a sampling end (t 2 ), a coil voltage and / or a coil current are sampled and examined for characteristics which correspond to the switching time ( 10 ), characterized in that the sampling window ( 11 ) based on at least one coil current (I 300 ) and / or coil voltage value determined before the sampling period and / or based on during the sampling window ( 11 ) and the coil current (I 1 , I 2 ) and / or coil voltage values are plausibilized. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine zeitliche Lage des Abtastbeginns (t1) und/oder eine Dauer des Abtastfensters (11) auf Grundlage des wenigstens einen vor dem Abtastzeitraum ermittelten Spulenstrom- (I300) und/oder Spulenspannungswerts festgelegt wird.Method according to Claim 1, in which a temporal position of the start of sampling (t 1 ) and / or a duration of the sampling window ( 11 ) is determined on the basis of the at least one coil current (I 300 ) and / or coil voltage value determined before the sampling period. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Abtastfenster (11) als plausibel erkannt wird, wenn zumindest einige während des Abtastfensters (11) ermittelte Spulenstrom- (I1, I2) bzw. Spulenspannungswerte innerhalb eines Bereichs (22) für das Abtastfensters (11) erwarteter Spulenstrom- bzw. Spulenspannungswerte (22) liegen.Method according to Claim 1 or 2, in which the sampling window ( 11 ) is recognized as being plausible if at least some of them during the sampling window ( 11 ) determined coil current (I 1 , I 2 ) or coil voltage values within a range ( 22 ) for the sampling window ( 11 ) expected coil current or coil voltage values ( 22 ) lie. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Magnetventil in aufeinander folgenden Schaltzyklen angesteuert und das Abtastfenster (11) auf Grundlage zumindest eines vor dem Abtastzeitraum in demselben Schaltzyklus ermittelten Spulenstrom- (I300) und/oder Spulenspannungswerts festgelegt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the solenoid valve is activated in successive switching cycles and the sampling window ( 11 ) is determined on the basis of at least one coil current (I 300 ) and / or coil voltage value determined before the sampling period in the same switching cycle. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Magnetventil mit einer konstanten Ansteuerspannung angesteuert wird, wobei während des Abtastfensters (11) ein Spulenstrom abgetastet und zur Festlegung und/oder Plausibilisierung des Abtastfensters (11) Spulenstromwerte (I300, I1, I2) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, in which the solenoid valve is actuated with a constant drive voltage, wherein during the sampling window ( 11 ) sampled a coil current and for determining and / or plausibility of the sampling window ( 11 ) Coil current values (I 300 , I 1 , I 2 ) are used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Magnetventil mit einem konstanten Ansteuerstrom angesteuert wird, wobei während des Abtastfensters (11) eine Spulenspannung abgetastet und zur Festlegung und/oder Plausibilisierung des Abtastfensters (11) Spulenspannungswerte verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the solenoid valve is driven with a constant drive current, wherein during the sampling window ( 11 ) sampled a coil voltage and for determining and / or plausibility of the sampling window ( 11 ) Coil voltage values are used. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das zur Bestimmung eines Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkts des Magnetventils als Schaltzeitpunkt (10) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, which is used for determining an opening and / or closing time of the solenoid valve as the switching time ( 10 ) is used. Steuergerät (130), das zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts (10) eines Magnetventils unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist, mit Abtastmitteln zur Abtastung der Spulenspannung und/oder des Spulenstroms während des Abtastfensters (11) und einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung der Spulenspannung bzw. des Spulenstroms, wobei Mittel vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, das Abtastfenster (11) auf Grundlage zumindest eines vor dem Abtastzeitraum ermittelten Spulenstrom- (I300) bzw. Spulenspannungswerts festzulegen und/oder auf Grundlage während des Abtastfensters (11) ermittelter Spulenstrom- (I1, I2) bzw. Spulenspannungswerte zu plausibilisieren.Control unit ( 130 ) used to determine a switching time ( 10 ) of a solenoid valve using a method according to one of the preceding claims, with scanning means for sensing the coil voltage and / or the coil current during the sampling window (US Pat. 11 ) and an evaluation device for evaluating the coil voltage or the coil current, wherein means are provided which are adapted to the sampling window ( 11 ) based on at least one coil current (I 300 ) or coil voltage value determined before the sampling period and / or based on during the sampling window ( 11 ) plausibilise coil current (I 1 , I 2 ) or coil voltage values. Steuergerät (130) nach Anspruch 8, das als Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-, Pumpe-Düse- und Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsystems ausgebildet ist, wobei der Schaltzeitpunkt (10) einem Kraftstoff-Förderbeginn (BIP) entspricht.Control unit ( 130 ) according to claim 8, which is formed as part of a fuel injection system, in particular a common rail, pump nozzle and pump line nozzle injection system, wherein the switching time ( 10 ) corresponds to a fuel delivery start (GDP).
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