DE102011078161A1

DE102011078161A1 - Verfahren zur Erkennung einer Nadelbewegung eines Dosierventils und entsprechendes Kontrollmodul

Info

Publication number: DE102011078161A1
Application number: DE102011078161A
Authority: DE
Inventors: Marc Neufeld; Michael-Juergen HOFMANN
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-09-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Nadelbewegung eines Dosierventils zur Steuerung einer Reduktionsmittelzumessung eines Abgasnachbehandlungssystems oder einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, wobei innerhalb eines Zeitfensters einer jeden Injektion ein Stromverlauf gemessen wird, dieser betragsmäßig jeweilig mit einem simulierten Stromverlauf verglichen wird und jeweilige daraus resultierende Differenzen aufsummiert werden, woraus eine Qualitätszahl für das betreffende Ventil erhalten wird. Ferner wird ein entsprechendes Kontrollmodul vorgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Nadelbewegung eines Dosierventils zur Steuerung einer Reduktionsmittelzumessung eines Abgasnachbehandlungssystems oder einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Kontrollmodul zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Stand der Technik
Bei derzeit eingesetzten Dosierventilen zur Steuerung einer Reduktionsmittelzumessung eines Abgasnachbehandlungssystems oder einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, wie sie insbesondere im Kfz-Bereich verwendet werden, werden immer wieder Fehldetektionen von klemmenden Ventilen beobachtet, obwohl das betreffende Ventil immer noch schaltet. Beispiel für ein einsetzbares Ventil ist das Ventil DENOXTRONIC 2.2.
Eine bekannte Serienlösung zur Erkennung der Nadelbewegung eines Dosierventils, welche allgemein erkannt wird als BIP (Begin of Injection) bekannt ist, arbeitet mit einer zeitlich zweiten Ableitung eines Stromsignals des entsprechenden Dosierventils. Aus einer Differenz der Maxima und Minima der so gebildeten zweiten Ableitung wird eine sogenannte Qualitätszahl des BIPs einer jeden Einspritzung (Injektion) ermittelt. Eine Unterscheidung eines klemmenden Ventils von einem funktionalen Ventil ist dabei nur mit Hilfe eines relativ komplexen statistischen Verfahrens mit einer Suchfunktion zur Positionierung eines entsprechenden Messfensters zu gewährleisten. Diese bekannte Serienlösung ist sehr störanfällig und hat teilweise einen sehr kleinen Signal-Rausch-Abstand.
Aus der Druckschrift DE 197 50 027 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers bekannt. Bei dem elektromagnetischen Verbraucher handelt es sich hierbei insbesondere um ein Magnetventil zur Steuerung einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine. Innerhalb eines Zeitfensters wird hier ein Schaltzeitpunkt ermittelt. Ferner wird innerhalb des Zeitfensters die am Verbraucher anliegende Spannung auf einen adaptierbaren Sollwert gesteuert und/oder geregelt. Dabei wird erreicht, dass während einer Schaltzeitpunkterfassung ein geeigneter Spannungswert vorgegeben werden kann, bei dem keine Sicherheitsabschaltung der entsprechenden Endstufe erfolgt und bei dem das entsprechende Ventil sicher in seiner Position verbleibt. Durch diese Vorgehensweise soll erreicht werden, dass Stromabschaltungen der Endstufe während der Schaltzeitpunkterfassung vermieden werden. Das bewegliche Element, d. h. die Magnetventilnadel wird mit einer maximal möglichen Kraft in seiner bzw. ihrer Position gehalten. Ein Wiederöffnen und ein Wiederschließen des Magnetventils kann vermieden werden. Des Weiteren werden Unterschiede des elektrischen Widerstands im Zugang zum Magnetventil kompensiert.
Es war nunmehr wünschenswert, aufgrund der immer wieder festgestellten Fehldetektion von klemmenden Ventilen ein Verfahren bereitzustellen, welches eine verbesserte Erkennung der Nadelbewegung eines Dosierventils ermöglicht. Ferner war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine für eine OBD (On-Board-Diagnose) relevante Überwachungs-Funktion für sogenannte "Comprehensive Components" zur Verfügung zu stellen. Bei Erkennen des Blockierens eines Ventils kann damit auch eine Sicherheitsfunktion bereitgestellt werden, um unerwünschtes Eindosieren von AdBlue (Ammoniak) in einen entsprechenden Abgasstrang zu verhindern und damit Personenschaden zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und ein Kontrollmodul nach Patentanspruch 9 vorgestellt. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Demnach wird ein Verfahren zur Erkennung einer Nadelbewegung eines Dosierventils zur Steuerung einer Reduktionsmittelzumessung eines Abgasnachbehandlungssystems oder einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine vorgestellt, wobei innerhalb eines Zeitfensters einer jeden Injektion ein Stormverlauf gemessen wird, Stromwerte dieses Stromverlaufs betragsmäßig jeweils mit entsprechenden Werten eines erwarteten Stromverlaufs verglichen und jeweilige daraus resultierende Differenzen aufsummiert werden, woraus eine Qualitätszahl für das betreffende Ventil erhalten wird.
Erfindungsgemäß erfolgt gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren eine integrale Auswertung eines zeitlichen Dosierventil-Stromverlaufs, wobei eine Nadelbewegung des Ventils aus der Stromkurve bzw. dem Stromverlauf mittels eines Vergleichs zwischen einem Modell (erwarteter Stromverlauf) und Messdaten (gemessener Stromverlauf) erkannt wird. Um ein intaktes Dosierventil zu erkennen, werden dabei die Stromwerte bei jeder Einspritzung (Injektion) spannungsproportional über einen Analog-Digitalwandler (ADC) in einem Mikrocontroller (µC) erfasst.
Ein Vergleichen des gemessenen Stromverlaufs mit dem erwarteten Stromverlauf bedeutet, dass in der Regel alle, aber zumindest ein Großteil der gemessenen Werte im zeitlichen Verlauf mit entsprechenden Werten des erwarteten Stromverlaufs verglichen werden.
Dabei wird vorzugsweise der Erwartungswert für den Stromverlauf als Simulation eines Stromverlaufs eines blockierten Ventils gewählt; alternativ kann ein Kennfeld des erwarteten Stromverlaufs eines blockierten Ventils unter verschiedenen Eingangsbedingungen (z.B. Spannung, Temperatur, etc.) zum Vergleich herangezogen werden. Im Folgenden werden die Termini "blockierendes Ventil", "blockiertes Ventil" und "klemmendes Ventil" synonym, d. h. gleichbedeutend, verwendet.
Bei Wahl des erwarteten Stromverlaufs als Simulation eines Stromverlaufs eines blockierten Ventils besteht erfindungsgemäß ein Ansatz darin, eine Übertragungsfunktion zu finden, die eine gemessene Kurvenform, also eine entsprechende Sprungantwort des blockierten Ventils, möglichst exakt beschreibt. Durch Vergleich von einer so erhaltenen Modellübertragungsfunktion des Dosiersystems bzw. Dosierventils mit in Echtzeit gemessenen Stromkurven bzw. Stromverläufen während des Betriebs des Dosiersystems kann auf die Nadelbewegung letztlich geschlossen werden. Wie bereits erwähnt, wertet das Verfahren die gemessenen Stromverläufe bzw. -kurven integral durch Vergleich mit einem erwarteten Stromverlauf bzw. einer voranstehend genannten Modellfunktion bzw. Modellübertragungsfunktion aus. Aus der Übereinstimmung der gemessenen Daten mit der Modellfunktion, quantitativ durch ein Gütekriterium definiert, wird bewertet, ob das Ventil blockiert oder funktional ist. Ein bisheriges in Verwendung befindliches Verfahren nutzt die zweite diskrete Ableitung der Stromkurve, um Änderungen im Kurvenverlauf zu erkennen, wie dies bspw. in einer von der Firma Bosch ausgegebenen Bosch-SCR-Softwaredokumentation vorgegeben ist. Ableitungen haben häufig den unerwünschten Nebeneffekt, Rauschen im Nutzsignal zu verstärken, was das Auswerten des Signals erschwert. Außerdem ist bei dem momentan sich im Einsatz befindlichen Verfahren eine hohe AD-Wandler-Abtastrate notwendig, um die zweite diskrete Ableitung darstellen zu können. Das bis dato verwendete Verfahren muss daher auf den Fast-Analog-Digital-Konverter (FADC) des Mikrocontrollers (µC) zurückgreifen. Diese teure Ressource wird von anderen Motor-SG-Funktionen (Klopfsensorauswertung, Zylinderdruckerfassung etc.) ebenfalls benötigt. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kommt mit einer kleineren Abtastrate und daher mit einem gewöhnlichen ADC aus.
Ein zu untersuchendes Dosierventil ist in der Regel ein Dosierventil, das eine Spule mit einem elektrischen Widerstand zur Aktivierung einer Einspritzung bzw. Injektion besitzt. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren simuliert einen elektrischen Strom eines blockierten Dosierventils anhand von physikalischen Grundlagen bzw. empirischen Daten. Eine gemessene Kurve des Stromverlaufs einer jeden Injektion wird dabei betragsmäßig mit dem Erwartungswert des Stromverlaufs für ein blockiertes Dosierventil verglichen. Der Erwartungswert des Stromverlaufs für ein blockiertes Dosierventil kann entweder über physikalische Gleichungen simuliert oder aus empirisch ermittelten Daten bestimmt werden. Die Differenzen zwischen gemessener und erwarteter Kurve werden aufsummiert. Die somit erhaltene Größe wird dabei als Qualitätszahl bezeichnet. Anhand der Größe der Qualitätszahl kann vorzugsweise auf eine Wahrscheinlichkeit eines Vorliegens eines blockierten Ventils oder eines funktionsfähigen Ventils geschlossen werden. Ist die Qualitätszahl klein, liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein blockiertes Ventil vor. Ist die Qualitätszahl, d. h. die Abweichungen des gemessenen Stromverlaufs vom erwarteten Stromverlauf eines blockierten Ventils, groß, hat mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Nadelbewegung und somit eine Injektion stattgefunden, so dass daraus geschlossen werden kann, dass mit großer Wahrscheinlichkeit ein funktionsfähiges Ventil vorliegt.
Schaltet man eine Spule, wie sie Teil eines entsprechenden Dosierventils ist, an eine Gleichspannung, nimmt der Strom rein rechnerisch folgenden zeitlichen Verlauf an:
wobei es sich bei L um die Induktivität der jeweiligen Spule, bei t um die Zeit, bei R um den entsprechenden Kupferwiderstand der Spule, und bei U₀ um die angelegte Gleichspannung handelt.
Ein gemessener Stromverlauf kann in einem entsprechenden Steuergerät über einen sogenannten Messhunt in eine Spannung gewandelt werden, wobei die Spannung U(t) dann proportional zu dem gemessenen Strom I(t) ist (U(t) ~ I(t)). Die Spannung wird sodann vorzugsweise mit einem Analog-Digital-Konverter (ADC oder FADC) einem Mikrocontroller und somit einer entsprechenden Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt. Dadurch wird der Stromverlauf innerhalb eines Zeitfensters einer jeden Injektion gemessen und, wie gerade erwähnt, einer jeweiligen Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt.
Die wesentliche Idee des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass ein nicht funktionales, d. h. klemmendes Ventil ohne Nadelbewegung eine zeitlich konstante Induktivität L besitzt. Bei Ansteuerung eines klemmenden Ventils mit einer zeitlich konstanten Spannung U₀ wird sich der Strom nach der oben genannten und angegebenen Formel (1) entwickeln. Beginnt sich demgegenüber die Nadel eines Ventils bei Ansteuerung mit einer zeitlich konstanten Spannung U₀ aus ihrem jeweiligen Sitz zu bewegen, verschieben sich metallische Teile in und um den entsprechenden Spulenkörper und erzeugen somit eine sich zeitlich ändernde Induktivität L(t). Dies führt zu einer zeitlichen Abweichung des dann gemessenen Stromsignals gegenüber der Formel (1) bzw. des in einem Kennfeld abgelegten Erwartungswerts für ein klemmendes Ventil. Es entsteht ein Knick oder Wellen auf dem gemessenen Stromsignal.
Die bereits bekannte Lösung wertet diese Abweichungen durch eine zweite zeitliche Ableitung des Stromsignals aus. Die zweite zeitliche Ableitung hat bei einem klemmenden Ventil, d. h. bei einem Stromverlauf gemäß Formel (1), einen stetig fallenden Verlauf:
Ein funktionales Ventil hat demgegenüber einen Knick oder eine Welle in der gemessenen Stromkurve bzw. dem gemessenen Stromverlauf und zeigt daher in der zweiten Ableitung in zeitlicher Folge ein Minimum, Maximum und ein Minimum. Wie bereits eingangs erwähnt, wird dabei bei der bislang bekannten Lösung aus der Differenz der Maxima und Minima der zweiten Ableitung eine sogenannte Qualitätszahl des BIPs einer jeden Einspritzung ermittelt. Eine Unterscheidung eines klemmenden Ventils von einem funktionalen Ventil ist dabei allerdings nur mit Hilfe eines komplexen statistischen Verfahrens möglich. Ferner ist diese Lösung sehr störanfällig und hat teilweise einen sehr kleinen Signal-Rausch-Abstand.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt demgegenüber den zeitlich integralen Effekt durch die Änderung der Induktivität L(t) während einer jeweiligen Ventilbewegung.
Dabei ist vorzugsweise während einer jeden Injektion als Versorgungsspannung eine annährend konstante Spannung angelegt oder alle gemessenen Werte werden mit einem Verhältnis von Anfangswert zu einem jeweiligen aktuellen Versorgungsspannungswert korrigiert.
Hier sei darauf hingewiesen, dass Störungen in den erfassten Stromkurven, verursacht durch Schwankungen in der Versorgungsspannung (Batteriespannung) durch synchrones Erfassen der Batteriespannung zu den jeweiligen zurück gemessenen Stromkurvenwerten und anschließender Normierung dieser erfassten Stromkurvenwerte auf die Batteriespannungswerte minimiert werden können.
Ferner wird angenommen, dass die Induktivität eines klemmenden Ventils zeitlich konstant ist, während die Induktivität eines sich bewegenden und somit funktionalen Ventils als nicht zeitlich konstant anzusehen ist. Darüber hinaus wird angenommen, dass ein entsprechender elektrischer Widerstandswert der in dem Ventil enthaltenen Spule sich nicht bzw. nur unwesentlich während einer einzelnen Injektion ändert. Ferner ist vorauszusetzen, dass gemessene ADC bzw. FADC-Werte eines gemessenen Stormverlaufs bis zum Sättigungsbereich des gemessenen Stroms, wie oben erwähnt, einer Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden können.
Bei der Auswertung des gemessenen Stromverlaufs eines zu untersuchenden Ventils werden ferner folgende Gleichungen zugrunde gelegt. Eine zeitliche Änderung des Stroms beim Einschaltvorgang folgt der ersten zeitlichen Ableitung von Formel (1):
Daraus folgt am Einschaltpunkt t = 0:
Der Wert AL kann ferner aus den Messwerten U_ADC(i) = const·I(i·dt) in der Auswerteeinheit gebildet werden, nämlich wie folgt:
Im Falle von Ressourcenknappheit kann AL gemäß (5) iterativ im Steuergerät berechnet werden. Alternativ dazu kann die Anfangssteigung aus einem einzigen Messpunkt über n·dt, unter Berücksichtigung von I(0) = 0 wie folgt angenähert werden:
Dabei ist anzumerken, dass durch Verwendung eines n-ten Werts die Steigung AL, welche die Steigung am Einschaltpunkt t = 0 repräsentiert, unterbewertet wird (der Anstieg zum Zeitpunkt AL(t ≠ 0) < AL(t = 0) gemäß Formel (4)), und deshalb mit einem Korrekturfaktor k > 1, der von einer Sampling-Frequenz 1/dt des verwendeten ADC bzw. FADC abhängt, korrigiert werden kann. Dies erfolgt nach der Formel:
Der Wert A kann über eine Messung eines entsprechenden Sättigungsstroms am Ende eines Messfensters t = ∞ aus n Messpunkten wie folgt bestimmt werden:
Mit den so ermittelten Werten AL und A kann aus wenigen Messpunkten, nämlich gemäß Formel (6) ein Messpunkt nach n·dt und gemäß Formel (7) aus n Messpunkten in der Sättigungsphase ein entsprechender Erwartungsstrom eines klemmenden Ventils berechnet werden. Dies erfolgt, wie eingangs erwähnt, nach Formel (1).
Ein betragsmäßiger Vergleich von dem Stromverlauf gemäß Formel (1) mit einer tatsächlich gemessenen Kurve I(t) liefert einen zeitlichen Verlauf der Differenz:
Ein Maß für eine Ähnlichkeit eines gemessenen Stromverlaufs mit einem Stromverlauf eines klemmenden Ventils ist die Qualitätszahl Q, die sich wie folgt bestimmt:
Je kleiner die Qualitätszahl Q, desto wahrscheinlicher liegt ein klemmendes Ventil vor. Funktionierende Ventile zeichnen sich durch große Qualitätszahlen aus.
Im hier beschriebenen Verfahren werden funktionierende von klemmenden Ventilen durch einen Schwellwert für die gemessene Qualitätszahl unterschieden. Damit die Qualitätszahl in einem gewissen Wertebereich liegt, wurde der in Formel (9) verwendete Multiplikator "const" im folgenden auf 1000 gesetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kontrollmodul zur Erkennung einer Injektion eines Dosierventils einhergehend mit einer Nadelbewegung des entsprechenden Dosierventils zur Steuerung einer Reduktionsmittelzumessung eines Abgasnachbehandlungssystems oder einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine. Das Kontrollmodul ist dabei dazu konfiguriert, innerhalb eines Zeitfensters einer jeden Injektion einen Stromverlauf zu messen, und Stromwerte dieses Stromverlaufs betragsmäßig jeweilig mit entsprechenden Werten eines simulierten Stromverlaufs bzw. mit in einem Kennfeld abgelegten Erwartungswerten für ein klemmendes Ventil zu vergleichen und jeweilige daraus resultierende Differenzen aufzusummieren, woraus eine Qualitätszahl für das betreffende Ventil erhalten wird.
Reale Ventile zeichnen sich durch ferromagnetische Materialien mit hohen magnetischen Permeabilitäten µ_R aus. Damit ergibt sich auch für klemmende bzw. blockierte Ventile eine Abweichung des Stromverlaufs von der Funktion gemäß Formel (1). Eine gute Approximation eines blockierten Ventils bei sehr hoher Permeabilität ist dabei eine Ursprungsgerade bis zu einem bestimmten Anteil des jeweiligen Sättigungsstroms. Dies kann bspw. bei einer Schwelle von 90% liegen. Das bedeutet, dass sich der real gemessene Strom bei einem blockierten Ventil sehr vereinfacht gegenüber der Gleichung (1) annähern lässt:
Ein Betrags-Vergleich von Formel (10) mit einer tatsächlich gemessenen Kurve I(t) liefert wiederum einen zeitlichen Verlauf der Differenz wie folgt:
Ein Maß für eine Ähnlichkeit des gemessenen Stromverlaufs mit einem Stromverlauf eines klemmenden Ventils ist wiederum die Qualitätszahl Q die sich gemäß nachfolgender Formel ergibt:
Gemessene Stromverläufe mit ca. 70 bis 120 Messpunkten liefern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unterschiedliche Qualitätszahlen für funktionierende und blockierte Ventile.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt für ein Beispiel eines blockierenden Ventils einen berechneten Stromverlauf gemäß Formel (1) sowie einen daran approximierten Stromverlauf und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung.
2 zeigt für ein weiteres Beispiel eines blockierenden Ventils einen berechneten Stromverlauf gemäß Formel (1) mit zusätzlichem weißem Rauschen sowie einen daran approximierten Stromverlauf und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung.
3 zeigt für ein weiteres Beispiel eines blockierenden Ventils einen berechneten Stromverlauf gemäß Formel (1) mit zusätzlichem weißem Rauschen mit höherer Rauschamplitude als in 2 sowie einen daran approximierten Stromverlauf und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung.
4 zeigt ein Beispiel einer simulierten Stromkurve eines funktionalen Ventils sowie einen daraus aus Formel (1) mit Parametern aus Formeln (6a), (6b) und (7) errechneten Stromverlauf eines blockierten Ventils und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung.
5 zeigt ein weiteres Beispiel einer simulierten Stromkurve eines funktionalen Ventils mit zusätzlichem weißen Rauschen sowie einen daraus aus Formel (1) mit Parametern aus Formeln (6a), (6b) und (7) errechneten Stromverlauf eines blockierten Ventils und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung.
6 zeigt noch ein weiteres Beispiel einer simulierten Stromkurve eines funktionalen Ventils mit zusätzlichem weißen Rauschen mit höherer Rauschamplitude als in 5 sowie einen daraus aus Formel (1) mit Parametern aus Formeln (6a), (6b) und (7) errechneten Stromverlauf eines blockierten Ventils und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung.
7 zeigt eine real gemessene Stromkurve eines blockierten Ventils sowie einen mittels Formel (10) errechneten Stromverlauf eines blockierten Ventils und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung gemäß Formel (12).
8 zeigt eine real gemessene Stromkurve eines funktionalen Ventils sowie einen mittels Formel (10) errechneten Stromverlauf eines blockierten Ventils und eine erfindungsgemäß daraus bestimmte Abweichung (12).
9 zeigt in 9a eine real gemessene normierte Stromkurve eines funktionalen Ventils als Funktion der Zeit (in ms) bei einer Betriebsbatteriespannung und in 9b eine real gemessene normierte Stromkurve eines blockierten Ventils als Funktion der Zeit (in ms) bei einer Betriebsbatteriespannung.
10 zeigt im oberen Teil eine real gemessene Stromkurve eines blockierten Dosierventils als Funktion der Zeit (in ms) und eine Modellkurve H(s) und im unteren Teil eine Einheitssprungfunktion.
11 zeigt im oberen Bereich eine real gemessene Stromkurve eines blockierten Ventils als Funktion der Zeit (in ms) und eine Modellkurve G(s) und im unteren Bereich eine Einheitssprungfunktion.
12 zeigt in 12a einen Modellfehler als Systemantwort abzüglich einer Modellantwort, in 12b eine Autokorrelationsfunktion AKF des Modellfehlers und in 12c eine Kreuzkorrelationsfunktion KKF aus Modellfehler und Einheitssprungfunktion eines blockierten Ventils.
13 zeigt im oberen Bereich eine real gemessene normierte Stromkurve eines funktionalen Ventils als Funktion der Zeit (in ms) und einer Modellkurve G(s) und im unteren Bereich eine Einheitssprungfunktion.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 zeigt im oberen Schaubild einen über ein Zeitfenster aufgetragenen berechneten Stromverlauf gemäß Formel (1) eines klemmenden Ventils, welcher mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Dabei wurden die Parameter A und λ vorgegeben. Dieser Stromverlauf 10 wird im Folgenden alternativ zu einem erfindungsgemäß zu messenden Stromverlauf behandelt. Hierbei wurde kein Rauschen berücksichtigt. Als ein mit dem Stromverlauf 10 erfindungsgemäß zu vergleichender simulierter Stromverlauf für ein klemmendes Ventil wurde zur Veranschaulichung der Erfindung ein mit Kennziffer 11 gekennzeichneter Stromverlauf an den Stromverlauf 10 approximiert. Dabei wurde unter Verwendung der Formeln (6a) und (6b) zunächst mit Hilfe geeigneter Punkte im Anfangsbereich, d. h. am bzw. nahe dem Nullpunkt von Stromverlauf 10 die Steigung AL bzw. AL_k bestimmt. Als Korrekturfaktor, welcher gemäß voranstehend genannter Formel (6b) zur Bestimmung der Steigung AL_k einfließt, wurde ein Wert k = 1,24 angenommen. Die Steigung AL_k ergab sich somit zu AL_k = 0,084421. Der Wert A konnte über die Betrachtung des Sättigungsstroms (t = ∞) im Stromverlauf 10 am Ende des gezeigten Zeitfensters bestimmt werden zu A = 0,79682. Hierbei wurde ebenfalls eine Näherung mittels Formel (7) und geeigneten Punkten der Kurve 10 am Ende des betrachteten Zeitfensters vorgenommen. Lambda ergab sich daraus zu λ = 1642,2. Mit den eingangs eingeführten Formeln ergab sich somit eine betragsmäßige Abweichung der Stromverläufe 10 und 11, wie sie in dem unteren Schaubild durch die Kurve 12 angedeutet ist, was letztendlich dann zu einem Verlauf der berechneten Qualitätszahl entsprechend dem Kurvenverlauf 13 führt, so dass sich in dem betrachteten Zeitfenster eine maximale Qualitätszahl von 21 ergab.
2 zeigt im oberen Schaubild einen über ein Zeitfenster aufgetragenen berechneten Stromverlauf 20 eines klemmenden Ventils gemäß Formel (1), wobei hier ein Rauschen berücksichtigt wurde, welches mit einem Störfaktor von 0,05 einging. Ferner wurden die Parameter A und λ wiederum vorgegeben. Dieser Stromverlauf 20 wird im Folgenden alternativ zu einem erfindungsgemäß zu messenden Stromverlauf behandelt. Als ein mit dem Stromverlauf 20 erfindungsgemäß zu vergleichender simulierter Stromverlauf für ein klemmendes Ventil wurde zur Veranschaulichung der Erfindung ein mit Kennziffer 21 gekennzeichneter Stromverlauf an den Stromverlauf 10 approximiert. Dabei wurde unter Verwendung der Formeln (6a) und (6b) zunächst mit Hilfe geeigneter Punkte im Anfangsbereich, d. h. am bzw. nahe dem Nullpunkt de Kurve 20 die Steigung AL bzw. AL_k bestimmt. Der Korrekturfaktor k wurde mit k = 1,24 angesetzt, so dass sich ein Wert AL_k mit AL_k = 0,087999 ergab. A wurde wiederum anhand geeigneter Punkte der Kurve 20 am Ende des betrachteten Zeitfensters mittels Formel (7) berechnet, wobei sich A = 0,80345 ergab. Lambda ergab sich als λ = 1697,7. Daraus ergab sich eine jeweilige Abweichung entsprechend dem Kurvenverlauf 22 im unteren Schaubild sowie ein daraus ermittelter Verlauf der Qualitätszahl 23, so dass sich hier eine maximale Qualitätszahl von 16 ergab.
3 zeigt im oberen Schaubild einen über ein Zeitfenster aufgetragenen berechneten Stromverlauf 30 eines klemmenden Ventils gemäß Formel (1) mit Rauschen. Hierbei wurde ein Rauschen angenommen in der Größe von 0,1. Die Parameter A und λ wurden wiederum vorgegeben. Dieser Stromverlauf 30 wird im Folgenden alternativ zu einem erfindungsgemäß zu messenden Stromverlauf behandelt. Als ein mit dem Stromverlauf 30 erfindungsgemäß zu vergleichender simulierter Stromverlauf für ein klemmendes Ventil wurde zur Veranschaulichung der Erfindung ein mit Kennziffer 31 gekennzeichneter Stromverlauf an den Stromverlauf 30 approximiert. Dabei wurde unter Verwendung der Formeln (6a) und (6b) zunächst mit Hilfe geeigneter Punkte im Anfangsbereich, d. h. am bzw. nahe dem Nullpunkt de Kurve 30 die Steigung AL bzw. AL_k bestimmt. Der Korrekturfaktor k wurde angesetzt als k = 1,24. Es ergab sich ein Wert AL_k = 0,087366. A wurde wiederum anhand geeigneter Punkte der Kurve 30 am Ende des betrachteten Zeitfensters mittels Formel (7) berechnet, wobei sich ein Wert A = 0,80325 ergab. Lambda ergab sich als λ = 1685,9. Im unteren Schaubild ist wiederum eine jeweilig bestimmte Abweichung entsprechend dem Kurvenverlauf 32 sowie ein daraus resultierender Verlauf der Qualitätszahl 33 angegeben. Es ergab sich hier eine maximale Qualitätszahl von 25.
Anhand der 1 bis 3 ist gut zu erkennen, dass aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen integralen Verfahrens, gemäß welchem die jeweiligen Abweichungen zur Bestimmung einer Qualitätszahl aufsummiert werden, ein weißes Rauschen die Bestimmung der Qualitätszahl nicht wesentlich beeinflusst. Im Gegensatz dazu hat ein weißes Rauschen ein beträchtlichen Einfluss auf bislang bekannte und eingangs beschriebene Verfahren zur Ermittlung einer Qualitätszahl, da diese bislang bekannten Verfahren auf einer differentiellen Methode beruhen.
4 zeigt ein Beispiel eines simulierten Stromverlaufs 40 eines funktionalen Ventils. Für die Simulation der Stromkurve 40 wurden zwei Exponentialfunktionen mit unterschiedlichen Induktivitäten, d.h. unterschiedlichem λ aneinandergesetzt, um den Knick eines realen Stromsignals für die numerische Überprüfung des erfindungsgemäßen Verfahrens nachzubilden. Dabei kann bspw. das Programm MATLAB^® der Firma The MathWorks Inc. verwendet werden. Dieser Stromverlauf 40 wird im Folgenden alternativ zu einem erfindungsgemäß zu messenden Stromverlauf behandelt. Hierbei wurde kein Rauschen berücksichtigt. Als ein mit dem Stromverlauf 40 erfindungsgemäß zu vergleichender simulierter Stromverlauf für ein klemmendes Ventil wurde zur Veranschaulichung der Erfindung ein mit Kennziffer 41 gekennzeichneter Stromverlauf berechnet. Dabei wurde unter Verwendung der Formeln (6a) und (6b) zunächst mit Hilfe geeigneter Punkte im Anfangsbereich, d. h. am bzw. nahe dem Nullpunkt der Kurve 40 die Steigung AL bzw. AL_k bestimmt. Der Korrekturfaktor k wurde angesetzt als k = 1,24. Es ergab sich ein Wert AL_k = 0,037179. A wurde wiederum anhand geeigneter Punkte der Kurve 40 am Ende des betrachteten Zeitfensters mittels Formel (7) berechnet, wobei sich ein Wert A = 0,74512 ergab. Lambda ergab sich als λ = 773,40. Es ergaben sich daraus, wie im unteren Schaubild gezeigt, eine jeweilige Abweichung entsprechend dem Verlauf 42 sowie ein Verlauf der Qualitätszahl 43. Die Qualitätszahl lag hier maximal bei 62. Deutlich ist hier der in dem simulierten Stromverlauf 40 sich ergebende Knick erkennbar, wie er für ein funktionales Ventil typisch ist, als Abweichung von dem berechneten Stromverlauf 41 für ein blockiertes Ventil.
5 zeigt analog zu 4 ein weiteres Beispiel für einen simulierten Stromverlauf 50 eines funktionalen Ventils sowie einen, wie im Zusammenhang mit 4 beschriebenen errechneten Stromverlauf eines blockierten Ventils 51. Hierbei wurde ein Rauschen mit einem Faktor 0,05 berücksichtigt. Entsprechend wurde auch ein Korrekturfaktor von k = 1,24 berücksichtigt. Es ergab sich ein Wert AL_k = 0,035592 und ein Wert A = 0,73375. Lambda ergab sich zu λ = 751,85. Im unteren Schaubild sind entsprechend dem Kurvenverlauf 52 jeweilige betragsmäßige Abweichungen der oben gezeigten Stromverläufe aufgezeigt sowie der sich daraus ergebende Verlauf 53 der Qualitätszahl, die sich maximal zu 61 ergibt.
6 zeigt analog zu 4 ein weiteres Beispiel eines simulierten Stromverlaufs 60 mit Rauschamplitude 0,1 eines funktionalen Ventils sowie eines entsprechend errechneten Stromverlaufs eines blockierten Ventils 61. Im unteren Schaubild ist mit Kurvenverlauf 62 die jeweilige Abweichung der oben gezeigten Stromverläufe aufgezeigt und mit Kurvenverlauf 63 der Verlauf der sich daraus ergebenden Qualitätszahl, die maximal 65 erreicht. Bei dieser Betrachtung ergab sich ein Wert AL_k von AL_k = 0,034050 und ein Wert A von A = 0,75937. Lambda ergab sich zu λ = 695,02.
7 zeigt eine real gemessene Stromkurve eines blockierten Ventils 70 sowie zum Vergleich den aus Formel (10) errechneten Stromverlauf 71 bis zu 90% des Sättigungsstromes aus der gemessenen Kurve 70. Im unteren Schaubild ist mit Kurvenverlauf 72 die jeweilige Abweichung der oben gezeigten Stromverläufe aufgezeigt und mit Kurvenverlauf 73 der Verlauf der sich daraus ergebenden Qualitätszahl, die maximal 45 erreicht. Bei dieser Betrachtung ergab sich ein Wert AL von AL = 1034,4 und ein Wert A von A = 2,0502. Lambda ergab sich zu λ = 504,54.
8 zeigt eine real gemessene Stromkurve eines funktionalen Ventils 80 sowie zum Vergleich den aus Formel (10) errechneten Stromverlauf 81 bis zu 90% des Sättigungsstromes aus der gemessenen Kurve 80. Im unteren Schaubild ist mit Kurvenverlauf 82 die jeweilige Abweichung der oben gezeigten Stromverläufe aufgezeigt und mit Kurvenverlauf 83 der Verlauf der sich daraus ergebenden Qualitätszahl, die maximal 99 erreicht. Bei dieser Betrachtung ergab sich ein Wert AL von AL = 1068,1 und ein Wert A von A = 2,0226. Lambda ergab sich zu λ = 528,08.
Die in den 1 bis 8 gezeigten Beispiele machen deutlich, dass die Höhe der sich ergebenden Qualitätszahl als Maß geeignet ist, eine Aussage darüber zu treffen, ob aller Wahrscheinlichkeit nach jeweils ein blockiertes Dosierventil oder ein funktionstüchtiges Dosierventil vorliegt.
In den folgenden 9 bis 13 wird eine konkrete Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion der Nadelbewegung eines Magnetventils mittels Modellübertragungsfunktion beschrieben.
9 zeigt als Beispiel zwei repräsentative Signal- bzw. Stromkurven. Zur Bestimmung eines Stromverlaufs eines Dosierventils werden die über einen Analog-Digitalwandler (ADC) eines Steuergeräts zurückgelesenen proportionalen Spannungswerte nach dem Einschaltvorgang erfasst. Gepunktet dargestellt ist die Einheitssprungfunktion. Man sieht also die entsprechende Sprungantwortfunktion des Systems. Dargestellt sind die zurückgemessenen Vorspannungswerte vor dem Eingang des ADC, normiert auf 1, für eine Batteriespannung als Funktion der Zeit, gemessen in ms. Wie in 9a gezeigt, findet sich nur bei einem funktionalen, d. h. nicht blockierten Dosierventil (DV) ein Knick im Strom-Spannungsverlauf. Dieser Knick ist bereits, wie voranstehend erwähnt, charakteristisch und kann zur Bewertung "Ventil ok/nicht ok" herangezogen werden. Der Zeitpunkt des Knicks ist u. a. eine Funktion der Temperatur, Batteriespannung, Reibung im Ventil, Federkraft, Alterung und Magnetisierung, d. h. er kann nicht exakt vorausberechnet werden. Aufgrund der Eigenschaften des Ventils und der Auslegung des Gesamtsystems weiß man jedoch, dass für ein intaktes Ventil der Knick im Bereich von ca. 0,5 ms ≤ t ≤ 2,5 ms liegt. Der Knick im Stromverlauf wird durch das Einschlagen (Abbremsen) der Nadel im Ventilsitz und der damit verbundenen magnetischen Induktion verursacht.
Als Voraussetzung für die Anwendung des in Folge geschilderten Verfahrens muss der Magnetkreis, d. h. die magnetische Sättigung des Ventils so ausgelegt werden, dass der Knick in der zurückgemessenen Stromkurve ein deutliches lokales Minimum, hervorgerufen durch das Abbremsen des Ventils, aufweist. 9b zeigt im Vergleich dazu ein blockiertes Ventil. Da sich bei einem blockierten Ventil die Nadel nicht bewegt, entspricht der Verlauf der Kurve grob dem erwarteten Stromverlauf einer gewöhnlichen Magnetspule, wobei Unterschiede aus den magnetischen Eigenschaften des Eisenkerns resultieren.
In Kenntnis des voranstehend beschriebenen physikalischen Modells, insbesondere gemäß den Formeln (1), (3) bis (8) sowie unter Hinzunahme der Methodik von kataloggestützten Sprungantwortanalysen, wie sie dem Stand der Technik der Regelungstechnik entnommen werden kann, lässt sich systematisch eine passende Übertragungsfunktion mit Parametern für eine entsprechende Sprungantwort des blockierten Ventils finden. Dazu müssen die Parameter der Übertragungsfunktion für die Sprungantwort so gewählt werden, dass die Flächendifferenz zwischen Modellfunktion (erwarteter Stromverlauf) und Messkurve (gemessener Stromverlauf) minimal wird. Dies lässt sich wie folgt darstellen:
Wobei g eine Gütefunktion und T die Abtastzeit wiedergibt.
Je kleiner die Güte, d. h. je kleiner g, desto besser stimmen die Modellkurve, d.h. der erwartete Stromverlauf und der gemessene Stromverlauf überein.
Um das dadurch gestellte Extremwertproblem zu lösen, wird der sogenannte Simplex-Algorithmus von Nelder und Mead verwendet, wie er bspw. in dem Dokument M. Wright "Direct Search Methods: Once Scorned, Now Respectable" in der Zeitschrift Numerical Analysis 1995, Seiten 191 bis 208, D. F. Griffiths and G. A. Watson (eds.) Addison Wesley Longman, Harlow, UK beschrieben ist. Dieser Algorithmus ist selbst bei verrauschten Signalen stabil und liefert gute Parameter-Schätzergebnisse. Das bedeutet, dass man auf eine analoge Tiefpass-Schaltung verzichten kann, was einhergeht mit einer Kostenersparnis. Ferner ist auch nicht zwingend eine digitale Vorfilterung in der Software zu realisieren. Mit Hilfe des genannten Simplex-Algorithmus werden nunmehr die Parameter der Übertragungsfunktion so lange variiert, bis die Gütefunktion g minimal ist. Damit der Algorithmus korrekt funktioniert, sollten eventuelle konstante Offsets im Signal entfernt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein als relevant ausgemachter Zeitbereich von ca. 0,5 ms < t ≤ 3,5 ms betrachtet wird, was automatisch einen möglichen Offset beseitigt.
Ein naheliegender Ansatz wäre es, die Übertragungsfunktion durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung (PT1-Glied) zu beschreiben, was wie folgt dargestellt werden könnte:

s:: komplexe Zahl Parameter der Übertragungsfunktion:
V:: Verstärkungsfaktor
T₁:: Zeitkonstante 1

Allerdings ist festzustellen, dass, wie 10 zu entnehmen ist, dieses Modell, das durch Kurve 10_1 repräsentiert ist, zur Identifikation nicht ausreicht. Die gefundenen Parameter aus der Simplex-Simulation mit dem PT1-Modell ergeben sich dabei zu V = 0,82 und T₁ = 0,0017. Die Güte ergibt sich zu g = 8,99.
Man erkennt bereits an dem aus dem Simplex-Algorithmus berechneten Verstärkungsfaktor durch V, dass das Modell nicht optimal ist, da bekanntlich der Verstärkungsfaktor durch V = (System_Response (t → ∞) / Einheitssprung) gegeben ist und sich unter der gerechtfertigten Annahme, dass bei 3,5 ms die Signalkurve, wie sie durch Kurve 10_2 repräsentiert ist, ca. eine Steigung von Null hat, und der Messwert System_Response (t → ∞) mit dem Messwert bei t = 3,5 ms gleichgesetzt werden kann, zu 0,69 ergibt. Die Einheitssprungfunktion 10_3 ist im unteren Teil von 10 dargestellt.
Eine wesentliche Verbesserung, wie 11 zu entnehmen ist, und damit eine recht gute Übereinstimmung zwischen gemessener Signalkurve bzw. gemessenem Stromverlauf, repräsentiert durch Kurve 11_2, und Modell bzw. modellierter Übertragungsfunktion bzw. erwartetem Stromverlauf, repräsentiert durch Kurve 11_1, kann mit folgender "Blackbox" PT2-Übertragungsfunktion erreicht werden:
(Laplace Übertragungsfunktion in V-Normalform)

s:: komplexe Zahl
V:: Verstärkungsfaktor
T₁: Zeitkonstante 1
d₁:: Dämpfungskonstante

Der Verstärkungsfaktor V mit dem PT2-Modell ergibt sich mit V = (System_Response (t → ∞) / Einheitssprung) zu V = 0,69 und stimmt somit mit dem aus dem Simplex-Algorithmus berechneten Verstärkungsfaktor überein. Die Einheitssprungfunktion 11_3 ist im unteren Bereich von 11 dargestellt.
Aus dem Simplex-Algorithmus ergeben sich weiterhin:
Zeitkonstante: T₁ = 0,00063
Dämpfungskonstante: d₁ = 0,94.
Die Verbesserung des somit erreichten Modellansatzes zeigt sich vor allem in der Güte g, die mit g = 3,23 wesentlich kleiner ist als beim PT1-Modellansatz. Die Güte g verhält sich gleichsinnig zu der voranstehend erwähnten Qualitätszahl, d.h. insbesondere, dass die Güte g proportional zu der eingangs definierten Qualitätszahl ist.
Um die Qualität des so erstellten Modells zu veranschaulichen, ist in 12 ein Modellfehler als Differenz von Modellantwort, d. h. erwartetem Stromverlauf und gemessenem Stromverlauf über die Zeit in ms aufgetragen (12a). Man erkennt hier, dass nur im Zeitbereich von 0 bis 0,7 ms eine wesentliche Abweichung zu erkennen ist. Im restlichen Zeitbereich ist die Differenz zwischen Modellkurve und gemessenem Stromverlauf praktisch nur durch das Signalrauschen gegeben. Berechnet man die Autokorrelationsfunktion AKF des Modellfehlers (12b), dann muss die AKF über die Zeit bis auf t = 0 ms bei ca. Null liegen, wenn der Modellfehler das reine Rauschen darstellt. Dies ist näherungsweise erfüllt. Die Kreuzkorrelationsfunktion KKF des Modellfehlers mit dem Einheitssprung (12c) müsste über den gesamten Bereich bei ca. Null liegen, falls der Messfehler nur das Messrauschen darstellt. Aufgrund der Abweichung von Modell zu realem System, d. h. gemessenem Stromverlauf, im unteren Zeitbereich ist das nur im oberen Zeitbereich erfüllt.
Wird hingegen das funktionale Ventil mit dem PT2-Modell beschrieben, bekommt man einen wesentlich größeren Gütewert g. Der Verstärkungsfaktor V mit dem PT2-Modell ergibt sich für das funktionale Ventil ebenfalls zu V = 0,69 und stimmt demnach mit dem aus dem Simplex-Algorithmus berechneten Verstärkungsfaktor V überein. Aus dem Simplex-Algorithmus ergeben sich weiterhin:
Zeitkonstante: t₁ = 0,00071
Dämpfungskonstante: d₁ = 0,82.
Der Unterschied zum blockierten Ventil zeigt sich vor allem in der Güte g, die mit 21,8 wesentlich höher liegt.
Der Vollständigkeit halber sind in 13 für das funktionale Ventil die gleichen Größen wie in 11 für das blockierte Ventil dargestellt, d.h. mit Kurve 13_1 die modellierte Übertragungsfunktion für ein blockiertes Ventil und mit Kurve 13_2 der gemessene Stromverlauf für das funktionale Ventil. Die Einheitssprungfunktion ist im unteren Bereich durch Kurve 13_3 repräsentiert.
Die in den 9 bis 13 beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren weist die nachfolgenden Schritte auf:

a) Erfassen von Stromwerten bei jeder Einspritzung spannungs-proportional über einen Analog-Digitalwandler (ADC).
b) Berechnen mit dem Simplex-Algorithmus und dem zugrunde liegenden PT2-Modell die Güte g und die weiteren Parameter V, T₁ und d₁ aus der Sprungantwort.
c) Vergleichen zur Plausibilisierung und zur Modellverifikation den aus dem Simplex-Algorithmus gewonnenen Verstärkungsfaktor V für das Modell mit dem Verstärkungsfaktor bestimmt aus den Messdaten im Sättigungsbereich bei t ≈ 3,5 ms mittels V = (System_Response (t → ∞) / Einheitssprung). Sind diese in einem gewissen Toleranzbereich gleich, dann wird die Güteberechnung aus b) anerkannt und zum nachfolgenden Schritt d) weitergegangen. Falls Bedingung nicht erfüllt, wird das Ergebnis aus b) verworfen und zu a) zurückgegangen und eine nächste Einspritzung vorgenommen.
d) Ist die Güte kleiner als eine zu definierende einstellbare Schwelle, dann Erkennen des Ventils als blockiert, sonst Erkennen des Ventils als funktional. In den in den 9, 11 und 13 dargestellten Beispielen könnte der Schwellwert bspw. mit ~3,5 gewählt werden.

Hier sei darauf hingewiesen, dass Störungen in den erfassten Stromkurven, verursacht durch Schwankungen in der Versorgungsspannung (Batteriespannung) durch synchrones Erfassen der Batteriespannung zu den jeweiligen zurück gemessenen Stromkurvenwerten und anschließender Normierung dieser erfassten Stromkurvenwerte auf die Batteriespannungswerte minimiert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19750027 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

M. Wright "Direct Search Methods: Once Scorned, Now Respectable" in der Zeitschrift Numerical Analysis 1995, Seiten 191 bis 208, D. F. Griffiths and G. A. Watson (eds.) Addison Wesley Longman, Harlow, UK [0070]

Claims

Verfahren zur Erkennung einer Nadelbewegung eines Dosierventils zur Steuerung einer Reduktionsmittelzumessung eines Abgasnachbehandlungssystems oder einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, wobei innerhalb eines Zeitfensters einer jeden Injektion ein Stromverlauf gemessen wird, Stromwerte dieses Stromverlaufs betragsmäßig jeweilig mit entsprechenden Werten eines simulierten Stromverlaufs verglichen und jeweilige daraus resultierende Differenzen aufsummiert werden, woraus eine Qualitätszahl für das betreffende Ventil erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der simulierte Stromverlauf als vorab in einem Kennfeld abgelegter Verlauf von Erwartungswerten eines blockierten Ventils gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei anhand der Größe der Qualitätszahl auf eine Wahrscheinlichkeit eines Vorliegens eines blockierten Ventils oder eines funktionsfähigen Ventils geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei während einer jeden Injektion als Versorgungsspannung eine annähernd konstante Spannung angelegt wird oder alle gemessenen Werte mit einem Verhältnis von Anfangswert zu einem jeweiligen aktuellen Versorgungspannungswert korrigiert werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein jeweils gemessener Strom des Stromverlaufs einer jeden Injektion über einen Messhunt in eine Spannung gewandelt wird, die wiederum mit einem Analog-Digital-Konverter einem Mikrocontroller und damit einer Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der simulierte Stromverlauf als eine Übertragungsfunktion für einen gemessenen Stromverlauf eines blockierten Ventils gewählt wird, wobei die Parameter der Übertragungsfunktion für den gemessenen Stromverlauf so gewählt werden, dass eine entsprechende Flächendifferenz zwischen simuliertem Stromverlauf und gemessenem Stromverlauf des blockierten Ventils als Qualitätszahl minimal wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zum Bestimmen der Parameter der Übertragungsfunktion der Simplex Algorithmus von Nelder und Mead verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem als Übertragungsfunktion eine Laplace Übertragungsfunktion in V-Normalform gewählt wird, wobei die Übertragungsfunktion folgende Form hat:
mit s: komplexe Zahl, und Parameter: V: Verstärkungsfaktor, T₁: Zeitkonstante 1, und d₁: Dämpfungskonstante.
Kontrollmodul zur Erkennung einer Nadelbewegung eines Dosierventils zur Steuerung einer Reduktionsmittelzumessung eines Abgasnachbehandlungssystems oder einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, das dazu konfiguriert ist, innerhalb eines Zeitfensters einer jeden Injektion einen Stromverlauf zu messen, Stromwerte dieses Stromverlaufs betragsmäßig jeweilig mit entsprechenden Werten eines simulierten Stromverlaufs zu vergleichen und jeweilige daraus resultierende Differenzen aufzusummieren, woraus eine Qualitätszahl für das betreffende Ventil erhalten wird.
Kontrollmodul nach Anspruch 9, bei dem der simulierte Stromverlauf als vorab in einem Kennfeld abgelegter Verlauf von Erwartungswerten eines blockierten Ventils gewählt ist.
Kontrollmodul nach Anspruch 9 oder 10, das dazu konfiguriert ist, anhand der Größe der Qualitätszahl auf eine Wahrscheinlichkeit eines Vorliegens eines blockierten Ventils oder eines funktionsfähigen Ventils zu schließen.
Kontrollmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem vorgesehen ist, dass während einer jeden Injektion als Versorgungsspannung eine annähernd konstante Spannung angelegt wird oder alle gemessenen Werte mit einem Verhältnis von Anfangswert zu einem jeweiligen aktuellen Versorgungspannungswert korrigiert werden.
Kontrollmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 12 mit einer Auswerteeinheit, bei dem ein jeweils gemessener Strom des Stromverlaufs einer jeden Injektion über einen Messhunt in eine Spannung gewandelt wird, die wiederum mit einem Analog-Digital-Konverter einem Mikrocontroller und damit der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt wird.
Kontrollmodul zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.