DE102013200540A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Bewegungsbeginns von elektromechanischen Aktuatoren - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Bewegungsbeginns von elektromechanischen Aktuatoren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Bewegungsbeginns eines elektromechanischen Aktuators, welcher mittels mindestens einer Magnetspule angetrieben wird, wobei der Aktuator Teil einer hydraulischen Komponente, wie einer Magnetpumpe oder einem Magnetventil, ist, wobei ein Bewegungsbeginn des Aktuators mittels Auswertung eines Stroms, welcher durch die Magnetspule fließt, und dessen zeitliche Ableitungen ermittelt und anhand von Tabellenwerten oder Kennlinien in Abhängigkeit von weiteren Kenngrößen mit dem ermittelten Bewegungsbeginn ein Druck bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuer- und Auswerteeinheit, zur Durchführung des Verfahrens. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zur Bestimmung des Bewegungsbeginnes eine relative Induktivität aus einem zeitlichen Induktivitätsverlauf bestimmt und ein zeitlicher Verlauf der relativen Induktivität ausgewertet wird. Verfahren und Vorrichtung ermöglichen eine Erhöhung der Detektionsgenauigkeit eines Hub- bzw. Bewegungsbeginns des Aktuators bzw. des Ankers einer Membranpumpe in einer bevorzugten Verwendung des Verfahrens und damit eine Verbesserung der Genauigkeit einer Druckdetektion.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Bewegungsbeginns eines elektromechanischen Aktuators, welcher mittels mindestens einer Magnetspule angetrieben wird, wobei der Aktuator Teil einer hydraulischen Komponente, wie einer Magnetpumpe oder einem Magnetventil ist, wobei ein Bewegungsbeginn des Aktuators mittels Auswertung eines Stroms, welcher durch die Magnetspule fließt, und dessen zeitliche Ableitungen ermittelt und anhand von Tabellenwerten oder Kennlinien in Abhängigkeit von weiteren Kenngrößen mit dem ermittelten Bewegungsbeginn ein Druck bestimmt wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuer- und Auswerteeinheit, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Hydraulische, nicht druckausgleichende Aktuatoren werden in verschiedensten Anwendungen mittels Elektromagneten angetrieben. Typische Beispiele sind Magnetpumpen und Magnetventile. Diese Aktuatoren müssen typischerweise gegen eine Federkraft und eine hydraulische Kraft bewegt werden. Dabei wird eine Magnetspule des Elektromagneten bestromt. Die Magnetkraft steigt an und in dem Augenblick, in dem ein Kräftegleichgewicht zwischen der öffnenden Magnetkraft und den schließenden Druckkräften herrscht, setzt sich der Aktuator in Bewegung.
  • Der Druck im hydraulischen System wird in vielen Anwendungen als Führungsgröße für die Regelung verwendet. Üblicherweise wird dieser mittels Drucksensoren gemessen.
  • So werden beispielsweise Membranpumpen, welche mittels eines Elektromagneten angetrieben werden, in Stickoxid-Reduktionseinheiten zur Abgasreinigung eingesetzt.
  • Im Zusammenhang mit künftigen gesetzlichen Vorgaben bezüglich der Stickoxidemission von Kraftfahrzeugen ist eine entsprechende Abgasnachbehandlung erforderlich. Die selektive katalytische Reduktion (Selective Catalyst Reduction – SCR) kann zur Verringerung der NOx-Emission (Entstickung) von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Dieselmotoren, mit zeitlich überwiegend magerem, d.h. sauerstoffreicher Verbrennung eingesetzt werden. Hierbei wird dem Abgas eine definierte Menge eines selektiv wirkenden Reduktionsmittels zugegeben. Dies kann beispielsweise in Form von Ammoniak sein, welches direkt gasförmig zudosiert wird, oder auch aus einer Vorläufersubstanz in Form von Harnstoff Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL). Derartige HWL-SCR-Systeme sind erstmalig im Nutzfahrzeugsegment eingesetzt worden.
  • Entsprechende Dosiereinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 196 07 073 A1 bekannt. Eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL), z.B. unter dem Namen AdBlue als 32,5%ige Lösung bekannt, wird dabei durch eine Leitung von einem Tank zu einem Dosierventil gefördert und in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, insbesondere in dem von Magermotoren oder Diesel-Motoren eindosiert, um die Stickoxidkonzentration derartiger Motoren zu reduzieren. Der Wirkmechanismus ist in der Fachliteratur hinreichend beschrieben worden (vgl. z.B. WEISSWELLER in CIT (72), Seite 441–449, 2000).
  • In der DE 196 07 073 A1 wird ein Flüssigkeitszudosiersystem, insbesondere zum Zudosieren von Flüssigkeiten zu einem Brennstoff oder zu bei einer Verbrennung sich ergebenden Abgasen, beschrieben, welches eine elektrisch betreibbare Dosierpumpeinrichtung zum Fördern der zu dosierenden Flüssigkeit von einem Zudosierflüssigkeitstank zu dem mit Zudosierflüssigkeit zu vermischenden Medium, eine Erfassungsanordnung zum Erfassen einer im Betrieb der Dosierpumpeinrichtung sich einstellenden und diesen charakterisierenden Betriebsgröße und eine Auswerteeinheit zum Vergleichen der Betriebsgröße mit wenigstens einem Referenzwert und zum Bestimmen des Betriebszustandes der Dosierpumpeinrichtung beruhend auf dem Vergleichsergebnis umfasst. Dabei ist ferner vorgesehen, dass als Betriebsgröße der durch die Dosierpumpeinrichtung fließende Pumpstrom erfasst wird. Durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Pumpstroms und Vergleich mit in einem Kennfeld hinterlegten Referenzverläufen und/ oder Schwellwerten können zum einen Fehlerzustände bei der Bewegung des Aktuators bzw. des Ankers der Pumpeinrichtung detektiert und zum anderen die Genauigkeit der Zudosierung, unabhängig vom z.B. Viskositätszustand der Zudosierflüssigkeit, erhöht werden.
  • In aktuellen Zudosiersystemen, wie diese beispielsweise unter der Bezeichnung DENOXTRONIC 5.1 bekannt sind, saugt in einem Fördermodul eine Membranpumpe die AdBlue-Lösung aus dem Reagenzmitteltank und verdichtet diese auf den für eine Zerstäubung erforderlichen Systemdruck von 4,5 bis 8,5 bar. Das Dosiermodul dosiert die für die NOx-Reduktion erforderliche AdBlue-Menge durch Zerstäubung in den Abgasstrom vor dem SCR-Katalysator. Die Steuerung von Dosier- und Heizstrategie sowie für eine On-Board-Diagnose (OBD) kann durch eine übergeordnete Motorsteuerung oder durch eine Dosiersteuereinheit erfolgen. Mit der Verarbeitung der aktuellen Motorbetriebsdaten und aller erforderlichen Sensordaten wird die Menge des Reduktionsmittels exakt auf den Motorbetriebspunkt und auf die katalysatorspezifischen Eigenschaften zur maximalen Stickoxidreduzierung abgestimmt.
  • Das System ist z.B. nominell auf einen Druck von typisch 6,5 bar ausgelegt. Dieser Druck muss überwacht werden. Aus Kostengründen soll in zukünftigen Systemen auf einen Drucksensor verzichtet werden. Da der Strombedarf der Magnetspule der Membranpumpe druckabhängig ist, soll dieser Strom zur Druckindizierung eingesetzt werden. Bei volumetrischen Systemen ohne Druck- oder Durchflusssensoren, muss zur Überwachung des Drucks des volumetrischen Systems ein Modell eingesetzt werden, so dass zum einen die gesetzlichen Auflagen zur optimalen Schadstoffminimierung erfüllt und zum anderen auch ein Bauteilschutz gewährleistet werden kann.
  • Der hierbei eingesetzte Magnetkreis der Membranpumpe ist derart ausgelegt, dass sich im Auslegungsbereich der Stromverlauf I(t) durch die Bewegung des als Anker ausgeführten Aktuators der Membranpumpe ändert. Da sich der Anker bei hohem Systemdruck später bewegt als bei niedrigem Systemdruck, kann die Bewegung des Ankers als Indikator für den Druck eingesetzt werden. Dabei wird die Änderung der Induktivität als Indikator für den Start der Bewegung verwendet. Überschreitet die ermittelte Induktivität einen Schwellwert, wird angenommen, dass die Bewegung gestartet wurde. Ein einsprechendes Auswerteverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in einer noch nicht veröffentlichten Parallelanmeldung der Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen R.346124 beschrieben.
  • In der Praxis ergeben sich allerdings Schwierigkeiten, den Bewegungsbeginn eines Aktuators (Begin Motion Point – BMP) exakt zu bestimmen, was insbesondere eine entsprechende Druckbestimmung erschwert bzw. verhindert. Gründe dafür sind u.a., dass der Stromverlauf aufgrund von ungünstigen Einflüssen, z.B. infolge von Temperatur- und Versorgungsspannungsschwankungen, nicht hinreichend ausgewertet werden kann. Zudem unterliegt die Bewegungsgeschwindigkeit des Aktuators, abhängig vom Gesamtzustand des Systems, großer Toleranz, was die Auswertung weiter erschwert.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein optimiertes Detektionsverfahren bereit zu stellen, mit dem eine sichere und robuste Erkennung eines Bewegungsbeginns (BMP) des Aktuators detektiert und somit die Genauigkeit der Druckbestimmung verbessert werden kann.
  • Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuerund Auswerteeinheit zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass zur Bestimmung des Bewegungsbeginns eine relative Induktivität aus einem zeitlichen Induktivitätsverlauf bestimmt und ein zeitlicher Verlauf der relativen Induktivität ausgewertet wird. Zum einen wird mit der relativen Induktivität eine Kenngröße bereitgestellt, welche eine gewisse Robustheit gegenüber Störungen aufweist, und zum anderen bietet die Auswertung des relativen Induktivitätsverlaufs eine hohe Genauigkeit zur Detektion eines Bewegungsbeginns des Aktuators, wodurch in nachfolgenden Schritten auch eine genaue Druckbestimmung in derart hydraulischen Systemen ermöglicht wird.
  • In bevorzugter Verfahrensvariante erfolgt die Auswertung der relativen Induktivität in einem mehrstufigen Prozess, bei dem nach einer ersten Bewegungsdetektion zunächst ein erster Schätzwert für einen Bewegungsbeginn bestimmt und nach einer Plausibilisierungsprüfung, von dem ersten Schätzwert ausgehend, eine finale Bestimmung des Bewegungsbeginn durchgeführt wird. Hierbei wird Schritt für Schritt die Genauigkeit erhöht. In bestimmten Situationen, in denen nur eine ungefähre Bestimmung des Bewegungsbeginns erforderlich ist, können nur Teilschritte ausgeführt werden, was in diesen Fällen eine besonders schnelle Auswertung ermöglicht.
  • So kann bereits sehr einfach eine erste Bewegung des Aktuators detektiert werden, wenn der Wert der relativen Induktivität einen ersten Schwellwert überschreitet.
  • Der Bewegungsbeginn kann dann mit höherer Genauigkeit bestimmt werden, wenn mittels einer Extrapolation der erste Schätzwert für den Bewegungsbeginn bestimmt wird.
  • Diese Extrapolation kann rechnerisch recht einfach durchgeführt werden, wenn eine Gerade durch den Schnittpunkt der Kurve für die relative Induktivität mit dem ersten Schwellwert und einem Schnittpunkt der Kurve für die relative Induktivität mit einem zweiten Schwellwert, der unter dem ersten Schwellwert liegt, bestimmt und als erster Schätzwert für den Zeitpunkt des Bewegungsbeginns der Schnittpunkt der Geraden mit dem Funktionswert 1 ermittelt wird. Dieser erste Schätzwert für den Bewegungsbeginn liegt im Allgemeinen schon sehr nah am realen Bewegungsbeginn.
  • Zur Bewertung der Güte des Ergebnisses kann in einer weiteren Verfahrensvariante vorgesehen sein, dass zur Plausibilitätsprüfung ein Qualitätsbewertungsbereich der relativen Induktivität definiert wird, dessen Grenzen nahe dem Wert 1 liegen, wobei der exakte Bewegungsbeginn ermittelt wird, wenn die am ersten Schätzwert ermittelte relative Induktivität innerhalb dieses Qualitätsbewertungsbereichs liegt und ggfls. eine Induktivitätsberechnung mit einem angepassten Widerstand wiederholt wird, wenn die am ersten Schätzwert ermittelte relative Induktivität außerhalb dieses Qualitätsbewertungsbereichs liegt.
  • Eine weitere Genauigkeitssteigerung erhält man, wenn zur exakten Ermittlung des Bewegungsbeginn, ausgehend von der am ersten Schätzwert ermittelten relativen Induktivität, auf der Kurve der relativen Induktivität rückwärts zum Beginn der Auswertung gehend der Punkt gesucht wird, bei dem die relative Induktivität den Wert 1 erreicht. Dieser Zeitpunkt stellt dann mit hoher Genauigkeit den Bewegungsbeginn (BMP) dar.
  • In einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die relative Induktivität als Quotient aus einer aktuell ermittelten Induktivität der Magnetspule und einer Durchschnittsinduktivität, welche über einen Auswertezeitraum bestimmt wird, berechnet wird. Dies bietet den Vorteil, dass Störungen im Auswertezeitraum sich weniger stark auf das Auswerteverfahren auswirken. Systematische Abweichungen wirken sich sowohl auf den Zähler und den Nenner des Quotienten aus und werden dadurch eliminiert.
  • Sind die Schwellwerte und/ oder die Grenzen des Qualitätsbewertungsbereichs vorgebbar, können diese an die Betriebsbedingungen angepasst werden. Durch diese Flexibilität kann der Auswertevorgang bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen optimiert werden.
  • Eine vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit seinen zuvor beschriebenen Varianten sieht den Einsatz zur Bestimmung des Druckes in einem Dosiersystem vor, mit dem eine Harnstoff-Wasser-Lösung als Reduktionsmittel in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine eingebracht wird, welcher in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Einbringort der Harnstoff-Wasser-Lösung einen SCR-Katalysator aufweist. Insbesondere bei Magermotoren oder Dieselmotoren kann damit eine Stickoxidreduktion herbeigeführt werden, so dass auch zukünftige gesetzliche Vorgaben zur Schadstoffemission eingehalten werden können. Grundsätzlich kann das Verfahren mit seinen Varianten auch bei anderen Dosiervorrichtungen eingesetzt werden, bei denen eine präzise Dosierung einerseits und eine exakte Druckbestimmung andererseits erforderlich sind, aber zusätzliche Druckmesssysteme nicht zur Verfügung stehen. Der Aktuator ist dabei Bestandteil einer Membranpumpe, welche zur Förderung der Harnstoff-Wasser-Lösung in dem Dosiersystem verwendet wird.
  • Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Steuer- und Auswerteeinheit Berechnungseinheiten, Komparatoren und Speichereinheiten zur Durchführung des Verfahrens gemäß den zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten aufweist. Die Funktionalität des Verfahrens kann dabei zumindest teilweise softwarebasiert in dieser implementiert sein. Dabei erfolgt die Umsetzung kostengünstig durch eine entsprechende Softwareerweiterung in der Steuer- und Auswerteeinheit, oder falls diese als Teil einer übergeordneten Motorsteuerung ausgeführt ist, in der übergeordneten Motorsteuerung. In einem Dosiersystem, wie es eine bevorzugte Verwendung des Verfahrens vorsieht, kann die Steuer- und Auswerteeinheit auch in einer entsprechenden Dosiersteuereinheit des Dosiersystems implementiert sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 in schematischer Darstellung ein Dosiersystem als Beispiel für ein technisches Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann und
  • 2 in einem Verlaufsdiagramm den prinzipiellen Ablauf des Auswerteverfahrens.
  • 1 zeigt als vereinfachte schematische Übersicht ein Dosiersystem 1 mit dem eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL), bekannt auch als AdBlue, aus einem Vorratsbehälter 10 in einen Abgaskanal 40 einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Die Einspritzung erfolgt dabei in Strömungsrichtung des Abgasstroms 41 vor einem SCR-Katalysator 50. Ein derartige Anordnung ist beispielsweise unter dem Namen DENOX-TRONIC 5.1 als Produkt der Anmelderin bekannt.
  • In einem Förderstrang wird die HWL über einen Filter 11 mittels einer Membranpumpe 20 zu einer Dosiereinheit 30 gefördert, wobei eine konstante Menge je Hub in eine Druckleitung 25 zwischen Membranpumpe 20 und Dosiereinheit 30 gefördert wird. Die Dosiereinheit 30 dosiert je nach Bedarf die HWL in den Abgaskanal 40. In Strömungsrichtung der HWL vor und hinter der Membranpumpe 20 befindet sich ein Einlassventil 22 und ein Druckventil 23. Zur Vermeidung von Druckstößen ist zwischen Membranpumpe 20 und der Druckleitung 25 ein Druckstoßdämpfer 24 angeordnet. Ein Eisdruckdämpfer 12 verhindert eingangsseitig eine Beschädigung der Vorrichtung, falls die HWL bei extrem kalten Temperaturen gefrieren sollte.
  • In einem zum Förderstrang parallel angeordneten Rückförderstrang kann mittels einer Rückförderpumpe 60 die Förderanlage entleert werden, wobei die HWL zurück in den Vorratsbehälter 11 gepumpt werden kann. In Strömungsrichtung der HWL befindet sich eingangsseitig an der Förderpumpe ein weiteres Einlassventil 61 und ausgangsseitig ein Auslassventil 62. Zudem ist in diesem Spülstrang ein weiterer Eisdruckdämpfer 12 vorgesehen.
  • Das System ist z.B. auf einen nominalen Druck von 6,5 bar ausgelegt. Dieser Druck wird über die Membranpumpe 20 aufgebaut und muss überwacht werden. Ein separater Drucksensor ist, wie bereits eingangs erwähnt, in neueren Systemen aus Kostengründen nicht vorgesehen. Da der Antrieb der Membranpumpe 20 mittels einer Magnetspule 21 erfolgt, kann anhand des Stroms durch die Magnetspule 21 ein Druck modellhaft bestimmt werden und somit eine Druckindizierung ermöglicht werden.
  • Zur Steuerung der Membranpumpe 20, der Rückförderpumpe 60 und der Dosiereinheit 30 dient eine Steuer- und Auswerteeinheit 70, welche auch als Bestandteil einer Dosiersteuereinheit oder übergeordneten Motorsteuereinheit ausgelegt sein kann. Die Funktionalität kann dabei Software-basiert ausgeführt sein. In der Steuer- und Auswerteeinheit 70 kann zudem die zeitliche Stromaufnahme der Magnetspule 21 der Membranpumpe 20 ausgewertet werden.
  • Das erfindungsgemäße Auswerteverfahren sieht dabei vor, dass zur Bestimmung eines Bewegungsbeginns eine relative Induktivität 102 aus einem zeitlichen Induktivitätsverlauf bestimmt und ein zeitlicher Verlauf der relativen Induktivität 102 ausgewertet wird. 2 zeigt in einem Verlaufsdiagramm 100 das Prinzip des Auswerteverfahrens.
  • Dargestellt ist ein Verlauf des Stroms 101 I(t)Spule durch die Magnetspule 21 sowie ein Funktionsverlauf für die relative Induktivität 102 Lrel(t) = L(t)/Lavg (1) die aus der aktuell ermittelten Induktivität L(t) der Magnetspule 21 gebildet ist, welche mittels einer Durchschnittsinduktivität Lavg über einen Auswertezeitraum ∆t normiert ist. Zudem ist noch ein Verlauf für einen Strom ohne Bewegungsbeginn 103 im Verlaufsdiagramm 100 dargestellt. Als Ordinate des Diagramms ist der Stromwert 104 in Ampere und der Wert der relativen Induktivität 105 dargestellt. Die Abszisse wird durch eine Ansteuerdauer 106 in Sekunden gebildet.
  • Die Induktivität L(t) lässt sich dabei über folgende Formel bestimmen: L(t) = (UBatt – I(t)Spule·RSpule)/dISpule/dt (2)
  • Dabei ist UBatt die Versorgungsspannung bzw. Bordspannung im Fahrzeug, ISpule der Spulenstrom durch die Magnetspule 21 und R der ohmsche Spulenwiderstand. Die Batteriespannung, der Spulenstrom sowie der Spulenwiderstand können in der Steuerund Auswerteeinheit 70 bestimmt werden.
  • Das Auswerteverfahren läuft in vier Schritten ab. Im ersten Schritt wird davon ausgegangen, dass sobald das Verhältnis aus momentaner Induktivität L(t) zu gemittelter Induktivität Lavg (= relative Induktivität 102 Lrel(t)) einen ersten Schwellwert 108 überschreitet, hier als Beispiel der Wert 2,5, der Anker der Membranpumpe 20 aus 1 sich in Bewegung gesetzt hat.
  • Mittels einer linearen Extrapolation wird im zweiten Schritt ein erster Schätzwert 109 für einen Bewegungsbeginn berechnet, indem eine Gerade durch den Schnittpunkt der Kurve für die relative Induktivität 102 Lrel(t) mit dem ersten Schwellwert 108 und einem Schnittpunkt der Kurve für die relative Induktivität 102 Lrel(t) mit einem zweiten Schwellwert 107, der unter dem ersten Schwellwert 108 liegt, hier als Beispiel der Wert 1,5, bestimmt und als erster Schätzwert 109 für den Zeitpunkt des Bewegungsbeginns der Schnittpunkt der Geraden mit dem Funktionswert 1 ermittelt wird.
  • Im nächsten Schritt wird, ausgehend von diesem ersten Schätzwert 109 für den Loslaufpunkt überprüft, ob die relative Induktivität 102 Lrel(t) in der Nähe vom Wert 1 liegt. Dazu wird ein Qualitätsbewertungsbereich 110, der zeitlich vor dem ersten Schätzwert 109 liegt definiert und dessen vorgebbare Grenzen nahe dem Wert 1 liegen. Liegt die am Schätzwert 109 ermittelte relative Induktivität 102 Lrel(t) innerhalb dieses Qualitätsbewertungsbereichs 110, kann der exakte Loslaufpunkt (BMP) 111 bestimmt werden. Liegt die ermittelte relative Induktivität 102 Lrel(t) außerhalb dieses Qualitätsbewertungsbereichs 110, wird die Induktivitätsberechnung mit einem angepassten Widerstand R wiederholt.
  • Im letzten Schritt wird, ausgehend von der am ersten Schätzwert 109 ermittelten relativen Induktivität 102 Lrel(t), auf der Kurve der relativen Induktivität 102 Lrel(t) rückwärts zum Beginn der Auswertung gehend der Punkt gesucht, bei dem die relative Induktivität 102 Lrel(t) den Wert 1 erreicht. Dieser Zeitpunkt wird dann als Bewegungsbeginn (BMP) 111 definiert.
  • Mit dem ermittelten Bewegungsbeginn (BMP) 111 kann in einem nachfolgenden Schritt eine Berechnung des Druckes erfolgen, wobei gegenüber dem Stand der Technik eine erhöhte Genauigkeit erzielt werden kann.
  • 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 19607073 A1 [0007, 0008]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • WEISSWELLER in CIT (72), Seite 441–449, 2000 [0007]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Erkennung eines Bewegungsbeginns eines elektromechanischen Aktuators, welcher mittels mindestens einer Magnetspule (21) angetrieben wird, wobei der Aktuator Teil einer hydraulischen Komponente, wie einer Magnetpumpe oder einem Magnetventil ist, wobei ein Bewegungsbeginn (111) des Aktuators mittels Auswertung eines Stroms, welcher durch die Magnetspule (21) fließt, und dessen zeitliche Ableitungen ermittelt und anhand von Tabellenwerten oder Kennlinien in Abhängigkeit von weiteren Kenngrößen mit dem ermittelten Bewegungsbeginn (111) ein Druck bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Bewegungsbeginnes (111) eine relative Induktivität (102) aus einem zeitlichen Induktivitätsverlauf bestimmt und ein zeitlicher Verlauf der relativen Induktivität (102) ausgewertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der relativen Induktivität (102) in einem mehrstufigen Prozess erfolgt, bei dem nach einer ersten Bewegungsdetektion zunächst ein erster Schätzwert (109) für einen Loslaufzeitpunk (111) bestimmt und nach einer Plausibilisierungsprüfung, von dem ersten Schätzwert (109) ausgehend, eine finale Bestimmung des Bewegungsbeginnes (111) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Bewegung detektiert wird, wenn der Wert der relativen Induktivität (102) einen ersten Schwellwert (108) überschreitet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Extrapolation der erste Schätzwert (109) für den Bewegungsbeginn (111) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gerade durch den Schnittpunkt der Kurve für die relative Induktivität (102) mit dem ersten Schwellwert (108) und einem Schnittpunkt der Kurve für die relative Induktivität (102) mit einem zweiten Schwellwert (107), der unter dem ersten Schwellwert (108) liegt, bestimmt und als erster Schätzwert (109) für den Zeitpunkt des Bewegungsbeginns der Schnittpunkt der Geraden mit dem Funktionswert 1 ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Plausibilitätsprüfung ein Qualitätsbewertungsbereich (110) der zeitlich vor dem ersten Schätzwert 109 liegt definiert wird, dessen Grenzen nahe dem Wert 1 liegen, wobei der exakte Bewegungsbeginn (111) ermittelt wird, wenn die am ersten Schätzwert (109) ermittelte relative Induktivität (102) innerhalb dieses Qualitätsbewertungsbereichs (110) liegt und wobei eine Induktivitätsberechnung mit einem angepassten Widerstand wiederholt wird, wenn die am ersten Schätzwert (109) ermittelte relative Induktivität (102) außerhalb dieses Qualitätsbewertungsbereichs (110) liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur exakten Ermittlung des Bewegungsbeginn (111), ausgehend von der am ersten Schätzwert (109) ermittelten relativen Induktivität (102), auf der Kurve der relativen Induktivität (102) rückwärts zum Beginn der Auswertung gehend der Punkt gesucht wird, bei dem die relative Induktivität (102) den Wert 1 erreicht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Induktivität (102) als Quotient aus einer aktuell ermittelten Induktivität der Magnetspule (21) und einer Durchschnittsinduktivität, welche über einen Auswertezeitraum bestimmt wird, berechnet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte (108, 107) und/ oder die Grenzen des Qualitätsbewertungsbereichs (110) vorgebbar sind und an die Betriebsbedingungen angepasst werden können.
  10. Verwendung des Verfahrens gemäß den zuvor genannten Ansprüchen zur Bestimmung des Druckes in einem Dosiersystem (1), mit dem eine Harnstoff-Wasser-Lösung als Reduktionsmittel in einen Abgaskanal (41) einer Brennkraftmaschine eingebracht wird, welcher in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Einbringort der Harnstoff-Wasser-Lösung einen SCR-Katalysator (50) aufweist, wobei der Aktuator Bestandteil einer Membranpumpe (20) ist, welche zur Förderung der Harnstoff-Wasser-Lösung in dem Dosiersystem (1) verwendet wird.
  11. Vorrichtung zur Erkennung eines Bewegungsbeginns eines elektromechanischen Aktuators, welcher mittels mindestens einer Magnetspule (21) angetrieben wird, wobei der Aktuator Teil einer hydraulischen Komponente, wie einer Magnetpumpe oder einem Magnetventil, ist, wobei zur Auswertung eines Bewegungsbeginns (111) des Aktuators eine Steuer- und Auswerteeinheit (70) vorgesehen ist, mit der ein Strom, der durch die Magnetspule (21) fließt, und dessen zeitliche Ableitungen ermittelt werden und anhand von Tabellenwerten oder Kennlinien in Abhängigkeit von weiteren Kenngrößen mit dem ermittelten Bewegungsbeginn (111) ein Druck bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (70) Berechnungseinheiten, Komparatoren und Speichereinheiten zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 aufweist.
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