-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die elektrische Ansteuerung bzw. Erregung von Einspritzventilen für Verbrennungskraftmaschinen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum elektrischen Ansteuern eines Spulenantriebs eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine in einem nichtlinearen Betriebsbereich des Einspritzventils. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Motorsteuerung sowie ein Computerprogramm zum Durchführen dieses Verfahrens.
-
Moderne Verbrennungskraftmaschinen stellen ein breites Leistungsband zur Verfügung. Um dies zu erreichen, werden Einspritzventile zur Steuerung von Kraftstoffvolumenströmen in die Brennkammer(n) der betreffenden Verbrennungskraftmaschine benutzt, um einerseits bei großer Leistungsanforderung der Brennkammer eine sehr große Menge an Kraftstoff zur Verfügung zu stellen, und um andererseits bei geringer Leistungsanforderung nur geringe Mengen an Kraftstoff einzuspritzen. Dafür müssen diese Einspritzventile in einem sehr breiten Betriebsbereich sehr genau arbeiten.
-
Der Betriebsbereich von solchen Einspritzventilen zeichnet sich durch ihre kraftstoffdruckabhängigen und ihre ansteuerzeitabhängigen Mengenkennlinien aus, welche die eingespritzte Kraftstoffmenge als Funktion des Kraftstoffdrucks bzw. als Funktion der Ansteuerzeit beschreiben. Eine solche Mengenkennlinie lässt sich bei Einspritzventilen, bei denen die Ventilnadel im offenen Zustand eine definierte Endposition annehmen kann, in zwei Betriebsbereiche unterteilen: Ein linearer Betriebsbereich und ein nichtlinearer Betriebsbereich.
-
Der lineare Betriebsbereich ist dadurch gekennzeichnet, dass sich bei konstantem Kraftstoffdruck am Einspritzventil die zugemessene Kraftstoffmenge, ggf. unter Berücksichtigung eines Offsets, proportional mit der Ansteuerdauer ändert. Da die Ventilnadel über weite Bereiche zwischen dem Beginn des Öffnens und dem Ende des Schließens des Einspritzventils eine definierte Position annimmt, lässt sich das Einspritzventil in diesem Betriebsbereich sehr genau betreiben.
-
Im nichtlinearen Betriebsbereich ist dies nicht der Fall. Deshalb ändert sich hier die zugemessene Menge an Kraftstoff nicht proportional zu der Ansteuerdauer. Der nichtlineare Betriebsbereich selbst lässt sich in zwei Betriebsbereich unterteilen: In einen Übergangsbetriebsbereich und in einen ballistischen Betriebsbereich.
-
Der Übergangsbetriebsbereich ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel ihre definierte Endposition, welche sie im linearen Betriebsbereich erreicht und in der sie im linearen Betriebsbereich für eine gewisse Zeitspanne verharrt, nicht erreicht oder dass die Ventilnadel in der definierten Endposition beispielsweise infolge eines Prellens an einem Endanschlag nicht ausreichend lange verharrt. In dem Übergangsbetriebsbereich ändert sich die zugemessene Kraftstoffmenge nicht oder die zugemessene Kraftstoffmenge ändert sich sogar umgekehrt proportional zu der Ansteuerdauer.
-
Der ballistische Betriebsbereich ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel während der gesamten Zeitdauer zwischen Öffnungsbeginn und Ende des Schließens die definierte Position, welche sie im linearen Betriebsbereich annimmt, nicht erreicht und auch in keiner anderen definierten Position verharrt. Dadurch ist die Mengenkennlinie, welche die eingespritzte Kraftstoffmenge als Funktion der Ansteuerdauer beschreibt, im Allgemeinen deutlich steiler als im linearen Betriebsbereich. Das Einspritzventil lässt sich in dem ballistischen Betriebsbereich im Vergleich zu dem linearen Betriebsbereich nur mit deutlich größeren Abweichungen betreiben. Außerdem führen hier Einspritzventil-individuelle Exemplarstreuungen zu besonders starken Mengenabweichungen.
-
Das breite Leistungsband von modernen Verbrennungskraftmaschinen macht es jedoch erforderlich, dass Einspritzventile auch im ballistischen Betriebsbereich stabil und mit einer hohen Mengengenauigkeit betrieben werden können.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mengengenauigkeit von Einspritzventilen insbesondere für kleine Mengen an einzuspritzendem Kraftstoff zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, weitere Merkmale und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch für die Motorsteuerung sowie für das Computerprogramm, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung dieser Erfindung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum elektrischen Ansteuern eines Spulenantriebs eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine in einem nichtlinearen Betriebsbereich des Einspritzventils beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) Auswählen einer vorgegebenen Menge an Kraftstoff, welche in eine Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden soll, (b) Bestimmen (i) einer elektrischen Ansteuerdauer des Spulenantriebs und (ii) einer Vormagnetisierung eines magnetischen Ankers des Spulenantriebs, wobei die Kombination aus bestimmter elektrischer Ansteuerdauer und bestimmter Vormagnetisierung zum Einspritzen der vorgegebenen Menge an Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine führt, und (c) elektrisches Ansteuern des Spulenantriebs mit der bestimmten elektrischen Ansteuerdauer und der bestimmten Vormagnetisierung.
-
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine geeignete Vormagnetisierung eines magnetischen Ankers des Spulenantriebs eines Einspritzventils die Öffnungscharakteristik des Einspritzventils in Hinblick auf die Geschwindigkeit des Öffnens des Einspritzventils verändert werden kann und somit neben der Zeitdauer ti der elektrischen Ansteuerung ein weiterer Parameter (nämlich die Vormagnetisierung des magnetischen Ankers) zur Verfügung steht, welcher dazu verwendet werden kann, eine vorgegebene Menge an einzuspritzenden Kraftstoff möglichst genau zu erreichen.
-
Die Möglichkeit der Beeinflussung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt sich dabei aus dem von den Erfindern erkannten Umstand, dass das Ausmaß der Vormagnetisierung einen Einfluss darauf hat, wie groß bei einer vorgegebenen Zeitdauer ti der elektrischen Ansteuerung die tatsächlich eingespritzte Menge an Kraftstoff ist. Die Abhängigkeit der tatsächlich eingespritzten Menge an Kraftstoff beruht in diesem Zusammenhang insbesondere darauf, dass mit einer geeigneten Vormagnetisierung des magnetischen Ankers eine schnellere Öffnungscharakteristik des Einspritzventils erreicht werden kann, bei der sich die Ventilnadel des Einspritzventils schneller aus ihrer Schließposition in Richtung ihrer Öffnungsposition bewegt. Dadurch ergeben sich im Ergebnis bei einer Vormagnetisierung ein größeres Nadelhubintegral und damit auch eine größere Kraftstoff-Einspritzmenge als ohne eine Vormagnetisierung.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass das hier beschriebene Verfahren nicht auf sog. Direkteinspritzventile beschränkt ist, mittels welchen der Kraftstoff unmittelbar in die Brennkammer bzw. in den entsprechenden Zylinder der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren kann auch mit Einspritzventilen durchgeführt werden, welche den Kraftstoff in einen Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine einspritzen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die bestimmte elektrische Ansteuerdauer des Spulenantriebs und/oder die bestimmte Vormagnetisierung des magnetischen Ankers derart dimensioniert, dass das Einspritzventil in dem ballistischen Betriebsbereich betrieben wird. Insbesondere sind die bestimmte elektrische Ansteuerdauer und/oder die bestimmte Vormagnetisierung so gewählt, dass mit hoher Zuverlässigkeit ausgeschlossen werden kann, dass das Einspritzventil in dem sog. Übergangsbetriebsbereich betrieben wird, in dem sich, wie vorstehend beschrieben, die zugemessene Kraftstoffmenge nicht oder sich sogar umgekehrt proportional zu der Ansteuerdauer ändert und somit ein stabiler Betrieb des Einspritzventil in der Praxis äußerst schwierig oder sogar unmöglich ist. In dem ballistischen Betriebsbereich erreicht, wie ebenfalls vorstehend beschrieben, die Ventilnadel des Einspritzventils zu keinem Zeitpunkt die definierte Schließposition. Auch wenn in dem ballistischen Betriebsbereich die Mengenkennlinie, welche die eingespritzte Kraftstoffmenge als Funktion der Ansteuerdauer beschreibt, im Allgemeinen deutlich steiler ist als im linearen Betriebsbereich, ist im Gegensatz zu dem Übergangsbetriebsbereich ein stabiler Betrieb des Einspritzventils zumindest dann möglich, wenn als weiterer Parameter zur Ansteuerung des Einspritzventils die Vormagnetisierung in geeigneter Weise gewählt wird.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die bestimmte Vormagnetisierung derart gewählt, dass sich in einem Kennliniendiagramm, bei dem auf der Abszisse die elektrische Ansteuerdauer und auf der Ordinate das zu der eingespritzten Kraftstoffmenge proportionale Nadelhubintegral des Einspritzventils aufgetragen sind, die Kraftstoffmenge, die bei der bestimmten elektrischen Ansteuerdauer des Spulenantriebs eingespritzt wird, zumindest annähernd auf einer Verlängerung des für größere Ansteuerdauern linearen Verlaufs der Kennlinie (Einspritzmasse als Funktion der Ansteuerdauer) des Einspritzventils in dem Kennliniendiagramm liegt. Dies hat den Vorteil, dass durch die Kombination aus bestimmter elektrischer Ansteuerdauer und bestimmter Vormagnetisierung das Einspritzventil so betrieben wird, dass im Ergebnis die lineare Kennlinie des Einspritzventils bei geringen Kraftstoff-Einspritzmengen bis in den nichtlinearen Betriebsbereich des Einspritzventils verlängert werden kann.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Bestimmen der elektrischen Ansteuerdauer des Spulenantriebs ein Auswählen der elektrischen Ansteuerdauer des Spulenantriebs aus einer Vielzahl an vorgegebenen diskreten elektrischen Ansteuerdauern auf. Das beschriebene Verfahren kann somit auf vorteilhafte Weise mit Motorsteuerungen durchgeführt werden, welche lediglich eine quasikontinuierliche Auswahl an elektrischen Ansteuerdauern zur Verfügung stellen. Beispielsweise kann die Gesamtheit von zur Verfügung stehenden Ansteuerdauern ein Zeitspannenraster sein, wobei sich jede mögliche Ansteuerdauer aus einem ganzzahligen Vielfachen von einer Grundzeitspanne, beispielsweise 5µs, ergibt. Dies bedeutet, dass eine zu bestimmende Ansteuerdauer nur mit einer begrenzten Genauigkeit eingestellt werden kann. Durch eine geeignete Wahl der Vormagnetisierung des magnetischen Ankers des Einspritzventils kann jedoch erreicht werden, dass trotz der durch das Zeitspannenraster vorgegebenen Einschränkung hinsichtlich der Wahl einer möglichen geeigneten Ansteuerdauer die Kombination aus Ansteuerdauer und Vormagnetisierung zu einer Kraftstoffeinspritzmenge führt, welche mit hoher Genauigkeit dem aktuellen Fahrerwunsch nach einer kleinen Kraftstoffeinspritzmenge entspricht.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Vormagnetisierung des magnetischen Ankers des Spulenantriebs unter Berücksichtigung einer Restmagnetisierung des magnetischen Ankers bestimmt, welche aus zumindest einem vorangegangenen Einspritzvorgang resultiert. Anschaulich ausgedrückt bedeutet dies, dass bei der Bestimmung bzw. der Einstellung der Vormagnetisierung die Magnetisierungshistorie des magnetischen Ankers berücksichtigt wird. Falls nämlich unter Umständen bereits eine gewisse Vormagnetisierung durch ein zeitlich vorher stattfindendes Ereignis besteht, so kann die von dem vorherigen Ereignis stammende Restmagnetisierung bei der Ausführung des Ansteuerprofils zur Vormagnetisierung berücksichtigt werden.
-
Dadurch wird die Mengengenauigkeit der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge weiter verbessert. Die Stärke der Restmagnetisierung kann durch geeignete elektrische Testbeaufschlagungen des Spulenantriebs eines Einspritzventils beispielsweise in einem Motorteststand und insbesondere in einem Trockenmessstand für Einspritzventile bestimmt werden.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Stärke der Vormagnetisierung eine Funktion der elektrischen Ansteuerdauer. Dies hat den Vorteil, dass nicht die Werte von zwei voneinander unabhängigen Parametern bestimmt werden müssen, um eine genaue Mengenzumessung an Kraftstoff im Kleinstmengenbereich zu realisieren. Im Ergebnis genügt vielmehr die Bestimmung eines einzigen freien Parameterwertes (z.B. die zeitliche Länge der Ansteuerdauer). Der andere Parameterwert (z.B. die Stärke der Vormagnetisierung) ergibt sich unmittelbar aus der genannten Funktion, welche beispielsweise in einem Speicher einer Motorsteuerung für das individuell verwendete Einspritzventil oder für den jeweiligen Typ des verwendeten Einspritzventils hinterlegt sein kann.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass auch die Ansteuerdauer eine weitere Funktion der Vormagnetisierung sein kann, wobei die weitere Funktion die Umkehrfunktion der o.g. Funktion ist.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Bestimmen eines Stromanstiegsgradienten für die elektrische Ansteuerung des Spulenantriebs, wobei die Kombination aus bestimmter elektrischer Ansteuerdauer, bestimmter Vormagnetisierung und bestimmten Stromanstiegsgradienten zum Einspritzen der vorgegebenen Menge an Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine führt, und (b) ein elektrisches Ansteuern des Spulenantriebs mit der bestimmten elektrischen Ansteuerdauer, der bestimmten Vormagnetisierung und dem bestimmten Stromanstiegsgradienten.
-
Unter dem Begriff Stromanstiegsgradienten ist in diesem Zusammenhang die zeitliche Ableitung der Stromstärke durch den Spulenantrieb als Funktion der Zeit zu verstehen. Je größer dieser Stromanstiegsgradient ist, desto schneller erreicht die Stromstärke durch den Spulantrieb einen vorgegebenen Maximalwert. Dieser Maximalwert kann beispielsweise der Maximalstrom sein, welcher in bekannter Weise während einer sog. Boostphase auftritt.
-
Durch die hier beschriebene Verwendung bzw. Variation eines geeigneten Stromanstiegsgradienten kann erreicht werden, dass bei dem nächsten Einspritzvorgang die tatsächlich eingespritzte Menge an Kraftstoff noch genauer der vorgegebenen Menge an Kraftstoff entspricht.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung zum elektrischen Ansteuern eines Spulenantriebs eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine in einem nichtlinearen Betriebsbereich des Einspritzventils beschrieben. Die beschriebene Motorsteuerung ist derart konfiguriert, um das vorstehende Verfahren auszuführen.
-
Der beschriebenen Motorsteuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das vorstehend beschriebene Verfahren ohne zusätzliche Hardware wie beispielsweise besondere Sensoren oder Aktoren ausgeführt werden kann. Es ist lediglich erforderlich, eine ohnehin bereits vorhandene Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine dahingehend zu modifizieren, dass diese eine Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens veranlasst. Die Modifizierung der Motorsteuerung kann beispielsweise mittels einer geeigneten Programmierung erfolgen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum elektrischen Ansteuern eines Spulenantriebs eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine in einem nichtlinearen Betriebsbereich des Einspritzventils beschrieben. Das beschriebene Computerprogramm ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
-
Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
-
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blue-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher / Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.
-
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Motorsteuerung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
-
2 zeigt für verschiedene elektrische Ansteuerungen eines Spulenantriebs eines Einspritzventils die entsprechenden Verläufe der Position bzw. des Hubs einer Ventilnadel des Einspritzventils.
-
3 zeigt für verschiedene elektrische Ansteuerungen eines Spulenantriebs eines Einspritzventils die Nadelhubintegrale im nichtlinearen und im linearen Betriebsbereich sowie eine fiktive zu kurzen Ansteuerdauern hin verlängerte Mengenkennlinie, welche im Betrieb des Einspritzventils durch eine geeignete Kombination aus einer bestimmten elektrischen Ansteuerdauer und einer bestimmten Vormagnetisierung eines magnetischen Ankers des Spulenantriebs erreicht werden kann.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Motorsteuerung 100 für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Motorsteuerung 100 ist zum Durchführen des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zum elektrischen Ansteuern eines Spulenantriebs eines Einspritzventils der Verbrennungskraftmaschine in einem nichtlinearen Betriebsbereich des Einspritzventils eingerichtet.
-
2 zeigt für verschiedene elektrische Ansteuerungen eines Spulenantriebs eines Einspritzventils die entsprechenden Verläufe der Position bzw. des Hubs einer Ventilnadel des Einspritzventils als Funktion der Zeit. Die Position bzw. der Hub einer Ventilnadel als Funktion der Zeit werden auch als Nadelpositionsverlauf oder Nadelhubverlauf bezeichnet.
-
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Form der elektrischen Ansteuerung des Spulenantriebs des Einspritzventils derart variiert, dass unterschiedliche Vormagnetisierungen eines magnetischen Ankers des Spulenantriebs erzeugt werden. Damit wird in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer der Kraftaufbau zur Beschleunigung des magnetischen Ankers und damit der Nadel des Einspritzventils beim Öffnen verändert. Dies führt zu einem verschobenen Öffnungszeitpunkt und einer veränderten Steigung der Öffnungsflanke.
-
Der mit "A" bezeichnete Nadelhubverlauf stellt die Position der Ventilnadel als Funktion der Zeit dar, welcher sich ohne eine Vormagnetisierung des magnetischen Ankers ergibt. Der mit "B" bezeichnete Nadelhubverlauf stellt die Position der Ventilnadel als Funktion der Zeit dar, welcher sich mit einer geringen Vormagnetisierung des magnetischen Ankers ergibt. Der mit "C" bezeichnete Nadelhubverlauf stellt die Position der Ventilnadel als Funktion der Zeit dar, welcher sich mit einer vergleichsweise hohen Vormagnetisierung des magnetischen Ankers ergibt. Es ist zu erkennen, dass bei größer werdender Vormagnetisierung der Spulenantrieb des Einspritzventils schneller auf seine elektrische Ansteuerung reagiert als bei einer kleineren Vormagnetisierung. Bei einer genaueren Betrachtung von 2 stellt man ferner fest, dass das Integral über den Nadelhubverlauf, welches mit der Menge an eingespritztem Kraftstoff korreliert, mit größer werdenden Vormagnetisierung etwas größer wird, so dass auch die eingespritzte Kraftstoffmenge mit zunehmender Vormagnetisierung etwas ansteigt.
-
3 zeigt in einem sog. Nadelhubflächendiagramm des Einspritzventils für verschiedene elektrische Ansteuerungen eines Spulenantriebs eines Einspritzventils die Nadelhubintegrale sowohl im nichtlinearen Betriebsbereich als auch im linearen Betriebsbereich. Die Nadelhubfläche entspricht der über die Zeit integrierten in 2 dargestellten Nadelhubkurve während eines Ansteuerereignisses des Einspritzventils. Der Nadelhub korreliert in bekannter Weise über eine Übertragungsfunktion mit der Durchflussrate durch das Einspritzventil. Daher korreliert die Nadelhubfläche über eine weitere Übertragungsfunktion mit der zugemessenen Menge an Kraftstoff.
-
Die entsprechenden Nadelhubflächenkennlinien, die sich aus den in 2 dargestellten Nadelhubkurven ergeben, sind auch in 3 mit "A", "B" bzw. "C" gekennzeichnet. In 3 ist auf der Abszisse die Zeitdauer ti der elektrischen Ansteuerung des Spulenantriebs des Einspritzventils aufgetragen. Auf der Ordinate ist der Wert für das jeweilige Nadelhubintegral aufgetragen.
-
Wie aus 3 ersichtlich, wird beim Übergang zwischen verschiedenen Nadelhubverläufen (Kurven "A", "B", "C" in 2), welche unterschiedlichen Vormagnetisierungen zugeordnet sind, das elektrische Ansteuerprofil in der Art verändert, dass sich parallel verschobene Nadelhubflächenkennlinien (Kurven "A", "B", "C" in 3) ergeben. Damit entstehen entsprechende Kraftstoffmengen-Kennlinien, welche verglichen zu der Referenzkurve "A" in 3 eine Verlängerung des linearen Betriebsbereiches in den ballistischen Betriebsbereich des Einspritzventils ergeben. Diese verlängerte lineare und virtuelle Nadelhubflächenkennlinie, welche in 3 mit "D" gekennzeichnet ist, hat im nichtlinearen Betriebsbereich eine deutlich flachere Steigung als die einzelnen Nadelhubflächenkennlinien in deren ballistischen Bereichen. Bei Betrieb des Einspritzventils wird erfindungsgemäß der Spulenantrieb des Einspritzventils mittels einer geeigneten Kombination aus elektrischer Ansteuerdauer des Spulenantriebs und Vormagnetisierung des magnetischen Ankers des Spulenantriebs so angesteuert, dass der Betriebspunkt des Einspritzventils in seinem ballistischen Betriebsbereich möglichst genau auf der virtuellen Nadelhubflächenkennlinie "D" befindet.
-
Eine Regelabweichung die sich als Fehler ∆t in der Ansteuerdauer des Einspritzventils äußert, führt auf der verlängerten linearen virtuellen Nadelhubflächenkennlinie "D" zu einer sehr viel geringeren Abweichung ∆x(D) in der Nadelhubfläche und somit zu einer geringeren Abweichung in der zugemessenen Kraftstoffmenge als bei Betrieb des Einspritzventils auf der ursprünglichen Kurve "C", bei der ein Fehler ∆t in der Ansteuerdauer zu einer deutlich größeren Abweichung ∆x(C) in der Nadelhubfläche führt. Für eine wenig fehleranfällige Kraftstoffzumessung wird das Einspritzventil also anstatt ausschließlich auf einer der Kurven "A", "B" oder "C" auf der neuen Kennlinie "D" betrieben. Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird der Spulenantrieb mittels einer geeigneten Kombination aus elektrischer Ansteuerdauer und Vormagnetisierung des magnetischen Ankers des Spulenantriebs so betrieben, dass der Betriebspunkt des Einspritzventils möglichst genau auf der Kurve "D" liegt. Exemplarstreuungen im Ansprechverhalten verschiedener Einspritzventile, welche sich auf die zugemessene Menge an Kraftstoff auswirken, können dadurch minimiert werden.
-
Anschaulich ausgedrückt erfolgt die Darstellung der Nadelhubflächenkennlinien "A", "B", "C" und ggf. weiterer Nadelhubflächenkennlinien durch eine geeignete Änderung des Profils der elektrischen Ansteuerung des Spulenantriebs. Eine kontinuierliche Änderung des Ansteuerprofils ergibt dann die Kurve "D". Geeignete Anpassungsparameter hierzu sind z.B. eine in Höhe und Zeit variable Vormagnetisierung als Funktion der Ansteuerdauer. Desweiteren kann je nach speziellem Anwendungsfall eine Variation des Stromanstiegsgradienten verwendet werden. Auch eine Kombination dieser Verfahren ist denkbar. Entscheidend ist hierbei lediglich, dass eine zeitlich schnellere Magnetisierung und/oder eine Vormagnetisierung erfolgt.
-
Bei dem hier beschriebenen Verfahren können für eine ausreichende Anzahl von Einspritzventilen die individuellen Mengenkennlinien mit einer Variation des Ventilansteuerprofils in einem Motormessstand und insbesondere in einem sog. Trockenmessstand gemessen werden. Für jedes Ansteuerprofil der Einspritzventile wird die mittlere Mengenkennlinie (Kurven A, B, C, …) gebildet. Daraus ergibt sich für die gemessenen Einspritzventile eine Schar von ansteuerprofilabhängigen Mengenkennlinien.
-
Beim Betrieb der gemessenen und baugleichen Ventile wird das Ansteuerprofil dann in der Art variiert, dass sich die Einspritzventil-Arbeitspunkte jeweils (a) auf der linear verlängerten Kennlinie "D" befinden und (b) auf den ansteuerprofilindividuellen Kurven in einem stabilen Arbeitspunkt, auch bei Betrieb im ballistischen Bereich, befinden.
