DE102013207162B4 - Verfahren und Datenverarbeitungseinrichtung zum Reduzieren eines Einschaltstroms für ein Ventil einer Hochdruckpumpe - Google Patents

Verfahren und Datenverarbeitungseinrichtung zum Reduzieren eines Einschaltstroms für ein Ventil einer Hochdruckpumpe Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Reduzieren eines Einschaltstroms zum Schlie-ßen eines hydraulischen Ventils (6) mit einem Schließkörper (11), der von einem elektrischen Aktuator (14) zum Schließen des Ventils (6) betätigbar ist, für eine Hochdruckpumpe (1) zum Fördern von Kraftstoff in einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, das Verfahren folgende Schritte umfassend:- Anlegen des Einschaltstroms an den Aktuator (14);- Erfassen eines ersten Verlaufs eines im Aktuator (14) induzierten Stroms, welcher durch eine weitere Ankerbewegung des Schließkörpers (11) hervorgerufen wird;- Änderung des Einschaltstroms durch Erhöhen oder Verringern des Einschaltstroms;- Erfassen eines zweiten Verlaufs eines im Aktuator (14) induzierten Stroms, welcher durch Schließkörpers hervorgerufen wird;- Vergleichen des ersten Stromverlaufs mit dem zweiten Stromverlauf;- Bestimmen eines Schwellenwertes des Einschaltstroms bei dem das Ventil (6) noch schließt durch Wiederholen der oben beschriebenen Verfahrensschritte, bis mindestens zwei induzierte Stromverläufe signifikant verschieden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Reduzieren eines Einschaltstroms für ein hydraulisches Ventil einer Druckpumpe.
  • Hydraulische Ventile werden beispielsweise für Hochdruckpumpen zur Förderung von Kraftstoff in Speichereinspritzsystemen in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen benötigt.
  • Derartige Ventile unterliegen starken Beanspruchungen, insbesondere wenn sie Dauerbelastungen ausgesetzt sind, wie dies in Hochdruckpumpen der Fall sein kann. Typischerweise wirken in Hochdruckpumpen Drücke von 2000 bar oder mehr. Aus diesem Grund werden hohe Anforderungen an die Ventile in solchen Pumpen gestellt.
  • Häufig werden die Ventile mittels elektrischer Aktuatoren geschlossen, die dafür mit einem Einschaltstrom beaufschlagt werden. Eine Bestromung des Aktuators bewirkt, dass ein Dichtelement auf einen Ventilsitz gedrückt wird. In einem stromlosen Zustand des Aktuators wird das Ventil durch eine Rückstellkraft einer Feder wieder geöffnet.
  • Falls der Einschaltstrom während des Betriebs zu niedrig gewählt wird, kann es dazu führen, dass das Ventil nicht mehr vollständig geschlossen wird. Um sicherzustellen, dass nach Berücksichtigung von Bauteiltoleranzen alle produzierten Ventile vollständig schließen und somit ein ausreichender Druck in der Hochdruckpumpe aufgebaut werden kann, wird der Einschaltstrom deshalb relativ hoch eingestellt. Dies hat jedoch zur Folge, dass das Dichtelement mit einer relativ hohen Geschwindigkeit auf den Ventilsitz trifft, und dass eine Schließkraft des Ventils relativ hoch ist. Die relativ hohe Auftreffgeschwindigkeit führt zu störenden Geräuschen im Betrieb, während die relativ hohe Schließkraft zu einem erhöhten Verschleiß am Ventilsitz führt.
  • In der Druckschrift DE 10 2008 054 702 A1 ist ein Verfahren offenbart, bei dem die genannten störenden Geräusche zumindest teilweise reduziert werden. Zu diesem Zweck wird der Einschaltstrom am Aktuator verringert und gleichzeitig wird ein Ist-Druckwert in einem Druckspeicher mit einem Soll-Druckwert verglichen. Wenn die Abweichung des Ist-Druckwerts vom Soll-Druckwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, ist ein Ausfallstromwert erreicht, bei dem das Ventil nicht mehr schließt. Der Ausfallstromwert wird um einen Sicherheitsoffset erhöht um sicherzustellen, dass das Ventil wieder zu schließen vermag.
  • Wie sich heraus gestellt hat, ist es bei Verfahren dieser Art jedoch schwierig, den Druck im Druckspeicher genau zu ermitteln. Der Druck im Druckspeicher unterliegt Schwankungen z.B. aufgrund eines Einspritzens des Kraftstoffs in die Brennkraftmaschine, eines möglichen Systemlecks oder eines Druckreglereingriffs. Deswegen müsste dieser Druck mit hoher zeitlicher Auflösung vermessen werden, um zu erkennen, ob das Ventil noch schließt oder nicht.
  • Weiterhin ist in der DE 10 2010 039 832 A1 ein Verfahren zum Erkennen eines Schließpunkts eines hydraulischen Ventils offenbart.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zum Verringern des Einschaltstroms bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch und durch eine Vorrichtung sowie ein Computerprogramm gemäß den unabhängigen Nebenansprüchen der vorliegenden Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche und den Anführungsbeispielen.
  • Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Einschaltstrom zum Schließen eines hydraulischen Ventils für eine Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine reduziert. Das Ventil weist einen Schließkörper auf, der von einem elektrischen Aktuator zum Schließen des Ventils betätigbar ist.
  • Zunächst wird ein Einschaltstrom an den Aktuator angelegt. Danach wird ein erster Verlauf eines im Aktuator induzierten Stroms, welcher durch eine Ankerbewegung des Schließkörpers hervorgerufen wird, erfasst.
  • Wenn das Ventil durch eine Betätigung des Aktuators vollständig schließt, führt der Schließkörper eine maximale Ankerbewegung durch. Der im Aktuator induzierte Strom weist dann einen bestimmten Stromverlauf auf. Falls der Einschaltstrom zu niedrig ist, um das Ventil zu schließen, wird der Schließkörper eine verminderte Ankerbewegung durchführen. Der induzierte Stromverlauf bei einer verminderten Ankerbewegung ist ein anderer als bei einer maximalen Ankerbewegung. Die Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, dass ein im Aktuator induzierter Strom eines geschlossenen Ventils einen anderen zeitlichen Verlauf aufweist als ein im Aktuator induzierter Strom eines nicht-geschlossenen Ventils.
  • In einem nächsten Schritt wird der Einschaltstrom durch Erhöhen oder Verringern des Einschaltstroms geändert, wonach ein zweiter Verlauf eines im Aktuator induzierten Stroms, welcher durch die Ankerbewegung des Schließkörpers hervorgerufen wird, erfasst wird. Der erste Stromverlauf wird mit dem zweiten Stromverlauf verglichen. Die oben beschriebenen Verfahrensschritte werden wiederholt, bis mindestens zwei induzierte Stromverläufe signifikant verschieden sind.
  • Die Stromverläufe können dann signifikant verschieden im Sinne der vorliegenden Anmeldung sein, wenn ein Stromverlauf, bei welchem das Ventil noch schließt, mit mindestens 99% Wahrscheinlichkeit von einem Stromverlauf, bei welchem das Ventil nicht mehr schließt, unterschieden werden kann. Um zwei Stromverläufe miteinander zu vergleichen, kann die Differenz zweier bekannter Stromverläufe gebildet werden. Für zwei Stromverläufe bei einem sich schließenden Ventil (bzw. bei einem sich nicht-schließenden Ventil) ist der Differenzbetrag klein. Für zwei unterschiedliche Signalverläufe, d.h. der Differenzbetrag bei einem sich schließenden und nicht-schließenden Ventil ist deutlich größer. Aus dieser Abweichung kann ein zuverlässiges Maß oder signifikantes Maß entwickelt werden. Weitere Signalvergleichsverfahren mit welchen Signale als signifikant verschieden erkannt werden, sind im Stand der Technik bekannt.
  • Zu jedem der sich signifikant unterscheidenden, induzierten Stromverläufe gibt es einen dazugehörigen Einschaltstrom. Ein Schwellenwert des Einschaltstroms ist definiert als der größere dieser beiden Einschaltströme. Beim Anlegen des Schwellenwerts des Einschaltstroms vermag sich das Ventil also gerade noch zu schließen. Da der induzierte Stromverlauf beim Verschließen des Ventils größer ist als beim Nicht-Schließen, können auch zunächst Stromverläufe zu einer Vielzahl von Einschaltströmen gemessen werden. Anschließend werden die Stromverläufe in zwei Gruppen aufgeteilt, welche im Wesentlichen mit dem Schließen und Nicht-Schließen des Ventils korrespondieren. Der kleinste Einschaltstrom der Gruppe mit den Stromverläufen der sich schließenden Ventile und der größte Einschaltstrom der Gruppe mit den Stromverläufen der sich nicht-schließenden Ventile sind die beiden miteinander zu vergleichenden Einschaltströme und der Schwellenwert der größere dieser beiden Ströme.
  • Im letzten Schritt des Verfahrens wird der Schwellenwert des Einschaltstroms, bei dem das Ventil noch schließt, bestimmt.
  • Die Erfindung ermöglicht somit eine Reduzierung des für das Schließen des Ventils erforderlichen Einschaltstroms. Hierdurch wird eine Auftreffgeschwindigkeit des Dichtelements auf den Ventilsitz reduziert, was mit einer Geräuschreduzierung einhergeht. Ferner wird hierdurch eine Schließkraft des Ventils reduziert und folglich entsteht weniger Verschleiß am Ventilsitz. Überdies kann mit dem Verfahren Strom und somit Kraftstoff gespart werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Schaltzeit des Ventils sehr genau ermittelt werden kann. Die Schaltzeit des Ventils ist nämlich abhängig von dem an den Aktuator angelegten Einschaltstrom. Mit einer bekannten, ventilspezifischen Schaltzeit kann eine hohe Präzision eines Fluiddurchsatzes durch das Ventil erreicht werden und Schwankungen des Fluiddurchsatzes können folglich klein gehalten werden.
  • Außerdem ist eine Strommessung genauer als eine Druckmessung gemäß dem Stand der Technik und es kann schneller in das System eingegriffen werden. Über eine Druckmessung wird indirekt gemessen, ob sich das Ventil noch zu schießen vermag. Bei der genannten Strommessung kann direkt bestimmt werden, ob das Ventil schließt. Bei einem nicht-schließenden Ventil kann der Einschaltstrom am Aktuator sofort erhöht werden. Hierdurch werden Druckschwankungen minimiert.
  • Es ist sowohl möglich, den Einschaltstrom schrittweise zu verringern als auch schrittweise zu vergrößern. Bei einem ersten Einschaltstrom, bei welchem das Ventil (z. B. bekannterweise) vollständig schließt, wird der Einschaltstrom schrittweise verringert. Hierdurch kommt es beim Verfahren nur kurz zu einem Druckabfall im Druckspeicher. Bei einem nicht-schließenden Ventil, d.h. einem ersten Einschaltstrom, bei welchem das Ventil zunächst nicht schließt, wird der Einschaltstromwert schrittweise vergrößert, bis das Ventil vollständig schließt. Hierbei ist ein Vorteil der ersten Variante der im Druckspeicher relativ konstant bleibende Druck.
  • Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise unter Verwendung bereits bestehender Bauteile und Elemente kostengünstig realisiert werden.
  • In einer Ausgestaltung des/der Verfahrens/Vorrichtung wird der im Aktuator induzierte Strom in einer Öffnungsphase des Ventils gemessen. Hierbei wird das Ventil in der Öffnungsphase mittels einer Rückstellkraft einer Rückstellfeder und/oder einer Druckdifferenz vor und hinter dem Ventil geöffnet. Der Schließkörper führt daraufhin eine Ankerbewegung aus und folglich ist im Aktuator ein Induktionsstrom messbar.
  • Es ist ebenfalls möglich, den im Aktuator induzierten Strom in einer Schließphase des Ventils zu messen. In der Schließphase wird das Ventil durch den im Aktuator angelegten Einschaltstrom geschlossen. Die Ankerbewegung des Schließkörpers induziert einen dem Einschaltstrom entgegengesetzten Induktionsstrom, wodurch der Strom im Aktuator kurzzeitig abfällt.
  • Allerdings hat sich herausgestellt, dass der zum Schließen des Ventils benötigte Strom bevorzugt viel höher ist als der Induktionsstrom, der vom Schließkörper induziert wird. Ein Unterschied des Induktionsstroms zwischen einem geschlossenen und einem nicht-geschlossenen Ventil ist somit in der Schließphase schwieriger zu ermitteln. Die Messung des in der Spule induzierten Stromes kann mit einer größeren Genauigkeit in der Öffnungsphase erfolgen. Um der Präzision willen wird der induzierte Strom deshalb bevorzugt in der Öffnungsphase des Ventils gemessen.
  • Für die Reduzierung bzw. Erhöhung des Einschaltstroms kann dieser um einen konstanten Wert verringert bzw. vergrößert werden. Hierdurch kann das Verfahren besonders reproduzierbar und zuverlässig durchgeführt werden. Die Reduzierung bzw. Erhöhung des Einschaltstroms erfolgt hierbei bevorzugt innerhalb einer möglichst geringen Zeit, beispielsweise im µs Bereich. In einer Variante des/der Verfahrens/Vorrichtung wird der Schwellenwert, bei dem das Ventil noch schließt, um einen vorgegebenen Sicherheitsoffset erhöht. Durch die Vergrößerung des Schwellenwerts um den vorgegebenen Sicherheitsoffset wird gewährleistet, dass das Ventil vollständig schließt. Der Sicherheitsoffset wird andererseits bevorzugt derart klein gewählt, dass der Einschaltstrom möglichst gering ist und es einen möglichst geringen Geräuscheinfluss gibt. Bevorzugt ist der Sicherheitsoffset größer als die Reduzierungs- bzw. Erhöhungsschritte und kann ein ganzes Vielfaches der Reduzierungs- bzw. Erhöhungsschritte betragen.
  • In einer Ausführungsform des/der Verfahrens/Vorrichtung wird der Schwellenwert des Einschaltstroms gespeichert, und vorzugsweise während des Betriebs der Brennkraftmaschine benutzt. Hierdurch braucht der Schwellenwert des Einschaltstroms nur einmal bestimmt zu werden und es wird nur geringfügig in den Betrieb der Brennkraftstoffmaschine eingegriffen. In einer Variante dieses Verfahrens wird der Schwellenwert während eines Leerlaufs der Brennkraftmaschine bestimmt. Hierdurch kann der Einschaltstrom auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine bestimmt werden ohne dabei große Druckschwankungen zu verursachen.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung, welche konfiguriert ist zum Reduzieren eines Einschaltstroms zum Schließen eines hydraulischen Ventils für eine Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff in einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine.
  • Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Pumpe mit einem geöffneten Ventil;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Pumpe mit einem geschlossenen Ventil;
    • 3 eine schematische Darstellung von am Aktuator gemessenen Stromverläufen und in einem Druckspeicher gemessenen Drücken und
    • 4 eine schematische Darstellung von am Aktuator gemessenen Stromverläufen in einer Öffnungsphase des Ventils, wobei das Ventil bei einem ersten Stromverlauf noch schließt und bei einem zweiten Stromverlauf nicht mehr schließt.
  • Elemente gleicher Funktion sind figurenübergreifend mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In den 1 und 2 ist eine Pumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2 gezeigt. Die Pumpe 1 ist insbesondere als Hochdruckpumpe, vorzugsweise als Radialkolbenpumpe, einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ausgebildet. In dem Pumpengehäuse 2 ist ein Pumpenkolben 3 bewegbar gelagert. Im Pumpengehäuse 2 befindet sich an einem Ende des Pumpenkolbens 3 ein Druckraum 4. Um den Druckraum 4 mit Fluid zu befüllen, weist dieser eine Zulaufleitung 5 auf, in der vorzugsweise ein als Einlassventil ausgebildetes Ventil 6 angeordnet ist. Das Ventil 6 ist vorzugsweise ein digital geschaltetes Ventil. Das Ventil 6 erleichtert die Befüllung des Druckraums 4 und verhindert beim Befüllen das Zurückströmen des Fluids aus der Zulaufleitung 5. Der Druckraum 4 weist weiter eine Ablaufleitung 7 auf, in der ein als Auslassventil ausgebildetes weiteres Ventil 8 angeordnet ist. Damit kann Fluid aus dem Druckraum 4 ausgestoßen werden.
  • Das mit hohem Druck beaufschlagte Fluid gelangt über die Ablaufleitung 7 zu einem Druckspeicher, dem so genannten Common Rail (nicht dargestellt). Am Druckspeicher ist ein Drucksensor zur Messung eines im Druckspeicher herrschenden Drucks p angeschlossen. Die Pumpe 1 ist weiter mit einer als Nockenwelle ausgebildeten Antriebswelle 9 verbunden, die in einer Drehrichtung im Uhrzeigersinn drehbar ist.
  • Das Ventil 6 ist als stromlos offenes Magnetventil aufgebaut und umfasst eine Feder 10, einen Schließkörper 11, einen Ventilsitz 12 und ein Dichtelement 13. Die Feder 10 spannt das Dichtelement 13 über den Schließkörper 11 vor, sodass das Dichtelement 13 am Ventilsitz 12 dicht anliegt, wenn das Ventil 6 geschlossen ist. Ferner weist das Ventil 2 einen elektrischen Aktuator 14 auf, der insbesondere eine Magnetspule umfasst. Der Schließkörper 11 ist als Magnetanker ausgebildet und von der Spule 14 betätigbar. Der Schließkörper 11 ist im Ausführungsbeispiel ein Dauermagnet mit einem Nordpol 110 und einem Südpol 111, der bei einem Anlegen des Einschaltstromes in die Spule 14 gezogen wird. Der Schließkörper 11 kann in anderen Ausführungsformen auch nicht-magnetisch sein und aus einem ferromagnetischen Material, wie z.B. Gusseisen bestehen.
  • Im Folgenden soll die Funktionsweise der Pumpe 1 beschrieben werden. Durch eine Drehbewegung der Nockenwelle 9 wird der Pumpenkolben 3 in der 1 zu der Nockenwelle 9 hin bewegt. Dabei öffnet sich das Ventil 6 aufgrund einer Rückstellkraft der Feder 10 und aufgrund der Druckverhältnisse vor und hinter dem Einlassventil 6. Das Dichtelement 13 hebt vom Ventilsitz 12 ab und der Druckraum 4 wird mit Fluid befüllt. Durch eine weitere Drehbewegung der Nockenwelle 9 wird der Pumpenkolben 3 in Richtung des Pumpengehäuses 2 bewegt und verdichtet dabei das Fluid im Druckraum 4.
  • Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt wird die Spule 14 mit einem Einschaltstrom beaufschlagt. Hierdurch wird der Schließkörper 11 entgegen der Federkraft in die Spule 14 gezogen und das Dichtelement 13 legt sich an den Ventilsitz 12 an. Das Ventil 6 ist jetzt geschlossen und eine Rückströmung des Fluids durch das Ventil 6 ist unterbunden. Das Fluid kann nun vollständig über die Ablaufleitung 7 aus der Pumpe ausgestoßen werden (2).
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Verringern eines Einschaltstroms zum Schließen des in den 1 und 2 gezeigten Ventils 6 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ausführlich beschrieben.
  • In der 3 sind an der Spule 14 gemessene Stromverläufe von vier Pumpzyklen 30 bis 33 in Abhängigkeit von der Zeit t gezeigt. Die mit a versehenen Stromverläufe stellen Einschaltströme zum Schließen des Ventils dar. Ferner stellen die mit b versehenen Stromverläufe im Aktuator induzierte Ströme in einer Öffnungsphase des Ventils 6 dar. Weiterhin sind in der 3 ein Soll-Druck 36 und ein Ist-Druck 37 im Druckspeicher gezeigt.
  • In der 4 sind zur Deutlichkeit zwei in der 3 gezeigte, in der Spule 14 induzierte Ströme 31b und 32b dargestellt, die signifikant verschieden (s. oben) sind. Um den Unterschied zwischen den Stromverläufen zu betonen, sind sie übereinander gezeichnet. Die zeitliche Abfolge der beiden Stromverläufe ist in der 4 also nicht dargestellt.
  • Als erster Schritt des Verfahrens wird zum Schließen des Ventils 6 ein Einschaltstrom 30a an die Spule 14 angelegt. Der Maximalwert dieses Einschaltstroms 30a beträgt hierbei typischerweise um die 13 Ampere und eine Schaltzeit des Einschaltens beträgt etwa 1 ms. Der Schließkörper 11 des Ventils 6 wird daraufhin entgegen einer Rückstellkraft der Feder 10 in die Spule 14 gezogen und das Dichtelement 13 drückt gegen den Ventilsitz 12.
  • Danach wird das Ventil 6 durch die Rückstellkraft der Feder 10 und die Druckverhältnisse vor und hinter dem Ventil 6 geöffnet. In dieser sogenannten Öffnungsphase wird der Schließkörper 11 aus der Spule 14 heraus gezogen. Bei dieser Bewegung des Schließkörpers 11 ändert sich ein Magnetfeld des Dauermagneten 11 innerhalb der Spule 14, welches von einem Induktionsstrom in der Spule 14 entgegengewirkt wird. Die Spule 14 wird solange durchströmt, bis sich das Magnetfeld nicht mehr ändert, d.h. wenn der Schließkörper 11 wieder zur Ruhe kommt. Hierbei wird ein erster Strom 30b durch eine Ankerbewegung des Schließkörpers 11 in der Spule 14 induziert, welcher erfasst wird. Danach wird der Einschaltstrom 30a um einen konstanten Wert verringert. Der verringerte Einschaltstrom 31a wird an die Spule 14 zum Schließen des Ventils 6 angelegt. Das Ventil 6 wird anschließend wieder in der Öffnungsphase geöffnet. Hierbei wird ein zweiter Strom 31b in der Spule 14 induziert, welcher ebenfalls erfasst wird. Der erste Stromverlauf 30b wird in einem nächsten Schritt mit dem zweiten Stromverlauf 31b verglichen. Beide Stromverläufe 30b und 31b weisen im Anführungsbeispiel die gleiche Form auf, weswegen die zuvor beschriebenen Schritte wiederholt werden bis zwei Stromverläufe sich signifikant unterscheiden. Wenn zwei nacheinander induzierte Stromverläufe signifikant verschieden sind, wird ein Schwellenwert des Einschaltstroms bestimmt (s. unten).
  • Im Ausführungsbeispiel wird der Einschaltstrom eines schließenden Ventils 6 schrittweise verringert. In einer anderen Variante des Verfahrens wird der Einschaltstrom am Anfang derart gewählt, dass das Ventil 6 nicht schließt. Der Einschaltstrom wird danach schrittweise erhöht, bis das Ventil 6 schließt und die im Aktuator induzierten Stromverläufe sich signifikant unterscheiden. Anschließend wird der Schwellenwert des Einschaltstroms ermittelt. Die Verringerung bzw. Erhöhung erfolgt hierbei in möglichst kleinen zeitlichen Abständen, im Anführungsbeispiel mit einer Schrittweite von 10 µs.
  • Wenn die Stromverläufe signifikant verschieden im Sinne dieser Anmeldung sind, bedeutet das, dass das Ventil 6 sich beim ersten Stromverlauf noch zu schließen vermag und dass das Ventil 6 beim zweiten Stromverlauf nicht mehr schließt. Dies ist bei den Stromverläufen 31b und 32b zu beobachten, wie dies insbesondere in der 4 gekennzeichnet ist. In der Figur ist zu erkennen, dass der erste Stromverlauf 31b ein größeres Maximum aufweist als der zweite Stromverlauf 32b. Dies liegt daran, dass der Schließkörper 11 vor dem Herausziehen aus der Spule sich vollständig innerhalb der Spule 14 befindet (s. 2) und beim Herausziehen aus der Spule 14 einen relativ langen Weg zurücklegt. Beim zweiten Stromverlauf 32b befindet sich der Schließkörper 11 vor dem Herausziehen nicht vollständig in der Spule 14, weil der Einschaltstrom 32a nicht hoch genug war, um den Schließkörper 11 vollständig in die Spule 14 zu ziehen. Beim Anlegen des Einschaltstroms 32a ist das Ventil 6 also nicht vollständig geschlossen und der Schließkörper 11 legt beim Herausziehen aus der Spule 14 einen kürzeren Weg durch die Spule zurück. Hierdurch ist der in der Spule induzierte Strom des Verlaufs 32b kleiner als des Verlaufs 31b.
  • Ferner ist in der 4 zu erkennen, dass anfänglich zu einer Zeit A der Strom beim Stromverlauf 32b größer ist als beim Stromverlauf 31b. Eine Flussdichte der magnetischen Feldlinien des Schließkörpers 11 ist nämlich an den Polen 110, 111 am größten. Beim Stromverlauf 31b liegt ein Teil der Feldlinien des Südpols 111 zunächst außerhalb der Spule 14, während sie beim Stromverlauf 32b vermehrt in der Spule 14 liegen. Beim Herausziehen des Schließkörpers 11 ändert sich das Magnetfeld in der Spule 14 anfänglich beim Stromverlauf 32b am schnellsten, weswegen der Strom beim Stromverlauf 32b am Anfang einen größeren Wert aufweist als beim Stromverlauf 31b. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich den Unterschied zwischen den beiden Stromverläufen 32b und 31b in einem Zeitpunkt A der Öffnungsphase zu ermitteln. Wenn ein Sprung des Stromes im Punkt A von einem zum nächsten Einschaltstrom um ein vielfaches größer als eine vorher definierte Plausibilitätsschwelle ist, sind die beiden Einschaltströme signifikant verschieden. Die vorher definierte Plausibilitätsschwelle kann hierbei z.B. weniger als 0.1 Ampere betragen und liegt damit über das normale Rauschverhalten (von Puls zu Puls) des gemessenen Punktes.
  • Der Einschaltstrom 31a ist also der Schwellenwert des Einschaltstromes, bei dem das Ventil 6 gerade noch schließt. Der Schwellenwert 31a wird in einem folgenden Schritt des Verfahrens um einen Sicherheitsoffset zum Einschaltstrom 33a erhöht. Damit wird gewährleistet, dass das Ventil 6 während des Betriebs der Brennkraftmaschine schließt.
  • Da der Einschaltstrom 32a nicht mehr ausreicht, um das Ventil 6 vollständig zu schließen, wird der Druck im Druckraum 4 nicht maximal aufgebaut und folglich sinkt der Druck p im Druckspeicher. In der 3 ist zu sehen, dass nach Anlegen des Einschaltstroms 32a der Ist-Druck 37 vom Soll-Druck 36 abweicht. Die Abweichung beträgt in diesem Beispiel etwa 2 bar. Nach Erhöhen des Schwellenwerts 31a des Einschaltstroms um ein Sicherheitsoffset zum Einschaltstrom 33a erreicht der Ist-Druck 37 wieder das Niveau vom Soll-Druck 36.
  • Der Schwellenwert 31a wird gespeichert und während des Betriebs der Brennkraftmaschine benutzt. Somit braucht der Schwellenwert 31a im Betrieb nur einmal bestimmt zu werden. Bevorzugt wird der Schwellenwert 31a des Einschaltstroms vor dem Starten der Brennkraftmaschine bestimmt. Die damit verbundene Druckschwankung im Druckspeicher hat dann noch keinen Einfluss auf das Verhalten der Brennkraftmaschine. Ein Betreiber der Brennkraftmaschine wird somit nichts oder wenig von Verfahren mitbekommen. Der Schwellenwert 31a kann aber auch öfter bestimmt werden. Dies geschieht dann vorzugsweise in einem Leerlauf der Brennkraftmaschine. Während des Leerlaufs ist eine Druckschwankung im Druckspeicher vernachlässigbar für das Verhalten der Brennkraftmaschine.
  • Ein Computerprogramm ist programmiertechnisch zur Durchführung des oben geschilderten Verfahrens ausgebildet. Das Computerprogramm wird dabei in einem Bordcomputer der Brennkraftmaschine hochgeladen, welcher konfiguriert ist zum Reduzieren des Einschaltstroms. Das Programm kann auf einem Datenträger zwischengespeichert werden und enthält ein Programm, welches die oben aufgeführten Verfahrensschritte in maschinenlesbarer und/oder -ausführbarer Form enthält.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Reduzieren eines Einschaltstroms zum Schlie-ßen eines hydraulischen Ventils (6) mit einem Schließkörper (11), der von einem elektrischen Aktuator (14) zum Schließen des Ventils (6) betätigbar ist, für eine Hochdruckpumpe (1) zum Fördern von Kraftstoff in einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, das Verfahren folgende Schritte umfassend: - Anlegen des Einschaltstroms an den Aktuator (14); - Erfassen eines ersten Verlaufs eines im Aktuator (14) induzierten Stroms, welcher durch eine weitere Ankerbewegung des Schließkörpers (11) hervorgerufen wird; - Änderung des Einschaltstroms durch Erhöhen oder Verringern des Einschaltstroms; - Erfassen eines zweiten Verlaufs eines im Aktuator (14) induzierten Stroms, welcher durch Schließkörpers hervorgerufen wird; - Vergleichen des ersten Stromverlaufs mit dem zweiten Stromverlauf; - Bestimmen eines Schwellenwertes des Einschaltstroms bei dem das Ventil (6) noch schließt durch Wiederholen der oben beschriebenen Verfahrensschritte, bis mindestens zwei induzierte Stromverläufe signifikant verschieden sind.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Aktuator (14) induzierte Strom in einer Öffnungsphase des Ventils (6) gemessen wird, wobei das Ventil (6) in der Öffnungsphase mittels einer Rückstellkraft einer Rückstellfeder (10) und/oder einer Druckdifferenz vor und hinter dem Schließkörper (11) geöffnet wird.
  3. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschaltstrom beim Ändern um einen konstanten Wert verringert oder vergrößert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert des Einschaltstroms um einen Sicherheitsoffset erhöht wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert des Einschaltstroms gespeichert wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert des Einschaltstroms während eines Leerlaufs der Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, bestimmt wird.
  7. Datenverarbeitungseinrichtung konfiguriert zum Reduzieren eines Einschaltstroms zum Schließen eines hydraulischen Ventils (6) mit einem Schließkörper (11), der von einem elektrischen Aktuator (14) zum Schließen des Ventils (6) betätigbar ist, für eine Hochdruckpumpe (1) zum Fördern von Kraftstoff in einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung programmiertechnisch dazu ausgebildet ist zum - Anlegen des Einschaltstroms an den Aktuator (14); - Erfassen eines ersten Verlaufs eines im Aktuator (14) induzierten Stroms, welcher durch eine weitere Ankerbewegung des Schließkörpers (11) hervorgerufen wird; - Änderung des Einschaltstroms durch Erhöhen oder Verringern des Einschaltstroms; - Erfassen eines zweiten Verlaufs eines im Aktuator (14) induzierten Stroms, welcher durch Schließkörpers (11) hervorgerufen wird; - Vergleichen des ersten Stromverlaufs mit dem zweiten Stromverlauf; - Bestimmen eines Schwellenwertes des Einschaltstroms bei dem das Ventil (6) noch schließt durch Wiederholen der oben beschriebenen Verfahrensschritte, bis mindestens zwei induzierte Stromverläufe signifikant verschieden sind.
  8. Datenverarbeitungseinrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der im Aktuator induzierte Strom in einer Öffnungsphase des Ventils gemessen wird und das Ventil (6) in der Öffnungsphase mittels einer Rückstellkraft einer Rückstellfeder (10) und/oder einer Druckdifferenz vor und hinter dem Schließkörper (11) geöffnet wird.
  9. Datenverarbeitungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8 derart ausgebildet, dass der Schwellenwert des Einschaltstroms um einen Sicherheitsoffset erhöht wird.
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