DE102013214412A1 - Ermittlung des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines Kraftstoffinjektors - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem ersten Spannungspuls, (b) Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs (20) der Stromstärke eines durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, (c) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem zweiten Spannungspuls, (d) Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs (30) der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, (e) Bestimmen eines Differenzverlaufs (40) basierend auf dem erfassten ersten zeitlichen Verlauf (20) der Stromstärke und dem erfassten zweiten zeitlichen Verlauf (30) der Stromstärke, und (f) Ermitteln eines Zeitpunkts (T2), zu dem der Differenzverlauf (40) ein Extremum aufweist, wobei der ermittelte Zeitpunkt der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustands ist. Es wird ferner ein Verfahren zum Ansteuern eines Kraftstoffinjektors, sowie eine Vorrichtung, eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm beschrieben.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung, eine Motorsteuerung sowie ein Computerprogramm zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors.
- Bei Betrieb von Kraftstoffinjektoren mit Spulenantrieb kommt es aufgrund von elektrischen, magnetischen, mechanischen und hydraulischen Toleranzen zu unterschiedlichen zeitlichen Öffnungs-/ und Schließungsverhalten der einzelnen Injektoren und somit zu Variationen in der jeweiligen Einspritzmenge.
- Die relativen Einspritzmengenunterschiede von Injektor zu Injektor vergrößern sich bei kürzer werdenden Einspritzzeiten. Bisher waren diese relativen Mengenunterschiede klein und ohne praktische Bedeutung. Die Entwicklung in Richtung kleinere Einspritzmengen und -zeiten führt aber dazu, dass der Einfluss von den relativen Mengenunterschieden nicht mehr außer Betracht gelassen werden kann.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren bereitzustellen, die toleranzbedingte relative Einspritzmengenunterschiede effektiv kompensieren kann.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem ersten Spannungspuls, (b) Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, (c) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem zweiten Spannungspuls, (d) Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, (e) Bestimmen eines Differenzverlaufs basierend auf dem erfassten ersten zeitlichen Verlauf der Stromstärke und dem erfassten zweiten zeitlichen Verlauf der Stromstärke, und (f) Ermitteln eines Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, wobei der ermittelte Zeitpunkt der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustandes ist.
- Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der zeitliche Verlauf der Stromstärke während eines Öffnungsvorgangs des Kraftstoffinjektors (in dem der Spulenantrieb mit einem Spannungspuls (Boostspannung) beaufschlagt wird) abhängig von der Induktivität des Spulenantriebs ist. Zusätzlich zur sich ändernden Eigeninduktivität des Spulenantriebs (aufgrund des nicht linearen ferromagnetischen Magnetmaterials) kommt ein Anteil Bewegungsinduktivität aufgrund der Ankerbewegung. Der Anteil der Bewegungsinduktivität beginnt mit Beginn der Öffnungsphase (Anker-/Nadelbewegung beginnt) und endet am Ende der Öffnungsphase (Anker-/Nadelbewegung endet). Wenn nun dieser Injektor mit zwei leicht unterschiedlichen Stromprofilen betrieben wird, die sich in ihren Strömen magnetisch ähnlich verhalten, wird sich durch die veränderten induktiven Einflüsse der Stromverlauf ebenfalls ändern aber ähnlich sein. Mit dem beschriebenen Verfahren kann die Auswertung von starken Stromgradienten (auch Spannungsgradienten) folglich vereinfacht werden, da durch die Profilähnlichkeit diese starken Gradienten wegsubtrahiert oder zumindest verkleinert werden und die im Vergleich dazu kleinen Änderungen, die durch die Ankerbewegung hervorgerufen werden, nun als Extremwert nach der Differenzbildung vorliegen.
- In diesem Dokument bezeichnet „erster Spannungspuls“ und „zweiter Spannungspuls“ insbesondere sogenannte Boostspannungspulse, die dazu geeignet sind, den Kraftstoffinjektor innerhalb kurzer Zeit zu öffnen.
- Nach dem Beaufschlagen mit den jeweiligen Spannungspulsen wird der Injektor vorzugsweise während einer Einspritzphase eine Zeitlang offen gehalten.
- Das Erfassen des (ersten und zweiten) zeitlichen Verlaufs der Stromstärke wird vorzugsweise sowie während des Beaufschlagens mit dem jeweiligen Spannungspuls (das heißt während der Boostphase) als auch danach (das heißt während der Einspritzphase und/oder Schließphase) durchgeführt.
- In diesem Dokument bezeichnet „Extremum“ insbesondere ein lokales oder globales Maximum oder Minimum des Differenzverlaufs als Funktion der Zeit.
- Das Ermitteln des Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, kann insbesondere durch Einsatz numerischer Verfahren erfolgen.
- Durch Ermitteln des Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, kann nun der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors bestimmt werden. Durch Vergleichen des ermittelten Zeitpunkts mit einem vorgegebenen Zeitpunkt, das heißt einem Zeitpunkt, zu dem der vorbestimmten Öffnungszustand idealerweise erreicht werden soll, können Abweichungen von einem idealen Öffnungsverlaufs des Kraftstoffinjektors festgestellt und gegebenenfalls kompensiert werden.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung endet der erste Spannungspuls zu einem ersten Zeitpunkt, bei welchem die Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes einen ersten Maximalwert erreicht hat, und der zweite Spannungspuls endet zu einem zweiten Zeitpunkt, bei welchem die Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes einen zweiten Maximalwert erreicht hat.
- Mit anderen Worten unterscheiden sich die beiden erfassten zeitlichen Verläufe der Stromstärke darin, dass sie unterschiedliche Maximalwerte (auch Peakströme genannt) aufweisen.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Differenz zwischen dem ersten Maximalwert und dem zweiten Maximalwert zwischen etwa 0,1A und etwa 1A, insbesondere zwischen etwa 0,2A und etwa 0,8A, insbesondere zwischen etwa 0,3A und etwa 0,7A, insbesondere zwischen etwa 0,4A und etwa 0,6A, insbesondere um etwa 0,5A.
- Die Differenz zwischen dem ersten und zweiten Maximalwert ist mit anderen Worten relativ gering im Vergleich mit einem typischen Peakstrom von etwa 11 Ampere. Das Durchführen der beiden Bestromungen erfordern folglich nur geringfügige Änderungen der Einstellungen beim Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit dem ersten und zweiten Spannungspuls.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden beim Bestimmen des Differenzverlaufs der erste zeitliche Verlauf der Stromstärke und der zweite zeitliche Verlauf der Stromstärke basierend auf dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt miteinander synchronisiert.
- Mit anderen Worten werden jeweils der erste und zweite Zeitpunkt als Synchronisationspunkt (bzw. gemeinsamer Punkt) zwischen dem ersten zeitlichen Verlauf der Stromstärke und dem zweiten zeitlichen Verlauf der Stromstärke beim Bestimmen des Differenzverlaufs verwendet.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden der erste zeitliche Verlauf der Stromstärke und der zweite zeitliche Verlauf der Stromstärke durch digitales Abtasten mit einer Abtastrate im Bereich 0,5µs bis 5µs erfasst.
- Das digitale Abtasten erlaubt eine Abspeicherung und nachfolgender Verarbeitung präziser Darstellungen der ersten und zweiten zeitlichen Verläufe.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der ermittelte Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors ein Anfangs- oder Endzeitpunkts eines Öffnungs- oder Schließvorgangs des Kraftstoffinjektors.
- In diesem Dokument bezeichnet „Öffnungsvorgang des Kraftstoffinjektors“ insbesondere einen Verlauf, der zu dem Zeitpunkt beginnt, wo der geschlossene Kraftstoffinjektor wegen des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes sich beginnt zu öffnen, und zu dem Zeitpunkt endet, wo der Kraftstoffinjektor voll geöffnet ist.
- In diesem Dokument bezeichnet „Schließvorgang des Kraftstoffinjektors“ insbesondere einen Verlauf, der zu dem Zeitpunkt beginnt, an dem der geöffnete Kraftstoffinjektor wegen Abschaltung des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes sich zu schließen beginnt, und zu dem Zeitpunkt endet, wo der Kraftstoffinjektor wieder ganz geschlossen ist.
- Durch Ermitteln des Anfangszeitpunkts und des Endzeitpunkts des Öffnungsvorgangs bzw. Schließvorgangs kann festgestellt werden, ob der Öffnungsvorgang bzw. Schließvorgang so verläuft, wie es vorgesehen war. Sollte dies nicht der Fall sein, zum Beispiel wegen toleranzbedingter Abweichungen in elektrischen, magnetischen, mechanischen und hydraulischen Parameter des Kraftstoffinjektors, kann der Verlauf kompensiert werden, um eine Abweichung von der vorgesehenen Einspritzmenge zu vermeiden.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ansteuern eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebenen Verfahren weist folgendes auf: (a) Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors durch Anwendung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele, (b) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ermittelten Zeitpunkt und einem Referenz-Zeitpunkt, und (c) Ansteuern des Kraftstoffinjektors, wobei der Spulenantrieb mit einem Spannungspuls beaufschlagt wird, dessen Anfangszeit und/oder Zeitdauer basierend auf der bestimmten Differenz festgelegt wird.
- Dem beschriebenen Verfahren liegt die Idee zu Grunde, dass das Ansteuern des Kraftstoffinjektors basierend auf der bestimmten Differenz zwischen dem ermittelten Zeitpunkt und einem Referenz-Zeitpunkt derart angepasst werden kann, dass Abweichungen in der Einspritzmenge minimiert werden können.
- In diesem Dokument bezeichnet „Referenz-Zeitpunkt“ insbesondere einen Zeitpunkt, bei dem der vorbestimmte Öffnungszustand des Kraftstoffinjektors im Idealfall eintreffen soll. Die bestimmte Differenz zwischen dem ermittelten Zeitpunkt und dem Referenz-Zeitpunkt stellt demzufolge ein Maß dafür dar, wie viel der Zeitpunkt des tatsächlichen Eintreffens des vorbestimmten Öffnungszustandes von dem idealen bzw. gewünschten Zeitpunkt abweicht.
- Wird zum Beispiel festgestellt, dass der Anfang des Öffnungsvorgangs zeitlich verschoben ist, kann die Anfangszeit des Spannungspulses, mit welchem der Spulenantrieb beaufschlagt wird, entsprechend verschoben werden.
- Wird zum Beispiel festgestellt, dass das Ende des Öffnungsvorgangs zeitlich verschoben ist, kann die Einspritzdauer angepasst werden, um sicherzustellen, dass die vorgesehene Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Mit anderen Worten kann die Zeitdauer des Spannungspulses im Falle eines verzögerten Öffnens des Kraftstoffinjektors verlängert werden, um zu vermeiden, dass zu wenig Kraftstoff eingespritzt wird. In ähnlicher Weise kann die Zeitdauer des Spannungspulses im Falle eines frühzeitigen Öffnens des Kraftstoffinjektors verkürzt werden, um zu vermeiden, dass zu viel Kraftstoff eingespritzt wird.
- Die oben erwähnten Korrekturen können vorteilhafterweise pulsindividuell durchgeführt werden, dass heißt für jeden einzelnen Öffnungsvorgang.
- Die Korrekturen bzw. Zeitverschiebungen können des Weiteren physikalische Systemparameter, wie zum Beispiel Kraftstofftemperatur, Abstand zum vorherigen Einspritzvorgang usw., berücksichtigen. Dies kann zum Beispiel durch Verwendung entsprechender Vorsteuerkennlinien bzw. -Felder oder eines Modells erfolgen.
- Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist folgendes auf: (a) eine Beaufschlagungseinheit, die konfiguriert ist zum: (a1) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem ersten Spannungspuls, und (a2) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem zweiten Spannungspuls; (b) eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist zum: (b1) Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, und (b2) Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes; (c) eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Differenzverlaufs basierend auf dem erfassten ersten zeitlichen Verlauf der Stromstärke und dem erfassten zweiten zeitlichen Verlauf der Stromstärke; und (d) eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, wobei der ermittelte Zeitpunkt der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustands ist.
- Der Beschriebenen Vorrichtung liegen die gleichen Erkenntnisse zugrunde, wie oben in Verbindung mit den ersten und zweiten Aspekten beschrieben.
- Die Erfassungseinheit weist in einem Ausführungsbeispiel zum Beispiel einen FADC (Fast-Analog-to-Digital-Converter), der zum Erfassen des Spulenstroms des jeweils aktuell betriebenen Kraftstoffinjektors geeignet ist.
- Die Bestimmungseinheit und Ermittlungseinheit können vorteilhafterweise unter Verwendung von einem Mikroprozessorsystem implementiert werden, das die notwendigen mathematischen Operationen durchführen kann, um Differenzverlauf und Extrema zu bestimmen. Das System kann auch eine Speichereinheit aufweisen, die zum Speichern von Referenz-Stromverläufen, Vorsteuerkennlinien, Modellen usw. eingerichtet ist.
- Die Vorrichtung kann in einfacher Weise die Anfangs- und Endzeiten eines Öffnungsvorgangs ermitteln, so dass die Ansteuerung der jeweiligen Kraftstoffinjektoren derart angepasst werden kann, dass relative Einspritzmengenunterschiede minimiert werden können.
- Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug beschrieben. Die beschriebene Motorsteuerung ist zum Durchführen der Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet.
- Diese Motorsteuerung ermöglicht es mit einfachen und kostengünstigen Mitteln Variationen in der Einspritzmenge bei mehreren Kraftstoffinjektoren zu minimieren.
- Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebene Computerprogramm ist zum Durchführen der Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet, wenn es von einem Prozessor oder µ-Controller ausgeführt wird.
- 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 Assembler, JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blu-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 einen Motor 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 heruntergeladen werden kann.
- Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
- Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
- Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
- Die einzige Figur (
1 ) zeigt Spannungsverlauf, Nadelhub, zwei Spulenstromverläufe, und eine Differenzverlauf für einen Kraftstoffinjektor als Funktionen der Zeit in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. - Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
-
1 zeigt Spannungsverlauf10 , einen ersten Stromverlauf20 , einen zweiten Stromverlauf30 , einen Differenzverlauf40 sowie Nadelhubverlauf50 für einen Kraftstoffinjektor als Funktionen der Zeit gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es soll beachtet werden, dass der erste Stromverlauf30 während eines ersten Öffnungsvorgangs des Kraftstoffinjektors und der zweite Stromverlauf40 während eines zweiten Öffnungsvorgangs des Kraftstoffinjektors erfasst und dann synchronisiert wurden. Der Spannungsverlauf10 und Nadelhubverlauf50 sind im Wesentlichen gleich für die beiden Öffnungsvorgänge. - Das linke Drittel der Figur (bis zum Zeitpunkt T1) zeigt das Ende einer Boostphase, in der die Spannung
10 auf die Boostspannung von z.B. 65V eingestellt ist. Zum Zeitpunkt T1 wird, wie vom Pfeil12 markiert, die Boostphase durch Ausschalten der Boostspannung beendet und die Spannung10 fällt schnell ab auf einen niedrigeren Wert (die sogenannte Haltespannung, die zum Beispiel 12V Kfz-Bordnetzspannung ist). Der Nadelhub50 des Kraftstoffinjektors steigt sowohl während des gezeigten Endes der Boostphase als auch eine Zeitlang danach an und überschreitet die Linie52 , die den Nadelhub im offenen Zustand (während der nachfolgenden Einspritzphase) darstellt, das heißt, der Nadelhub nach Beendigung einer kurzen Einschwingphase. - Der erste Öffnungsvorgang unterscheidet sich von dem zweiten Öffnungsvorgang darin, dass die Boostspannung in dem ersten Öffnungsvorgang ausgeschaltet wird, wenn der Spulenstrom
20 einen ersten Maximalwert (ersten Peakstrom) I1 erreicht hat, wobei die Boostspannung in dem zweiten Öffnungsvorgang ausgeschaltet wird, wenn der Spulenstrom30 einen zweiten, etwas niedrigeren Maximalwert (zweiten Peakstrom) I2 erreicht hat. - Die beide Stromverläufe
20 und30 werden abgetastet und abgespeichert und dann unter Verwendung der jeweiligen Zeitpunkte (T1) des Ausschaltens der Boostspannung synchronisiert. Die in1 gezeigte Stromverläufe20 und30 sind synchronisiert. Nach der Synchronisation wird einen Differenzverlauf40 berechnet durch Subtraktion des zweiten Stromverlaufs30 von dem ersten Stromverlauf20 . Dann wird der Differenzverlauf40 analysiert unter Verwendung numerischer Methoden, um Zeitpunkte (relativ zum gemeinsamen Synchronisationszeitpunkt T1) zu Bestimmen, zu denen der Differenzverlauf40 ein Extremum (Maximalwert oder Minimalwert) aufweist. - Der in
1 gezeigte Differenzverlauf40 zeigt ein erstes Maximum zum Zeitpunkt T1 und ein zweites Maximum zum Zeitpunkt T2 auf. Der Differenzverlauf zeigt des Weiteren ein Minimum auf zwischen T1 und T2. Wie es auch von dem Pfeil42 markiert ist, tritt das zweite (lokale) Maximum zu etwa dem gleichen Zeitpunkt auf, wo der Nadelhub50 die Linie52 erstmals überschreitet, das heißt, zu dem Zeitpunkt wo der Kraftstoffinjektor seinen offenen Zustand erreicht hat. Mit anderen Worten kann der Zeitpunkt, der dem Ende der Öffnungsphase für den Kraftstoffinjektor entspricht, durch Ermitteln des Zeitpunkts T2 bestimmt werden, das heißt des Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf einen zweiten Maximum aufweist. - Die Ermittlung des Zeitpunkts T2 ermöglicht jetzt eine Korrektur der Ansteuerung falls dieser Zeitpunkt T2 von dem vorgegebenen Wert abweicht, so dass es sichergestellt werden kann, dass die Einspritzmenge gleich der vorgegebenen Menge ist. Falls es festgestellt wird, dass T2 zu klein (Öffnungsvorgang endet zu früh) oder zu groß (Öffnungsvorgang endet zu spät) ist, kann dies durch eine entsprechende Abkürzung oder Verlängerung des Einspritzdauer kompensiert werden.
- Im Ergebnis kann erreicht werden, dass jeder Kraftstoffinjektor mit großer Genauigkeit die vorgegebene Einspritzmenge pro Einspritzvorgang liefert, so dass keine oder nur sehr geringe relative Mengenunterschiede zwischen den Injektoren vorkommen können.
- Die notwendige Kompensation erfolgt in einfacher Weise durch Verlängerung oder Verkürzung der Einspritzdauer. Demzufolge werden an sich keine Änderungen in den Stromprofilen während der Öffnungs- und Schließvorgänge benötigt.
- Bezugszeichenliste
-
- 10
- Spannungsverlauf
- 12
- Pfeil
- 20
- Erster Stromverlauf
- 22
- Maximum
- 30
- Zweiter Stromverlauf
- 32
- Maximum
- 40
- Differenzverlauf
- 42
- Pfeil
- 50
- Nadelhubverlauf
- 52
- Linie
- T1
- Zeitpunkt
- T2
- Zeitpunkt
- I1
- Erster Maximalwert
- I2
- Zweiter Maximalwert
Claims (10)
- Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, das Verfahren aufweisend Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem ersten Spannungspuls, Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs (
20 ) der Stromstärke eines durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem zweiten Spannungspuls, Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs (30 ) der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, Bestimmen eines Differenzverlaufs (40 ) basierend auf dem erfassten ersten zeitlichen Verlauf (20 ) der Stromstärke und dem erfassten zweiten zeitlichen Verlauf (30 ) der Stromstärke, und Ermitteln eines Zeitpunkts (T2), zu dem der Differenzverlauf (40 ) ein Extremum aufweist, wobei der ermittelte Zeitpunkt der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustands ist. - Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Spannungspuls zu einem ersten Zeitpunkt endet, bei welchem die Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes einen ersten Maximalwert (I1) erreicht hat, und der zweite Spannungspuls zu einem zweiten Zeitpunkt endet, bei welchem die Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes einen zweiten Maximalwert (I2) erreicht hat.
- Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Differenz zwischen dem ersten Maximalwert (I1) und dem zweiten Maximalwert (I2) zwischen 0,1A und 1A beträgt.
- Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch 2 oder 3, wobei beim Bestimmen des Differenzverlaufs (
40 ) der erste zeitliche Verlauf (20 ) der Stromstärke und der zweite zeitliche Verlauf (30 ) der Stromstärke basierend auf dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt miteinander synchronisiert werden. - Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste zeitliche Verlauf (
20 ) der Stromstärke und der zweite zeitliche Verlauf (30 ) der Stromstärke durch digitales Abtasten mit einer Abtastrate im Bereich 0,5µs bis 5µs erfasst werden. - Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ermittelte Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors ein Anfangs- oder Endzeitpunkts eines Öffnungs- oder Schließvorgangs des Kraftstoffinjektors ist.
- Verfahren zum Ansteuern eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, das Verfahren aufweisend Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors durch Anwendung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, Bestimmen einer Differenz zwischen dem ermittelten Zeitpunkt und einem Referenz-Zeitpunkt, und Ansteuern des Kraftstoffinjektors, wobei der Spulenantrieb mit einem Spannungspuls beaufschlagt wird, dessen Anfangszeit und/oder Zeitdauer basierend auf der bestimmten Differenz festgelegt wird.
- Vorrichtung zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, die Vorrichtung aufweisend eine Beaufschlagungseinheit, die konfiguriert ist zum: Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem ersten Spannungspuls, und Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem zweiten Spannungspuls; eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist zum: Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Spulenantrieb fließenden Stromes, und Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes; eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Differenzverlaufs basierend auf dem erfassten ersten zeitlichen Verlauf der Stromstärke und dem erfassten zweiten zeitlichen Verlauf der Stromstärke; und eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, wobei der ermittelte Zeitpunkt der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustands ist.
- Motorsteuerung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei die Motorsteuerung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
- Computerprogramm zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei das Computerprogramm, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
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