DE102015203415B4 - Verfahren zur Simulation extremer oder defekter Magnetventile zur Demonstration der Ausfalleffekte und Fehlererkennung für die Zertifizierung eines Fahrzeug-Diagnose-Systems - Google Patents
Verfahren zur Simulation extremer oder defekter Magnetventile zur Demonstration der Ausfalleffekte und Fehlererkennung für die Zertifizierung eines Fahrzeug-Diagnose-Systems Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015203415B4 DE102015203415B4 DE102015203415.1A DE102015203415A DE102015203415B4 DE 102015203415 B4 DE102015203415 B4 DE 102015203415B4 DE 102015203415 A DE102015203415 A DE 102015203415A DE 102015203415 B4 DE102015203415 B4 DE 102015203415B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- switch
- time
- current
- current strength
- simulate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000002950 deficient Effects 0.000 title description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 title description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 11
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
- F02M51/0614—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
- F02M51/0617—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets
- F02M51/0621—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets acting on one mobile armature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
- F02B77/082—Safety, indicating, or supervising devices relating to valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/2017—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost current or using reference switching
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
- F02D2041/2034—Control of the current gradient
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
- F02D2041/2044—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using pre-magnetisation or post-magnetisation of the coils
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
- F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
- F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
Verfahren zum Simulieren schlechter Magnetventile (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mittels Beeinflussung einer Einschaltzeit (16) und einer Ausschaltzeit (17) des Magnetventils (1), wobei das Magnetventil (1) mit Strom einer vorbestimmten, veränderlichen Stromstärke zum Erreichen eines Öffnens und Schließens bestromt wird, wobei nach dem Einschalten des dem Magnetventil (1) zugeführten Stroms zum Einschaltzeitpunkt (18) das Schließen erzwungen wird und nach dem Ausschalten des dem Magnetventil (1) zugeführten Stroms zum Ausschaltzeitpunkt (19) das Öffnen erzwungen wird, wobei vor dem Einschaltzeitpunkt (18) für den Zeitraum einer Aufladephase (9) der Strom mit einer Aufladestromstärke (15) angelegt wird und ab dem Einschaltzeitpunkt (18) der Strom auf Spitzenstromstärke (13) erhöht und nachfolgend auf eine Haltestromstärke (14) gesenkt wird, wobei ferner ab dem Ausschaltzeitpunkt (19) die Stromstärke auf eine Ausschaltstromstärke reduziert wird, wobei nach einem Zeitversatz die Stromstärke (I) induktiv bedingt wieder ansteigt, wobei eine Variation des Betrags und/oder Dauer der Stromstärke und/oder ein Aufbringen einer Zusatzmagnetkraft zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens, eines verspäteten Einschaltens, eines verfrühten Ausschaltens und/oder eines verspäteten Ausschaltens eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmagnetkraft über einen Permanentmagneten oder eine mit Strom durchflutbare Zusatzspule zur Verfügung gestellt wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Simulieren „schlechter“ Magnetventile für eine Verbrennungskraftmaschine mittels Beeinflussung der Ein- und/oder Ausschaltzeit des Magnetventils, wobei das Magnetventil mit Strom einer vorbestimmten, veränderlichen Stromstärke zum Erreichen eines Öffnens und Schließens versorgt / bestromt wird, wobei nach dem Einschalten des dem Magnetventil zugeführten Stroms zum Einschaltzeitpunkt das Schließen oder Öffnen erzwungen wird und nach dem Ausschalten des dem Magnetventil zugeführten Stroms zum Ausschaltzeitpunkt das Öffnen oder Schließen erzwungen wird.
- Unter einem „schlechten“ Magnetventil wird ein Magnetventil, das zu früh und/oder zu spät öffnet und/oder das zu früh und/oder spät schließt, verstanden. Für den Fall, dass das Magnetventil zu früh und/oder zu spät schließt oder öffnet, heißt das, dass das Einschalten verfrüht und/oder verspätet geschieht. Ein verfrühtes/verspätetes Einschalten beschreibt somit eine verkürzte/verlängerte Einschaltzeit. Für den Fall, dass das Magnetventil zu früh und/oder zu spät öffnet oder schließt, bedeutet es, dass das Ausschalten verfrüht und/oder verspätet geschieht. Das heißt, die Ausschaltzeit ist in diesem Fall verkürzt bzw. verlängert.
- Die Demonstration von Ausfalleffekten und Fehlererkennung für die Zertifizierung eines Fahrzeug-Diagnose-Systems, insbesondere für die CARB (California Air Resources Board) Zertifizierung/Freigabe ist notwendig um aufzeigen zu können, dass das System in der Lage ist, defekte Komponenten, die möglicherweise die Abgase beeinflussen können, zu erkennen, bevor diese einen kritischen Wert erreichen. Hierfür werden derzeit modifizierte, extra angefertigte, schlechte Magnetventile verwendet.
- Dies hat den Nachteil, dass jene Vorgehensweise hohe Kosten und einen hohen Aufwand in der Produktion verursacht. Des Weiteren sind die Entwicklungszeiten für derartige absichtlich schlechte Modifikationen von Magnetventilen sehr lang und die Verteilung respektive der Transport der modifizierten Magnetventile zwischen den einzelnen Entwicklungsstandorten logistisch sehr komplex. Darüber hinaus können die modifizierten Magnetventile von Verschleiß und anderen Problemen betroffen sein und durch Nutzung oder längere Lagerzeiten können sich ihre Eigenschaften verändern. Die Grenzen, bis zu denen das zu kalibrierende System Fehler erkennt, basieren auf den modifizierten Magnetventilen, wodurch die Kontrollsoftware in ihrer „Fähigkeit“ begrenzt wird. Insbesondere sollen jene Defekte erkannt werden, die auf einer Verschiebung der Umschaltzeiten der Magnetventile beruhen.
- Schaltventile und Verfahren zur Ansteuerung von Magnet- bzw. Schaltventilen sind unter anderem aus der
DE 10 2012 213 399 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs von elektromagnetisch betätigten Schaltventilen zur exakten Ansteuerung der Ventile unter Berücksichtung von Temperaturschwankungen und anderen Störquellen. Des Weiteren ist in derDE 10 2014 202 428 A1 ein elektrohydraulisches Schaltventil und ein Verfahren zum geräuscharmen Ansteuern eines solchen beschrieben. - Ein konventionelles Magnetventil besteht im Wesentlichen aus einem Stößel, der axial und radial unverschieblich zu einem Schieber angeordnet ist. Des Weiteren besteht es aus einem magnetischen Anker, einer Primärspule, die mit einem elektrischen Anschluss verbunden ist, und einer oberen Feder und einer unteren Feder, die unter anderem die Bewegung von Schieber und Stößel veranlassen.
- Dabei wird das Magnetventil aufgrund der, im Vergleich zur oberen oder nicht-dominanten Feder, höheren Federkraft in der unteren oder dominanten Feder geschlossen gehalten. Durch die Zuführung eines ausreichenden Stroms in die Spule ist die Summe der Kräfte aus der nicht-dominanten Federkraft und der durch den durch die Primärspule fließenden Strom erzeugten Magnetkraft größer als die Federkraft der dominanten Feder, wodurch der Schieber und der Stößel bewegt werden und das Magnetventil geschlossen oder geöffnet wird. Wird der Strom ausgeschaltet bzw. die Stromstärke so weit reduziert, dass die Federkraft der dominanten Feder größer ist als die Summe der Federkraft der nicht-dominanten Feder und der Magnetkraft, bewegen sich Schieber und Stößel und das Magnetventil wird wieder geöffnet oder geschlossen.
- Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Magnetventile in umgekehrter Funktionsweise ausgebildet sind, das heißt, das Magnetventil wird durch die dominante Feder geschlossen oder geöffnet gehalten, durch die Stromzuführung wird das Ventil geöffnet oder geschlossen und durch die Stromwegnahme wird es wieder geschlossen oder geöffnet, wodurch die nachfolgend erläuterten Variationen ebenfalls gegensinnig ausführbar sind.
- Die
DE 10 2008 004 078 A1 zeigt ein Prüfverfahren für Zündfluid-Injektoren. Während einer Betriebsphase gleicher Last wird die Einspritzdauer des Injektors variiert. Auf diese Weise steigt oder fällt die Abgastemperatur des entsprechenden Zylinders, wodurch auf die ordnungsgemäße Funktionsweise des Injektors geschlossen werden kann. Die Einspritzdauer wird über die Bestromungsdauer gesteuert.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Umschaltzeiten, das heißt, die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit, eines konventionellen Magnetventils so beeinflussen zu können, dass diese künstlich verlängert und verkürzt werden können; und die Kosten, den Aufwand und die Entwicklungszeit zur Kalibrierung des Systems genutzter Magnetventile drastisch zu reduzieren, sowie die Logistik für die Verteilung dieser zu vereinfachen. - Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass vor dem Einschaltzeitpunkt für den Zeitraum einer Aufladephase/Aufladedauer der Strom mit einer Aufladestromstärke angelegt wird und ab dem Einschaltzeitpunkt der Strom auf eine Spitzenstromstärke erhöht wird und nachfolgend auf eine Haltestromstärke gesenkt wird, wobei ferner ab dem Ausschaltzeitpunkt die Stromstärke auf eine Ausschaltstromstärke reduziert wird, wobei nach einem Zeitversatz die Stromstärke induktiv bedingt wieder ansteigt, wobei eine Variation des Betrags und/oder Dauer einer Stromstärke und/oder ein Aufbringen einer Zusatzmagnetkraft zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens, eines verspäteten Einschaltens, eines verfrühten Ausschaltens und/oder eines verspäteten Ausschaltens eingesetzt wird.
- Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass das Einschalten oder Ausschalten künstlich dadurch beschleunigt oder verlangsamt wird, dass eine (externe) Zusatzmagnetkraft aufgebracht wird und/oder die Stromstärke und/oder die Dauer, in der eine spezifische Stromstärke anliegt, verändert wird.
- Die externe Zusatzmagnetkraft wird über einen Permanentmagneten oder eine mit Strom durchflutbare Zusatzspule zur Verfügung gestellt. Durch die Zusatzmagnetkraft wird ein zusätzliches Magnetfeld erzeugt, welches mit einem durch die Primärspule erzeugten Magnetfeld zusammen die Bewegungen des Schiebers und des Stößels und dadurch die Einschalt- und Ausschaltzeit des Magnetventils beeinflusst. Hierbei kann sich der Permanentmagnet beispielweise axial an ein zu verschiebendes Element des Magnetventils, wie einem Schieber und/oder Stößel anschließen oder an einem Gehäuse des Magnetventils angebracht sein. Die Nutzung eines Permanentmagneten ist jedoch beschränkt, da das durch ihn erzeugte Magnetfeld nicht veränderbar und nicht abschaltbar ist. Die Zusatzspule/externe Spule umgibt die zur Verschiebung des zu verschiebenden Elements vorgesehene Primärspule vorzugsweise konzentrisch.
- Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
- Eine andere vorteilhafte Ausführungsform simuliert ein verfrühtes Einschalten, indem die Spitzenstromstärke erhöht wird und/oder die Aufladestromstärke erhöht wird und/oder die Aufladephase verlängert wird. Dadurch wird vor dem Einschaltzeitpunkt eine größere elektromagnetische Energie im Magnetventil gespeichert, wodurch sich Schieber und Stößel zum Einschaltzeitpunkt schneller bewegen.
- Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform simuliert ein verspätetes Einschalten, indem die Spitzenstromstärke reduziert wird und/oder die Aufladestromstärke reduziert wird und/oder die Aufladephase verkürzt wird. Dadurch wird eine geringe elektromagnetische Energie im Magnetventil gespeichert, wodurch sich Schieber und Stößel zum Einschaltzeitpunkt langsamer bewegen.
- Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn zum Simulieren eines verfrühten Abschaltens ein durch die Zusatzmagnetkraft erzeugtes Magnetfeld (Sekundärmagnetfeld) eine gegensätzliche Polarität aufweist als das durch die Primärspule erzeugte Magnetfeld (Primärmagnetfeld). Dadurch wird die auf Schieber und Stößel abbremsend wirkende Kraft des Primärmagnetfeldes durch die entgegengesetzt wirkende Kraft des Sekundärmagnetfeldes geschwächt, weshalb sich Schieber und Stößel schneller bewegen.
- Es ist von Vorteil, wenn zum Simulieren eines verspäteten Ausschaltens die Haltestromstärke erhöht wird und/oder der Zeitversatz zwischen dem Ausschaltzeitpunkt und dem induktiv bedingten Anstieg der Stromstärke verkürzt wird. Durch die Erhöhung der Haltestromstärke wirkt zum Ausschaltzeitpunkt eine größere elektromagnetische Energie, die die Bewegung des Schiebers und des Stößels abbremst. Durch einen kürzeren Zeitversatz zwischen Ausschaltzeitpunkt und induktiv bedingtem Anstieg der Stromstärke wird die Bewegung von Schieber und Stößel bereits zu einem früheren Zeitpunkt (zusätzlich) verlangsamt.
- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist, wenn zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens und zum Simulieren eines verspäteten Ausschaltens der Permanentmagnet so aufgebracht wird, dass das von ihm erzeugte Sekundärmagnetfeld die gleiche Polarität aufweist, wie das von der Primärspule erzeugte Primärmagnetfeld. Zum Simulieren eines verspäteten Einschaltens und zum Simulieren eines verfrühten Ausschaltens wird der Permanentmagnet so aufgebracht, dass das von ihm erzeugte Sekundärmagnetfeld die gegensätzliche Polarität aufweist wie das von der Primärspule erzeugte Primärmagnetfeld. Die gleiche Polarität beider Magnetfelder bewirkt eine Steigerung der auf den Schieber und den Stößel wirkenden Kraft, wohingegen die resultierende Kraft bei gegensätzlicher Polarität geringer ist als die aus dem Primärmagnetfeld allein resultierende Kraft.
- Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens und zum Simulieren eines verspäteten Ausschaltens statt des Permanentmagneten eine (externe) Zusatzspule verwendet wird, die ein Sekundärmagnetfeld mit einer im Vergleich zum Primärmagnetfeld gleichen Polarität erzeugt. Zum Simulieren eines verspäteten Einschaltens und zum Simulieren eines verfrühten Ausschaltens erzeugt die (externe) Zusatzspule ein Sekundärmagnetfeld mit einer im Vergleich zum Primärmagnetfeld gegensätzlichen Polarität. Bei der Verwendung eines durch eine Zusatzspule erzeugtes Sekundärmagnetfeld mit gleicher Polarität muss darauf geachtet werden, dass durch die daraus resultierende, zusätzliche Kraft keine verfrühte Bewegung von Schieber und Stößel induziert wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittansicht eines konventionellen Magnetventils zur Darstellung der einzelnen Komponenten und -
2 ein beispielhaftes Stromstärkeprofil für das Umschalten (Ein- und Ausschalten) eines Magnetventils. - Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine Längsschnittansicht eines konventionellen Magnetventils1 mit einem Stößel2 , der axial und radial unverschieblich an einem Schieber3 angeordnet ist. Der Schieber3 ist zwischen einer oberen, nicht-dominanten Feder7 und einer unteren, dominanten Feder8 angeordnet und von einer Primärspule4 , die zum Aufbau eines elektrischen Magnetfeldes dient, in radialer Richtung umgeben. Die Primärspule4 ist mit einem elektrischen Anschluss5 zur Stromzufuhr verbunden. Ein magnetischer Anker6 ist konzentrisch zum Schieber3 und an diesem anliegend, angeordnet. - Die dominante Feder
8 hält das Ventil so lange offen, bis die Summe aus der Kraft der nicht-dominanten Feder7 und der durch das Magnetfeld erzeugten Magnetkraft größer ist als die Kraft der dominanten Feder8 und sich das Magnetventil1 schließt. Es ist also ein „Normally open“ Schaltventil gezeigt. Sobald die Stromzufuhr abgeschaltet wird bzw. die Stromstärke reduziert wird und die Summe aus der Kraft der nicht-dominanten Feder7 und der Magnetkraft kleiner ist als die Kraft der dominanten Feder8 , wird das Magnetventil1 wieder geöffnet. -
2 zeigt ein beispielhaftes Stromstärkeprofil für das Umschalten (Ein- und Ausschalten) eines Magnetventils1 . Es zeigt die am Magnetventil1 anliegende Stromstärke I über die Zeit t. - Das Stromstärkeprofil besteht aus vier Phasen: einer Aufladephase
9 , einer Hochphase10 , einer Haltephase11 und einer Abklingphase12 . Die Aufladephase9 beginnt mit dem Start der Stromzuführung zur Primärspule4 . - Während der Aufladephase
9 wird die Stromstärke bis zu einer vorbestimmten Aufladestromstärke15 erhöht und dort gehalten, um Energie im Magnetventil1 aufzubauen, ohne dass sich Schieber3 und Stößel2 bewegen. Dadurch sind konsistentere Einschaltzeiten16 möglich. Das Ende der Aufladephase9 markiert ein Einschaltzeitpunkt18 , an dem gleichzeitig die Hochphase10 beginnt und die Stromstärke auf eine Spitzenstromstärke13 erhöht und dort gehalten wird. Der Einschaltzeitpunkt18 beschreibt den Zeitpunkt, an dem das Schließen des Magnetventils1 gestartet wird. - Ein Tiefpunkt
20 eines v-förmigen Stromstärkeprofils während der Hochphase10 beschreibt das Ende der Bewegung von Schieber3 und Stößel2 , das heißt, Schieber3 und Stößel2 haben ihre Endposition erreicht. Das Ende der Hochphase10 ist der Beginn der Haltephase11 , in der die Stromstärke auf eine Haltestromstärke14 reduziert und dort gehalten wird. Die Haltestromstärke14 ist dabei ausreichend hoch, um Schieber3 und Stößel2 in ihrer Position zu halten. Die Haltephase11 endet mit einem Ausschaltzeitpunkt19 , das heißt, mit dem Abschalten bzw. Reduzierung der Stromzufuhr am elektrischen Anschluss5 und dem Beginn des Öffnens des Magnetventils1 . - Mit einem Zeitversatz zum Ende der Haltephase
11 beginnt die Abklingphase12 , in der die Stromstärke induktiv bedingt nochmals ansteigt und dann wieder abfällt. Am Ende der Abklingphase12 ist keine Stromstärke mehr messbar. - Der Zeitraum zwischen Einschaltzeitpunkt
18 und dem Tiefpunkt20 des Stromstärkeprofils in der Hochphase10 entspricht dem Einschalten bzw. der Einschaltzeit16 , wohingegen der Zeitraum zwischen dem Ausschaltzeitpunkt19 und dem Punkt21 (im Verlauf des Stromstärkeprofils in der Abklingphase12 ), an dem Schieber3 und Stößel2 die Anfangsposition wieder erreicht haben, dem Ausschalten bzw. der Ausschaltzeit17 entspricht. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Magnetventil
- 2
- Stößel
- 3
- Schieber
- 4
- Primärspule
- 5
- elektrischer Anschluss
- 6
- magnetischer Anker
- 7
- obere/nicht-dominante Feder
- 8
- untere/dominante Feder
- 9
- Aufladephase
- 10
- Hochphase
- 11
- Haltephase
- 12
- Abklingphase
- 13
- Spitzenstromstärke
- 14
- Haltestromstärke
- 15
- Aufladestromstärke
- 16
- Einschalten bzw. Einschaltzeit
- 17
- Ausschalten bzw. Ausschaltzeit
- 18
- Einschaltzeitpunkt
- 19
- Ausschaltzeitpunkt
- 20
- Tiefpunkt eines v-förmigen Stromstärkeprofils in der Hochphase
- 21
- Punkt auf einem Stromstärkeprofil in der Abklingphase
Claims (9)
- Verfahren zum Simulieren schlechter Magnetventile (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mittels Beeinflussung einer Einschaltzeit (16) und einer Ausschaltzeit (17) des Magnetventils (1), wobei das Magnetventil (1) mit Strom einer vorbestimmten, veränderlichen Stromstärke zum Erreichen eines Öffnens und Schließens bestromt wird, wobei nach dem Einschalten des dem Magnetventil (1) zugeführten Stroms zum Einschaltzeitpunkt (18) das Schließen erzwungen wird und nach dem Ausschalten des dem Magnetventil (1) zugeführten Stroms zum Ausschaltzeitpunkt (19) das Öffnen erzwungen wird, wobei vor dem Einschaltzeitpunkt (18) für den Zeitraum einer Aufladephase (9) der Strom mit einer Aufladestromstärke (15) angelegt wird und ab dem Einschaltzeitpunkt (18) der Strom auf Spitzenstromstärke (13) erhöht und nachfolgend auf eine Haltestromstärke (14) gesenkt wird, wobei ferner ab dem Ausschaltzeitpunkt (19) die Stromstärke auf eine Ausschaltstromstärke reduziert wird, wobei nach einem Zeitversatz die Stromstärke (I) induktiv bedingt wieder ansteigt, wobei eine Variation des Betrags und/oder Dauer der Stromstärke und/oder ein Aufbringen einer Zusatzmagnetkraft zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens, eines verspäteten Einschaltens, eines verfrühten Ausschaltens und/oder eines verspäteten Ausschaltens eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmagnetkraft über einen Permanentmagneten oder eine mit Strom durchflutbare Zusatzspule zur Verfügung gestellt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet sich axial an ein zu verschiebendes Element des Magnetventils (1) anschließt oder die Zusatzspule eine zur Verschiebung des zu verschiebenden Elements vorgesehene Primärspule (4) umgibt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet an einem Gehäuse des Magnetventils (1) angebracht ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens (16) die Spitzenstromstärke (13) erhöht wird und/oder die Aufladestromstärke (15) erhöht wird und/oder die Aufladephase (9) verlängert wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Simulieren eines verspäteten Einschaltens (16) die Spitzenstromstärke (13) reduziert wird und/oder die Aufladestromstärke (15) reduziert wird und/oder die Aufladephase (9) verkürzt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Simulieren eines verfrühten Ausschaltens (17) ein durch die Zusatzmagnetkraft erzeugtes Magnetfeld eine gegensätzliche Polarität aufweist als das durch die Primärspule (4) erzeugte Magnetfeld. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Simulieren eines verspäteten Ausschaltens (17) die Haltestromstärke (14) erhöht wird und/oder der Zeitversatz zwischen dem Ausschaltzeitpunkt (19) und dem induktiv bedingten Anstieg der Stromstärke verkürzt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens (16) und zum Simulieren eines verspäteten Ausschaltens (17) der Permanentmagnet so aufgebracht wird, dass das von ihm erzeugte Magnetfeld die gleiche Polarität aufweist wie das von der Primärspule (4) erzeugte Magnetfeld, oder zum Simulieren eines verspäteten Einschaltens (16) und zum Simulieren eines verfrühten Ausschaltens (17) der Permanentmagnet so aufgebracht wird, dass das von ihm erzeugte Magnetfeld die gegensätzliche Polarität aufweist wie das von der Primärspule (4) erzeugte Magnetfeld. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Simulieren eines verfrühten Einschaltens (16) und zum Simulieren eines verspäteten Ausschaltens (17) das von der Zusatzspule erzeugte Magnetfeld die gleiche Polarität aufweist wie das von der Primärspule (4) erzeugte Magnetfeld, oder zum Simulieren eines verspäteten Einschaltens (16) und zum Simulieren eines verfrühten Ausschaltens (17) das von der Zusatzspule erzeugte Magnetfeld die gegensätzliche Polarität aufweist wie das von der Primärspule (4) erzeugte Magnetfeld.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015203415.1A DE102015203415B4 (de) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Verfahren zur Simulation extremer oder defekter Magnetventile zur Demonstration der Ausfalleffekte und Fehlererkennung für die Zertifizierung eines Fahrzeug-Diagnose-Systems |
US15/548,297 US10458566B2 (en) | 2015-02-26 | 2016-01-26 | Method for simulating extreme or defective solenoid valves for demonstrating the failure effect and for detecting faults in order to certify a vehicle diagnosis system |
PCT/DE2016/200035 WO2016134709A1 (de) | 2015-02-26 | 2016-01-26 | Verfahren zur simulation extremer oder defekter magnetventile zur demonstration der ausfalleffekte und fehlererkennung für die zertifizierung eines fahrzeug-diagnose-systems |
CN201680007010.5A CN107208586B (zh) | 2015-02-26 | 2016-01-26 | 用于车辆诊断系统认证的显示故障结果和错误识别的模拟极端的或者有错误的磁阀的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015203415.1A DE102015203415B4 (de) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Verfahren zur Simulation extremer oder defekter Magnetventile zur Demonstration der Ausfalleffekte und Fehlererkennung für die Zertifizierung eines Fahrzeug-Diagnose-Systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015203415A1 DE102015203415A1 (de) | 2016-09-01 |
DE102015203415B4 true DE102015203415B4 (de) | 2020-11-26 |
Family
ID=55802132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015203415.1A Active DE102015203415B4 (de) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Verfahren zur Simulation extremer oder defekter Magnetventile zur Demonstration der Ausfalleffekte und Fehlererkennung für die Zertifizierung eines Fahrzeug-Diagnose-Systems |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10458566B2 (de) |
CN (1) | CN107208586B (de) |
DE (1) | DE102015203415B4 (de) |
WO (1) | WO2016134709A1 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015219383B3 (de) * | 2015-10-07 | 2017-02-09 | Continental Automotive Gmbh | Bestimmung eines Zeitpunktes, zu welchem sich ein Kraftstoffinjektor in einem vorbestimmten Zustand befindet |
JP6464076B2 (ja) * | 2015-11-17 | 2019-02-06 | ヤンマー株式会社 | 燃料噴射ポンプ |
IT201700035919A1 (it) * | 2017-03-31 | 2018-10-01 | Bosch Gmbh Robert | Gruppo pompa per alimentare combustibile ad un motore a combustione interna e metodo di funzionamento di tale gruppo |
DE102017208273A1 (de) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Umschalten eines Magnetventils |
DE102018101773B4 (de) * | 2018-01-26 | 2019-11-14 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Wassereinspritzung |
CN108457790B (zh) * | 2018-01-29 | 2020-05-22 | 中国第一汽车股份有限公司 | 喷油器开启延迟时间在线检测方法及装置 |
GB2617125B (en) * | 2022-03-30 | 2024-10-16 | Jaguar Land Rover | Multi-chamber air spring control |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008004078A1 (de) * | 2008-01-12 | 2009-07-23 | Man Diesel Se | Prüfverfahren für Zündfluid-Injektoren |
DE102012213399A1 (de) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs von elektromagnetisch betätigten Schaltventilen |
DE102014202428A1 (de) * | 2014-02-11 | 2015-08-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Elektrohydraulisches Schaltventil und Verfahren zum geräuscharmen Ansteuern eines solchen |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3862492B2 (ja) | 2000-09-05 | 2006-12-27 | 株式会社日立製作所 | エンジン制御装置 |
DE102005062558A1 (de) | 2005-12-27 | 2007-06-28 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Ventils |
US7430899B2 (en) * | 2006-10-27 | 2008-10-07 | Ford Motor Company | Methods and systems for testing electromagnetically actuated fuel injectors |
DE102007045779A1 (de) | 2007-09-25 | 2009-04-09 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils und zugehörige Vorrichtung |
CN101315836B (zh) * | 2008-06-17 | 2010-07-21 | 西安交通大学 | 电磁斥力系统和永磁系统相耦合的自适应操动机构 |
DE102009003219A1 (de) | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Aktiv schließendes Magnetventil für Magnetinjektoren |
CN202194730U (zh) | 2010-12-07 | 2012-04-18 | 中国第一汽车集团公司无锡油泵油嘴研究所 | 一种带保护功能的电磁阀驱动装置 |
CN102297065B (zh) | 2011-08-30 | 2013-04-17 | 潍柴动力股份有限公司 | 具有关闭时间偏差补偿的喷油器 |
US9291077B2 (en) * | 2012-04-27 | 2016-03-22 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Operation control system for a solenoid valve of a combustion engine and method |
EP3353798B1 (de) * | 2015-09-21 | 2020-03-25 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Steuerungseinheit sowie verfahren zum überwachen der funktion eines elektromagnetischen aktuators |
-
2015
- 2015-02-26 DE DE102015203415.1A patent/DE102015203415B4/de active Active
-
2016
- 2016-01-26 US US15/548,297 patent/US10458566B2/en active Active
- 2016-01-26 WO PCT/DE2016/200035 patent/WO2016134709A1/de active Application Filing
- 2016-01-26 CN CN201680007010.5A patent/CN107208586B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008004078A1 (de) * | 2008-01-12 | 2009-07-23 | Man Diesel Se | Prüfverfahren für Zündfluid-Injektoren |
DE102012213399A1 (de) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs von elektromagnetisch betätigten Schaltventilen |
DE102014202428A1 (de) * | 2014-02-11 | 2015-08-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Elektrohydraulisches Schaltventil und Verfahren zum geräuscharmen Ansteuern eines solchen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180023720A1 (en) | 2018-01-25 |
CN107208586A (zh) | 2017-09-26 |
CN107208586B (zh) | 2020-04-10 |
US10458566B2 (en) | 2019-10-29 |
DE102015203415A1 (de) | 2016-09-01 |
WO2016134709A1 (de) | 2016-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015203415B4 (de) | Verfahren zur Simulation extremer oder defekter Magnetventile zur Demonstration der Ausfalleffekte und Fehlererkennung für die Zertifizierung eines Fahrzeug-Diagnose-Systems | |
DE102010063009B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Bewegung eines Kraftstoffinjektors mittels Erfassung und Auswertung einer magnetischen Hysteresekurve | |
EP0973178A2 (de) | Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators | |
DE102009047453A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils, insbesondere Einspritzventils einer Kraftstoffeinspritzanlage | |
DE102011016895B4 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes eines elektromagnetischen Aktors während dessen Betriebs | |
DE10012988A1 (de) | Verfahren zum Betrieb eines elektromagnetischen Aktors | |
DE102013206674A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Mengensteuerventils | |
EP3364015A1 (de) | Elektromagnetisches schaltventil und kraftstoffhochdruckpumpe | |
EP1061238B1 (de) | Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Kolbenbrennkraftmaschine mit vollvariable Gaswechselventilen | |
DE102014220929B4 (de) | Verfahren zur Ansteuerung eines induktiven Aktors | |
DE102009002215B4 (de) | Steuerbares Ventil für ein Luftfahrzeug | |
DE102011080858B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils unter Berücksichtigung einer Größe | |
DE102016112541A1 (de) | Verfahren und Steuergerät zur Funktionsprüfung eines Gasdosierventils | |
DE10057778A1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Magnetventils | |
DE102005059176A1 (de) | Verfahren zum Erkennen eines Ankerprellens in einem Magnetventil | |
DE19851679C1 (de) | Verfahren zum Start eines elektromagnetischen Aktuators | |
DE102015104799B4 (de) | Ventilanordnung, Verwendung einer Ventilanordnung, Baukastensystem zum Aufbau von Ventilanordnungen | |
DE112016005122B4 (de) | Korrekturverfahren für die Ansteuereigenschaften von Einspritzventilen und Steuervorrichtung für Fahrzeuge | |
EP2711595A1 (de) | Ventilvorrichtung mit Doppelsitz | |
EP1231360B1 (de) | Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mit elektromagnetischen Ventiltrieben | |
DE102006055171A1 (de) | Elektromagnetisch angesteuertes Ventil und Verfahren zu dessen Ansteuerung | |
DE102006011805A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung einer Schaltungsanordnung mit elektrischen Stellgliedern | |
DE102017204849B3 (de) | Verfahren zum Erkennen einer Veränderung eines zumindest einen Teil eines Gesamtluftspaltes bildenden Arbeitsweges eines Magnetankers eines Kraftstoffeinspritzventils | |
DE102015204037A1 (de) | Verfahren zur Steuerung eines Common-Rail-Einspritzsystems | |
DE10205385A1 (de) | Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |