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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Bewertungsverfahren zur Diagnose eines Dosierventils, welches eine Magnetspule und einen beweglichen Anker aufweist, der mechanisch mit einer Ventilnadel gekoppelt ist, und welches Bestandteil einer Dosiereinheit ist, mit der eine Flüssigkeit zudosiert werden kann, wobei zur Erkennung einer Bewegung der Ventilnadel bei Bestromung der Magnetspule aus dem zeitlichen Verlauf eines Dosierventilstroms durch die Magnetspule in einem Bewertungsabschnitt des Stromverlaufs zum prognostizierten Öffnungs- oder Schließzeitpunkt, welcher dem Bewegungsende der Ventilnadel entspricht, eine Bewertungszahl abgeleitet wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuereinheit, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Zur Abgasnachbehandlung bei LKWs wird das SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction) eingesetzt. Im Abgaskanal der Brennkraftmaschine befindet sich ein Katalysator, in dem eine chemische Reaktion stattfindet, die die Stickoxid-Emission des Abgassystems der Brennkraftmaschine reduziert. Vor dem Katalysator wird bei dem SCR-Verfahren in das Abgasrohr eine Harnstoff-Wasser-Lösung (bekannt z.B. unter dem Handelsname AdBlue®) eingespritzt, deren Bestandteile später die Reaktion im Katalysator ermöglichen. Zur Einspritzung wird ein Magnetventil verwendet, das von einer Steuereinheit zur geeigneten Zeit für die erforderliche Dauer bestromt wird. Das Ventil muss als abgasrelevante Komponente kontinuierlich auf eine ordnungsgemäße Funktion überwacht werden. Die Überwachung muss erkennen, ob das Ventil richtig öffnet und schließt. Nur wenn die eingespritzte Menge zur Abgasmenge, Abgastemperatur, Katalysatortemperatur, Alterungszustand etc. passt, läuft die Reaktion wie gewünscht ab, so dass unerwünschte Nebenprodukte vermieden werden können.
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Beim Dosierventil wird eine Nadel gegen eine Feder von einem Elektromagneten angezogen, Das Ventil ist in bestromten Zustand geöffnet. In stromlosem Zustand drückt die Feder die Nadel in die vordere Endlage, wodurch das Ventil verschlossen wird.
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Da die Nadel aus magnetisch leitfähigem Material besteht und sich bei Bestromung auf einen Anker zu bewegt, verändert sich der Luftspalt zwischen Anker und Nadel. Dabei wird die Nadelbewegung aufgrund der magnetischen Induktion im Stromverlauf sichtbar. Bei einer ordnungsgemäßen Bewegung der Nadel bei Bestromung ist die Bewegung an einem charakteristischen Knick im Stromverlauf erkennbar.
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Zur Diagnose der Ventilfunktion wird nach dem Stand der Technik in der Steuereinheit der Stromverlauf zyklisch erfasst und gespeichert. Die abgespeicherten Werte werden digital gefiltert und weiter verarbeitet. Das Ergebnis ist eine Bewertungszahl, die mit der Ausprägung des Stromknicks wie folgt zusammen hängt: eine hohe Zahl bedeutet, dass sich die Nadel bewegt hat und damit das Dosierventil ordnungsgemäß funktioniert. Eine niedrige Zahl bedeutet hingegen, dass die Nadel blockiert und damit das Dosierventil defekt ist.
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Hierbei wird eine (ordnungsgemäße) Nadelbewegung diagnostiziert, wenn die Bewertungszahl längere Zeit über einem Schwellwert liegt. Liegt das Bewertungsergebnis dagegen lange genug unter dem Schwellwert, meldet die Steuereinheit-Software einen Fehler und signalisiert z.B. dem Fahrer, in die Werkstatt zu fahren. Da Werkstattaufenthalte Verdienstausfälle und auch sonst erhebliche Kosten verursachen, ist es wichtig, den Fahrer nur in berechtigten Fällen in die Werkstatt zu zwingen, d.h. wenn das Fahrzeug die Emissionsgrenzen nicht mehr einhält.
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Abweichungen des Öffnungszeitpunktes werden durch den sogenannten BIP-Algorithmus erkannt bzw. ermittelt und durch die Anpassung der Bestromungsdauer kompensiert. BIP bezeichnet den Zeitpunkt der Ankerbewegung nach der Ansteuerung. Dieses Verfahren ist bei den sogenannten DENOXTRONIC-Systemen der Anmelderin bekannt und bereits im Serienbetrieb.
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Die Schrift
DE 3730523 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kontrolle der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers, für dessen Betätigung eine Magnetwicklung vorgesehen ist, wobei nach Abschalten des Bewegungsstroms durch die Magnetwicklung durch die Bewegung des Magnetventilankers hervorgerufene Induktionsspannungen an der Magnetwicklung, die mechanischen Schaltzeitpunkten (BOP, EIP) zugeordnet sind, überwacht werden und die so erzeugten Signale jeweils mittels einer externen Energiequelle auf einen feststellbaren Signalpegel angehoben werden.
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Die
DE 10 2013 201 776 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils, wobei ein Ventilelement des Magnetventils durch eine Vorspannkraft in eine erste Position und durch Magnetkraft in eine zweite Position gebracht werden kann, wobei während eines Zeitraums ohne Bestromung ein Zeitintegral unter Verwendung eines durch eine Magnetspule des Magnetventils fließenden Stroms bzw. einer den Strom charakterisierenden Größe ermittelt wird, und dass das Zeitintegral mit mindestens einem Schwellwert verglichen wird, und dass aus dem Vergleich mit dem mindestens einen Schwellwert auf einen Zustand des Magnetventils geschlossen wird. Mit dem Verfahren können insbesondere blockierte Zustände des Magnetventils, d.h. nicht mehr bewegliche Ventilnadeln detektiert werden.
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Aus der
DE 10 2012 216 611 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils bekannt, wobei ein Ventilelement des Magnetventils durch eine Vorspannkraft in eine erste Position und durch eine Elektromagnetkraft in eine zweite Position gebracht werden kann, wobei in mindestens einem ersten Zeitintervall vor oder nach dem Beginn einer Bewegungsansteuerung und vor dem vermuteten Beginn einer Bewegung des Ventilelements von der ersten in die zweite Position ein erster Wert einer elektrischen Zustandsgröße des Magnetventils ermittelt wird, und dass in mindestens einem zweiten Zeitintervall vor oder nach dem Ende einer Halteansteuerung und vor dem vermuteten Beginn einer Bewegung des Ventilelements von der zweiten in die erste Position ein zweiter Wert der elektrischen Zustandsgröße des Magnetventils ermittelt wird, und dass aus einem Vergleich des ersten mit dem zweiten Wert der elektrischen Zustandsgröße auf einen Zustand des Magnetventils geschlossen wird.
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Weitere Algorithmen zur Bestimmung eines Loslaufzeitpunktes (BMP) und den Zeitpunkt eines Ankeranschlages (MSP) sind auch in Patentanmeldungen der Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen R.348498 und R.346347 beschrieben.
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Nachteilig speziell bei dem Verfahren, für das die Verbesserung beschrieben wird, ist, dass der Schwellwert derzeit mit hohem Aufwand experimentell ermittelt werden muss, wobei dieser für jede Kombination bzw. Veränderung von Ventil, Steuereinheit und Aufbau neu ermittelt werden muss. Dies ist erforderlich, wenn z.B. zukünftige magnetkreis-relevante Änderungen am Ventil auftreten oder wenn sich Steuereinheit-Bauteile ändern.
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Problematisch ist weiterhin, wenn Störsignale, z.B. durch Strom-Messverstärker hervorgerufen, oder sonstige Hardware-Einflüsse, z.B. nach einem Komponententausch, die Berechnung der Bewertungszahl derart stören, und eine Verschiebung der Bewertungszahlen auftreten kann, so dass eine störungsfreie bzw. robuste Ventildiagnose nicht mehr gewährleistet werden kann.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bewertungsverfahren bereitzustellen, mit dem derartige Einflüsse reduziert werden können.
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Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung, insbesondere eine Steuereinheit, zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 7 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in mindestens einem weiteren Bewertungsabschnitt vor und/ oder nach dem Bewertungsabschnitt zum prognostizierten Zeitpunkt des Bewegungsbeginns weitere Bewertungszahlen aus dem Stromverlauf des Dosierventilstroms bestimmt und diese zueinander in Relation gesetzt werden und aus einem relativen Vergleich dieser Bewertungszahlen auf eine ordnungsgemäße Funktion des Dosierventils geschlossen wird. Gegenüber dem Stand der Technik hat dieses Diagnoseverfahren den Vorteil, dass bei unverändertem Grundprinzip der Ventildiagnose die Abhängigkeit von störenden Einflussfaktoren entlang der Wirkkette Dosierventil-Steuergerät verringert werden kann. Störsignale, z.B. durch Strom-Messverstärker hervorgerufen, oder Hardware-Einflüsse, z.B. nach einem Komponententausch, können mit dem vorgeschlagenen Diagnoseverfahren verringert werden, so dass sicher eine Ventilbewegung diagnostiziert werden kann. Mittels dieses relativen Bewertungsverfahrens kann die Ventildiagnose leichter auf andere Systeme übertragen werden, ohne dass sogenannte Lernparameter aufwendig ermittelt werden müssen. Als System wird hier von der Kombination aus Steuereinheit, Dosierventil unter Berücksichtigung von bestimmten Arbeitspunkten ausgegangen. Das Bewertungsverfahren kann z.B. auch zur Bewertung des Schließvorganges angewendet werden, der ebenfalls etlichen Einflüssen unterliegt und auch über den Stromverlauf bewertet wird, da der Strom die einzige elektrische Schnittstelle zwischen dem hydraulischelektromagnetischen System Dosierventil und der Steuereinheit darstellt.
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Eine Verfahrensvariante sieht vor, dass Beginn und Dauer der Abtastung des Stromverlaufs innerhalb der Bewertungsabschnitte variiert werden. Damit kann ein möglichst günstiger Messeffekt erzielt werden. Hierbei kann es auch vorteilhaft sein, die Abtastdauer im Nadeleinschlag zu variieren, um eine bestmögliche Unterscheidung zu erreichen, falls keine feste Dauer ermittelt bzw. festgelegt werden kann, die bei allen Ventiltypen, d.h. bei unterschiedlich schnellen Schaltvorgängen oder auch bei unterschiedlichen Komponenten, gute Ergebnisse liefert. Weiterhin können die Bewertungsabschnitte vor und/ oder nach dem Bewegungsbeginn zeitlich nahe dem Bewertungsabschnitt zum Zeitpunkt des Bewegungsbeginns gewählt werden, womit der Einfluss z.B. des Arbeitspunktes der Messschaltung oder die Nichtlinearität des Induktionsverlaufs zumindest abgeschwächt werden kann.
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Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht dabei vor, dass die Bewertungszahl im Bewertungsabschnitt zum Zeitpunkt des Bewegungsbeginns mittels Summen- und/ oder Differenzbildung und/ oder Verhältnisbildung mit den Bewertungszahlen aus den Bewertungsabschnitten vor und/ oder nach dem Bewertungsabschnitt zum Zeitpunkt des Bewegungsbeginns verglichen, eine relative Bewertungszahl abgeleitet und anhand dieser relativen Bewertungszahl auf eine ordnungsgemäße Funktion des Dosierventils geschlossen wird. Dabei können noch zusätzlich Gewichtungsfaktoren Berücksichtigung finden. Der Stromverlauf bzw. die daraus zu berechnenden Bewertungszahlen sind als relative Vergleichs- oder Bezugsgröße besser geeignet als die bisher verwendete Konstante, da diese nur für eine bestimmte Kombination aus Dosierventil und Steuereinheit gilt und daher für jede Anwendung neu ermittelt werden muss, um die bestmögliche Erkennungsleistung der Diagnosefunkton zu erzielen.
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Dabei kann in robuster Weise auf eine Nadelbewegung bzw. ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Dosierventils diagnostiziert werden, wenn aus großen Änderungen der Bewertungszahlen zwischen den Bewertungsabschnitten auf eine Ventilbewegung und bei ähnlichen Bewertungszahlen für die Bewertungsabschnitte auf ein blockiertes Dosierventil geschlossen wird. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs bzw. vom zeitlichen Verlauf des Bewertungszahlenvergleichs können dann weitere Maßnahmen, wie ein Fehlereintrag in den Fehlerspeicher der Steuereinheit und/ oder motorische Maßnahmen, wie z.B. eine Drehmomentreduktion, eingeleitet werden.
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In besonders bevorzugter Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die Bewertungszahlen für die verschiedenen Bewertungsabschnitte mittels des bestehenden Diagnoseverfahrens oder einer daraus abgeleiteten Größe ermittelt werden. Beim bestehenden Diagnoseverfahren kann beispielsweise die Bewertungszahl aus der zeitlichen Ableitung des zeitlichen Verlaufs des Dosierventilstroms abgeleitet werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das gegenüber dem Stand der Technik optimierte Bewertungsverfahren kompatibel zu bereits bestehenden Diagnoseverfahren und Hardwarekomponenten eingesetzt werden kann, und vorhandene Diagnosealgorithmen weiterhin genutzt werden können.
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Eine weitere Verfahrensvariante kann auf eine Analyse des jeweiligen Rauschanteils (N, Nv, Nn,) basieren. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Bewertungszahlen für die verschiedenen Bewertungsabschnitte aus Ventilschaltsignalen (S) und Rauschsignalen (N) während des Bewertungsabschnittes zum Zeitpunkt des Bewegungsbeginns sowie aus Signalstörungen (Nv, Nn) während der Bewertungsabschnitte vor und /oder nach dem Zeitpunkt des Bewegungsbeginns bestimmt werden.
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Eine bevorzugte Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens mit seinen Varianten sieht den Einsatz in einem Dosiersystem vor, mit dem im Hochlastbetrieb einer als Dieselmotor ausgeführten Brennkraftmaschine zur Stickoxidreduktion in Strömungsrichtung des Abgases vor einem Stickoxid-Speicherkatalysator Kohlenwasserstoffe in Form von Dieselkraftstoff in den Abgaskanal eindosiert werden, wobei das Dosiersystem die Baugruppen Einspritzeinheit, im Wesentlichen bestehend aus einem Dosierventil und einem Kühlkörper, Dosiereinheit, im Wesentlichen bestehend aus einer Förderpumpe, welche als Hubkolbenpumpe ausgeführt sein kann, und einem Drucksensor, und Steuereinheit umfasst. Dieses Dosiersystem ist auch als DiAir-System bekannt und dient insbesondere zur Stickoxidreduktion bei Kleindieselbrennkraftmaschinen, wie sie z.B. in PKW eingesetzt werden. Im DiAir-Mode wird insbesondere im Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine zusätzlich Dieselkraftstoff eingespritzt. Zusätzlich kann diese Kraftstoffinjektion auch zur Temperaturerhöhung des Abgases während einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) genutzt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit seinen zuvor beschriebenen Varianten sieht den Einsatz zur Überwachung eines Dosierventils in einer Dosiereinheit als Bestandteil eines Dosiersystems vor, mit dem eine Harnstoff-Wasser-Lösung als Reduktionsmittel in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine eingebracht werden kann, welcher in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Einbringort der Harnstoff-Wasser-Lösung einen SCR-Katalysator aufweist. Insbesondere bei Magermotoren oder Dieselmotoren kann damit eine Stickoxidreduktion herbeigeführt werden, so dass auch zukünftige gesetzliche Vorgaben zur Schadstoffemission eingehalten werden können. Hierbei ist die Überwachung der Funktionalität des Dosierventils von großer Bedeutung. Mit dem Verfahren kann insbesondere der Beginn der Einspritzperiode (BIP) sicher erkannt werden. Ein Blockieren des Dosierventils kann damit erkannt und somit ein unerwünschtes Zudosieren von Reduktionsmitteln verhindert werden. Zudem kann damit im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD) eine Funktionsunfähigkeit des Dosierventils erkannt und angezeigt werden. Derartige Systeme sind als DENOXTRONIC 5.x der Anmelderin bekannt, die aus dem Öffnungszeitpunkt (BIP) und dem Schließzeitpunkt (EIP) des Dosierventils die reale Öffnungsdauer und daraus die real zudosierte Flüssigkeitsmenge bestimmen können. Der Aufbau des DENOXTRONIC-Dosierventils ist ähnlich dem im DiAir-System verwendeten Dosierventil, so dass der Einsatz des zuvor beschriebenen Verfahrens mit seinen Varianten ähnliche Vorteile bietet wie beim DiAir-System.
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Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Steuereinheit Einrichtungen zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens mit seinen Varianten aufweist. Derartige Einrichtungen sind insbesondere eine ADC-Einheit (Analog-Digital-Converter) zur Aufnahme eines Dosierventilstroms durch die Magnetspule, Berechnungseinheiten zur zeitlichen Differenzierung des Stromverlaufs, eines gefilterten Stromverlaufs oder einer aus dem Stromverlauf abgeleiteten Größe, sowie Berechnungseinheiten und Komparatoren zur Berechnung der Bewertungszahlen und Vergleich der Bewertungszahlen untereinander und/ oder mit applizierbaren Schwellwerten. Die Implementierung kann dabei zumindest teilweise Software-basiert vorgesehen sein, wobei die Steuereinheit als separate Einheit oder als integraler Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung ausgebildet sein kann. Üblicherweise bedarf es dazu keiner Änderung in der Hardware, da diese Einrichtungen bereits Bestandteil von Steuereinheiten zur Ventilsteuerung sind, was die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinfacht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 schematisch ein Stromverlaufsdiagramm für den zeitlichen Verlauf des Dosierventilstroms für ein intaktes und ein blockiertes Dosierventil,
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2 in einem Verlaufsdiagramm verschiedene Bewertungszahlverläufe in Abhängigkeit des Dosierventilstroms und
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3 in weiteren Stromverlaufsdiagrammen für unterschiedliche Dosierventile die Bewertungsabschnitte gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt in einem Stromverlaufsdiagramm 10 einen Dosierventilstrom 11 in Abhängigkeit der Zeit 12. Dargestellt ist ein typischer Stromverlauf für ein intaktes Dosierventil 13, in dem ein charakteristischer Knick bzw. Einbruch im Stromverlauf eine ordnungsgemäße Bewegung der Ventilnadel anzeigt. Ein Stromverlauf für ein blockiertes Dosierventil 14 zeigt dagegen diesen charakteristischen Knick im Stromverlauf nicht, da eine Bewegung der Ventilnadel ausbleibt und dadurch keine Induktivitätsänderung detektiert werden kann.
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2 zeigt in einem Verlaufsdiagramm eine Bewertungszahl 21 BW in Abhängigkeit eines Dosierventilstroms 22. Die Bewertungszahl 21 wird, wie eingangs erwähnt, aus digital gefilterten und weiter verarbeiteten Dosierventilstromwerten bestimmt und ist hardware-abhängig. Ein erster Bewertungszahlverlauf 23 zeigt den Verlauf für ein intaktes, d.h. bewegliches Dosierventil. Ein zweiter Bewertungszahlverlauf 24 zeigt den Verlauf für ein blockiertes Dosierventil. Ein beispielsweise applizierter Schwellwert 27 wäre im gezeigten Beispiel geeignet, ein funktionierendes Dosierventil von einem blockierten Dosierventil zu unterscheiden. Wenn die Bewertungszahl 21 für eine bestimmte Zeit unter diesem applizierten Schwellwert 27 liegt, liegt ein blockiertes Dosierventil vor. Übersteigt die Bewertungszahl 21 überwiegend den applizierten Schwellwert 27, liegt ein bewegliches Dosierventil vor.
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Problematisch ist es, wenn das Dosierventil mit unterschiedlichen Steuereinheiten betrieben wird und dabei unterschiedliche Strom-Messverstärker eingesetzt werden, die dem Ausgangssignal zusätzliche Störungen, z.B. Pulse, beifügen. Da zur Identifikation des Stromknicks durch den Nadeleinschlag die abgetasteten Werte auf ihren Verlauf untersucht werden und die zusätzlichen Pulse die Welligkeit des Stromverlaufs erhöhen, verändern sich die Berechnungsergebnisse. Dabei ist zu beachten, dass es keine konstante Schwelle gibt, die alle Anwendungsfälle abdeckt. Für diese Pulse sind beispielhaft in der 2 zusätzlich die Bewertungszahlen 21 bei verschiedenen Dosierventilströmen 22 aufgenommen und dargestellt. Durch die zusätzliche Welligkeit verschieben sich alle Bewertungszahlen 21 nach oben, wie dies ein dritter Bewertungszahlverlauf 25 für ein intaktes Dosierventil und ein vierter Bewertungszahlverlauf 26 für ein blockiertes Dosierventil zeigen. Das führt dazu, dass auch die Bewertungszahl 21 BW für blockierte Dosierventile oberhalb des bisher als günstig applizierten Schwellwertes 27 liegen. Durch diesen Versatz wird der Bereich zwischen den Kurven sehr schmal, so dass der Abstand zu einem applizierten Schwellwert 27 für einen Serieneinsatz nicht mehr als ausreichend betrachtet wird. Zusätzlich wird dies erschwert, wenn zu den Bewertungszahlverläufen 23, 24, 25, 26 noch statistische Schwankungen und damit Fehlerbalken berücksichtigt werden, die zur Wahrung der Übersichtlichkeit in 2 nicht dargestellt sind.
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Kern der Erfindung ist es, dass ein Ventil bei richtiger Bestromung genau einmal öffnet (sich bewegt) und dann, so lange ausreichend Strom fließt, geöffnet bleibt (= Ruhelage „offen“). Kennt man diesen Zeitpunkt, kann auf den Zeitpunkt einer Nadelbewegung geschlossen werden. Davor und danach bewegt sich die Nadel dagegen nicht. Für den Stromverlauf kurz vor und nach der Nadelbewegung, unter der Annahme, dass ein eventuelles Prellen abgeklungen ist, gilt:
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Der Stromverlauf kurz vor bzw. nach der Nadelbewegung eignet sich daher gut als Bezugs- bzw. Vergleichsgröße, da er sich, bis auf den Stromknick bei Nadelbewegung, nur wenig oder gar nicht vom Stromverlauf bei Nadeleinschlag unterscheidet.
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Die Steuereinheit-Software ermittelt schon heute den Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Ventils sowie eine Bewertungszahl 21 BW aus dem während des Nadeleinschlags aufgezeichneten Stromverlauf. Zusätzlich wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren je eine Bewertungszahl 21 aus den vor bzw. nach dem Öffnungs-/Schließzeitpunkt abgetasteten Stromverlauf berechnet. Beginn und Dauer der Abtastung(en) können so variiert werden, dass ein möglichst günstiger Messeffekt zustande kommt.
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Als Ergebnis erhält man dann pro Stromabschnitt eine, bei drei Abschnitten, d.h. vor, während und nach dem Ereignis, z.B. drei Bewertungszahlen 21. Die Kombination oder Auswahl der für das Verfahren günstigsten Bewertungszahl vor bzw. nach der Nadelbewegung ist denkbar aber nicht zwingend. Letztendlich kommt es nur darauf an, die Abschnitte des Stromverlaufs zu bewerten während derer sich die Nadel sicher nicht bewegt. Abschnitte, die direkt vor bzw. nach dem Nadeleinschlag abgetastet werden, sind dabei bevorzugt. Somit wird der Einfluss z.B. des Arbeitspunktes der Messschaltung oder Nichtlinearität des Induktivitätsverlaufs zumindest abgeschwächt. Zudem kann es hilfreich sein, die Abtastdauer im Nadeleinschlag zu variieren, um eine bestmögliche Unterscheidung zu erreichen, falls keine feste Dauer ermittelt werden kann, die bei allen Ventiltypen, d.h. unterschiedlich schnelle Schaltvorgänge oder auch Komponenten von anderen Herstellern, gute Ergebnisse liefern.
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Die Bewertungszahl 21 bei Nadeleinschlag wird in geeigneter Weise, z.B. mittels Differenz- und/ oder Verhältnisbildung mit der/den Bewertungszahl(en) davor bzw. danach verglichen. Ergibt das Ergebnis des abschnittweisen Vergleichs eine große Änderung zwischen den Abschnitten, wird eine Ventilbewegung angenommen, was bei einer Ansteuerung plausibel ist, und das Ventil wird als beweglich eingestuft. Wird dagegen in allen Abschnitten eine ähnliche Bewertungszahl 21 berechnet, wird das Ventil als unbeweglich eingestuft. Bleibt dieser Zustand über eine gewisse Zeit oder über eine bestimmte Anzahl von Bewertungsvorgängen erhalten oder sind, innerhalb eines Zeitintervalls, die negativen Bewertungen in der Mehrzahl oder übersteigen eine bestimmte Schwelle, kann die Steuereinheit-Software verschiedene Aktionen auslösen oder auch Fehler melden, die ihrerseits wieder die verschiedensten Reaktionen auslöst. Diese können sein: Fehlereintrag in der Steuereinheit, Warnlampe an, Drehmomentreduktion etc.
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3 zeigt schematisch in drei weiteren Stromverlaufsdiagrammen 30 den Verlauf des Dosierventilstroms 11 in Abhängigkeit der Zeit 12. Dargestellt ist im oberen Diagramm der Verlauf für ein langsames Dosierventil, das mittlere Diagramm zeigt den Verlauf für ein schnelles Dosierventil und das untere Diagramm den Verlauf für ein blockiertes Dosierventil. Weiterhin dargestellt sind jeweils ein erster Bewertungsabschnitt 31 vor der prognostizierten Nadelbewegung bei einem Ventilschaltvorgang, ein zweiter Bewertungsabschnitt 32 während der prognostizierten Nadelbewegung und ein dritter Bewertungsabschnitt 33 nach vermeintlich erfolgter Nadelbewegung. Jeder der Bewertungsabschnitte 31, 32, 33 das Stromverlaufs wird durch eine Bewertungszahl 21 beschrieben, wobei sich eine relative Bewertungszahl 21 beispielsweise mittels folgender Beziehungen ableiten lässt:
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Mittels Summen-/Differenzbildung, z.B. BW = BW2 – BW3 oder BW = BW2 – BW1 oder BW = BW2 – 0,5 (BW1 + BW3) oder mittels Verhältnisbildung, z.B. BW = BW2/BW3 oder BW = BW2/BW1 oder BW = BW2/(x·BW1 + y·BW3) mit BW = relative Bewertungszahl 21 und BW1,2,3 = Bewertungszahl 21 für den ersten, zweiten oder dritten Bewertungsabschnitt 31, 32, 33, wobei x, y Gewichtungsfaktoren darstellen.
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Bei einem schaltenden Dosierventil unterscheidet sich die Bewertungszahl 21 beim Schalten von den Bewertungszahlen 21 davor oder danach.
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Eine weitere Möglichkeit ergibt sich, wenn innerhalb der Bewertungsabschnitte 31, 32, 33 vor, während und nach einem Ventilschaltvorgang ein Ventilschaltsignal S und Signalstörungen N (Noise), Nv (Noise vor Signalschaltsignal S) und Nn (Noise nach Signalschaltsignal S) bei funktionalem und blockiertem Dosierventil in Relation gesetzt werden. Hierbei können beispielsweise folgende Beziehungen herangezogen werden (S + N) – Nv ≠ 0 (idealerweise S) (S + N) – Nn ≠ 0 (idealerweise S) für ein langsames oder schnelles Dosierventil, wobei S das Signalniveau S und N das Rauschniveau im zweiten Bewertungsabschnitt 32, Nv das Rauschniveau im ersten Bewertungsabschnitt 31 und Nn das Rauschniveau im dritten Bewertungsabschnitt 33 entsprechen, sowie mit den Beziehungen (0 + N) – Nv ≈ 0 (0 + N) – Nn ≈ 0 für ein blockiertes Dosierventil, wobei im zweiten Bewertungsabschnitt 32 das Signalniveau S = 0 ist („kein Schaltsignal detektiert“).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3730523 C2 [0009]
- DE 102013201776 A1 [0010]
- DE 102012216611 A1 [0011]
