DE102015212135B3 - Präzise Bestimmung des elektrischen Widerstands eines Kraftstoffinjektors mit Magnetspulenantrieb - Google Patents

Präzise Bestimmung des elektrischen Widerstands eines Kraftstoffinjektors mit Magnetspulenantrieb Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb beschrieben. Das Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls, (b) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes (I), (c) Berechnen einer Reihe von verketteten Flüssen (ψ) als Funktion von Stromstärke (I), wobei jeder verketteter Fluss (ψ) basierend auf dem zeitlichen Verlauf von Spannung und Stromstärke (I) und auf einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothetischen Widerstandswerte berechnet wird, und (d) Auswählen eines von den hypothetischen Widerstandswerten als ermittelter Widerstandswert basierend auf einer Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen (ψ). Des Weiteren wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors sowie eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm beschrieben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft generell das technische Gebiet der Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm, das zum Durchführen der Verfahren eingerichtet sind.
  • Bei Betrieb von Kraftstoffinjektoren mit Magnetspulenantrieb (auch Spuleneinspritzinjektoren genannt) kommt es aufgrund von elektrischen und mechanischen Toleranzen zu unterschiedlichen zeitlichen Öffnungsverhalten 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.
  • Die Mengenunterschiede können unter anderem durch die Kenntnis des hydraulischen Öffnungszeitpunkts analysiert und korrigiert werden. Die hydraulische Öffnungsphase eines Hochdruckeinspritzventils wird üblicherweise elektrisch mittels einer sogenannten Boostphase realisiert (in welcher der Injektor mit einer gegenüber der Batteriespannung erhöhten Spannung (Boostspannung) beaufschlagt wird). In dieser Boostphase und der anschließend folgenden Freilaufphase liegt das hydraulische Öffnungsereignis. Mit den elektrischen Kenngrößen Spulenstrom und Spulenspannung sowie dem ohmschen bzw. elektrischen Spulenwiderstand des Kraftstoffinjektors ist es möglich, magnetische Kenngrößen zu ermitteln, aus denen Kenntnisse zum Öffnungs- und Bewegungsverhalten des Injektors durch verschiedene Analyseverfahren gewonnen werden können. Eine dieser magnetischen Kenngrößen ist der verkettete magnetische Fluss ψ (Psi), der über den Injektorstrom aufgetragen wird. Die Genauigkeit des Kennlinienverlaufs und damit auch des hydraulischen Öffnungsereignisses wird hier vor allem durch die Kenntnis der Genauigkeit des ohmschen Widerstands bestimmt.
  • Eine genaue Bestimmung des elektrischen Spulenwiderstands ist aber aufwendig und nur mit zusätzlicher Hardware realisierbar, zum Beispiel zur Durchführung einer 4-Pol-Messung bzw. Vierleitermessung.
  • In der DE 10 2011 075 935 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Funktionszuständen, insbesondere von Fehlerzuständen eines elektromagnetischen Aktors beschrieben. Der Funktionszustand und/oder der Fehlerzustand wird anhand eines Vergleichs zumindest einer magnetischen Referenzkennlinie, welche einen verketteten magnetischen Soll-Fluss in Abhängigkeit einer Stromstärke beschreibt, und einer magnetischen Ist-Kennlinie, welche einen verketteten magnetischen Ist-Fluss in Abhängigkeit der Stromstärke beschreibt, ermittelt. Der verkettete magnetische Ist-Fluss wird aus einer Strom- und einer Spannungsmessung im Erzeugerkreis des Magnetfelds während des Betriebs des elektromagnetischen Aktors ermittelt.
  • Die DE 195 44 207 A1 zeigt ein Verfahren zur modellbasierten Messung und Regelung von Bewegungen an elektromagnetischen Aktoren. Zum Zwecke einer preiswerten Aktorregelung und/oder Bewegungsmessung wird vorgeschlagen, dass der die Magnetkraft erzeugende magnetische Fluss geeignet gemessen wird, daraus die magnetische Antriebskraft berechnet und über ein Kräftegleichgewicht zwischen magnetischer Antriebskraft, Last- und Gewichtskraft die resultierende Kraft auf den Anker bestimmt wird und daraus bei bekannter bewegter Masse die Beschleunigung auf den Anker des Aktors und gegebenenfalls durch nachfolgende Integration die Geschwindigkeit und der Weg. Eine zweite Möglichkeit besteht in der Messung des Stroms durch die Erregerwicklung und des magnetischen Flusses im Magnetkreis, der Berechnung des aktuellen Luftspaltes über eine nichtlineare Gleichung unter Verwendung dieses Wertes zur Messung der Bewegung und/oder Regelung des Aktors.
  • Aus der DE 10 2012 224 416 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln der Temperatur von Kraftstoff in einer Kraftstoffpumpe bekannt. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens einer Ansteuerungspause einer elektrischen Spule eines in der Kraftstoffpumpe aufgenommenen Magnetventils, des Aufprägens eines vorbestimmten Messstroms auf die elektrische Spule des Magnetventils während eines für die Dauer der erfassten Ansteuerpause gesetzten Messfensters, des Messens des ohmschen Widerstandes der elektrischen Spule innerhalb des gesetzten Messfensters, des Bestimmens der Temperatur der elektrischen Spule auf der Basis des innerhalb des gesetzten Messfensters aktuell gemessenen ohmschen Widerstands, und des Ermittelns der Temperatur des Kraftstoffes nach Maßgabe der aktuell bestimmten Temperatur der Spule für das gesetzte Messfenster. Dazu wird eine Temperatur-Widerstands-Kennlinie der elektrischen Spule aufgenommen, wobei der aktuell gemessene ohmsche Widerstand mit der Temperatur-Widerstsands-Kennlinie der elektrischen Spule verglichen wird und daraus dem aktuell gemessenen ohmschen Widerstand ein entsprechender Temperaturwert aus der Temperatur-Widerstands-Kennlinie zugeordnet wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und präzise Bestimmung des elektrischen Spulenwiderstands in einem Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb ohne Einsatz von zusätzlicher und verteuernder Hardware zu ermöglichen.
  • 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 eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls, (b) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes, (c) Berechnen einer Reihe von verketteten Flüssen als Funktion von Stromstärke, wobei jeder verketteter Fluss basierend auf dem zeitlichen Verlauf von Spannung und Stromstärke und auf einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothetischen Widerstandswerten berechnet wird, und (d) Auswählen eines von den hypothetischen Widerstandswerten als ermittelter Widerstandswert basierend auf einer Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen.
  • Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Berechnung des verketteten Flusses ψ basierend auf Spannung und Stromstärke, die beim Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einer Spannungspulses entstehen, und einem falschen Widerstandswert für die Spule des Magnetspulenantriebs zu einem nicht physikalischen Ergebnis führt. Solche nichtphysikalischen Ergebnisse können insbesondere beim Beobachten des Zusammenhangs zwischen verkettetem Fluss und Stromstärke (ψ/I-Kennlinienfeld) erkannt werden.
  • Der verkettete Fluss ψ (und damit auch das magnetische Verhalten des Magnetspulenantriebs) lässt sich durch folgende allgemeine Gleichung berechnen: ψ(I, t) = ∫ t / 0(U(t) – RSpule·I(t))dt.
  • Hier bezeichnet U(t) die elektrische Spannung als Funktion der Zeit, I(t) den elektrischen Strom als Funktion der Zeit und RSpule den Widerstandswert der Spule.
  • Liegt nun ein nichtlineares magnetisches System vor, wie zum Beispiel ein Tauchankermagnetspuleninjektor, so wird sich bei ansteigendem Strom die Magnetisierung bzw. der verkettete Fluss so verhalten, das er gegen einen maximalen Sättigungswert mit gleichbleibendem Krümmungsverhalten strebt. Etwaige Bewegungseffekte sollen im Bereich des Maximalwerts vernachlässigt werden.
  • Weicht der Spulenwiderstand RSpule nun bloß geringfügig von dem tatsächlichen Wert ab, kann der Zusammenhang zwischen Stromstärke und verkettetem Fluss in Verbindung mit dem oben erwähnten Beaufschlagen mit einem Spannungspuls einen anderen, nicht physikalischen Verlauf aufweisen. Insbesondere kann bei einem unpräzisen Widerstandswert einen zunehmenden Anstieg oder einen unerwarteten Abfall des berechneten verketten Flusses in der Nähe der maximalen Stromstärke beobachtet werden. Solche Verläufe sind physikalisch nicht möglich.
  • Die oben geschilderten Erkenntnisse werden jetzt erfindungsgemäß zur präzisen Ermittlung des Spulenwiderstands eingesetzt. Spezifischer wird der Magnetspulenantrieb des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls beaufschlagt und der zeitliche Verlauf der Stromstärke des durch den Magnetspulenantrieb (das heißt durch die Spule) fließenden Stromes wird erfasst. Dabei wird die Stromstärke vorzugsweise sowohl während des Spannungspulses als auch nach Ende des Spannungspulses erfasst. Basierend auf Strom und Spannung wird nun für eine Reihe von (unterschiedlichen) hypothetischen Widerstandswerten der verkettete Fluss als Funktion der Stromstärke berechnet. Dies erfolgt anhand der oben angeführten Formel. Mit anderen Worten wird folgendes berechnet: ψk(I, t) = ∫ t / 0(U(t) – RSpule,k·I(t))dt, k = 0, 1, 2, ..., N – 1.
  • Die Berechnungen für jeden Wert von k erfolgen für eine Vielzahl von Werten für die Zeit t und somit können eine Reihe von Funktionen berechnet werden, die den Zusammenhang zwischen verkettetem Fluss ψ und Stromstärke I für jeden hypothetischen Widerstandswert RSpule,k darstellen.
  • Dann wird die Reihe von berechneten Funktionen (ψ/I-Kennlinien) mathematisch (insbesondere numerisch) analysiert und diejenige Funktion ausgewählt, die (am besten) einen physikalischen Verlauf aufweist. Im Ergebnis wird dann der entsprechende hypothetische Widerstandswert als ermittelter Widerstandswert (das heißt als Ergebnis des Verfahrens) ausgewählt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in einfacher Weise in einer Motorsteuerung implementieren, ohne dass zusätzliche Hardware benötigt wird. Insbesondere kann das Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit vorhandenen Schaltungen und Steuerungen zur Ansteuerung des Kraftstoffinjektors erfolgen und das Erfassen von Spannung und Strom kann mit den schon vorhandenen Messvorrichtungen ohne weiteres durchgeführt werden. Die Berechnungen und der Analyse kann von der Datenverarbeitungsvorrichtung des Motorsteuergeräts durchgeführt werden.
  • Somit kann der Widerstandswert der Magnetspule in einfacher und kostengünstiger Weise mit hoher Präzision mittels eines einzigen Ansteuerungs- und Messvorgangs bestimmt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen eine Analyse eines Krümmungsverhaltens für jeden verketteten Fluss als Funktion von Stromstärke auf.
  • Die Analyse des Krümmungsverhaltens jeder einzelnen Funktion dient insbesondere dazu, solche Funktionen (und damit hypothetischen Widerstandswerte) auszuschließen, die nicht mit einem zu erwartenden physikalischen Verlauf übereinstimmen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn der verkettete Fluss plötzlich ansteigt oder abfällt in Bereichen, wo eine Sättigung zu erwarten wäre.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Analyse des Krümmungsverhaltens im Bereich einer maximalen Stromstärke.
  • Die Ansteuerung des Kraftstoffinjektors (das heißt das Beaufschlagen dieses mit einem Spannungspuls) erfolgt so, dass eine Sättigung im Bereich der maximalen Stromstärke im Wesentlichen eintreten soll.
  • Durch Analyse des Krümmungsverhaltens in diesem Bereich können folglich die Funktionen, die keine Sättigung darstellen, als nicht physikalisch sinnvoll ausgeschlossen werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der ermittelte Widerstandswert als derjenige hypothetische Widerstandswert ausgewählt, für den das Krümmungsverhalten des entsprechenden Flusses die geringste Veränderung im Bereich der maximalen Stromstärke aufweist.
  • Mit anderen Worten wird der Widerstandswert ausgewählt, der zu einem ψ/I-Relation führt, die im Bereich der maximalen Stromstärke einen Verlauf aufweist, der am nächsten zu einem asymptotischen Verlauf kommt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Analyse des Krümmungsverhaltens eine Berechnung und Auswertung einer ersten und/oder zweiten Ableitung jedes Flusses als Funktion von Stromstärke auf.
  • Hierbei können insbesondere die Funktionen ausgeschlossen werden, bei denen der absolute Wert der zweiten Ableitung im Bereich der maximalen Stromstärke groß ist. Des Weiteren können solche Funktionen ausgeschlossen werden, bei denen die erste Ableitung im Bereich der maximalen Stromstärke einen negativen Wert aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls durch Ein- und Ausschalten einer Fahrzeugbatteriespannung.
  • Somit kann das Beaufschlagen in besonders einfacher Weise erfolgen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Reihe von hypothetischen Widerstandswerten eine vorbestimmte Schrittgröße zwischen den einzelnen hypothetischen Widerstandswerten auf.
  • Die Schrittgröße mag insbesondere im Bereich zwischen 1 mOhm und 50 mOhm liegen, insbesondere im Bereich zwischen 2 mOhm und und 40 mOhm, insbesondere im Bereich zwischen 3 mOhm und und 25 mOhm, insbesondere im Bereich zwischen 5 mOhm und 15 mOhm, insbesondere um 10 mOhm herum.
  • Bei einer Schrittgröße von 10 mOhm ergibt sich die Reihe von hypothetischen Widerstandswerten dann zum Beispiel als Rspule,k = Rspule,0 + k·10 mOhm.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors beschrieben. Das beschriebenen Verfahren weist folgendes auf: (a) Ermitteln eines ersten Widerstandswerts für die Spule bei einer bekannten Referenztemperatur, (b) Ermitteln eines zweiten Widerstandswerts für die Spule durch Verwendung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele, und (c) Berechnen der Temperatur basierend auf dem ermittelten zweiten Widerstandswert, dem ermittelten ersten Widerstandswert und der bekannten Referenztemperatur.
  • Das Verfahren gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung verwendet einen ersten Widerstandswert, der bei einer bekannten Referenztemperatur (wie zum Beispiel 0°C oder 20°C) ermittelt wird (zum Beispiel im Labor mittels einer Vierleitermessung), sowie einen zweiten Widerstandswert, der während Betriebs mittels des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt bei einer unbekannten Temperatur ermittelt wird, um die unbekannte Temperatur zu berechnen. Dazu wird bloß der Temperaturkoeffizient des Spulenmaterials benötigt.
  • Somit kann die Temperatur der Spule jederzeit basierend auf einer Widerstandsermittlung gemäß dem ersten Aspekt ermittelt werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug beschrieben, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet ist.
  • Diese Motorsteuerung ermöglicht es in einfacher Weise und ohne spezielle zusätzliche Hardware den elektrischen Widerstand einer Injektorspule präzise zu ermitteln und dann in verschiedenen Verfahren, zum Beispiel zur Öffnungs- und Schließdetektion, zu verwenden.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm beschrieben, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele durchzuführen.
  • Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
  • Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, 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.
  • 1 zeigt die zeitlichen Verläufe von Spannung und Stromstärke beim Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 zeigt einer Reihe von berechneten Relationen zwischen verkettetem Fluss und Stromstärke gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der 2.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
  • 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung 101 und den zeitlichen Verlauf der Stromstärke 102 beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb. Zum Zeitpunkt t = –5 ms wird der Kraftstoffinjektor, dessen elektrischen Widerstandswert gemessen werden soll, mit einer Spannung von ungefähr 12 V (Batteriespannung im Fahrzeug) beaufschlagt. Die Spannung wird zum Zeitpunkt t = 0 ms wieder ausgeschaltet, so dass der Magnetspulenantrieb des Kraftstoffinjektors insgesamt mit einem Spannungspuls mit einer Zeitdauer von 5 ms beaufschlagt wird. Während des Beaufschlagens mit der Spannung 101 läuft ein Strom durch den Magnetspulenantrieb, dessen Stromstärke 102 erst relativ schnell zunimmt (bis etwa zum Zeitpunkt t = –3 ms) und sich dann relativ langsam an einen asymptotischen Wert von etwa 7,3 A nähert. Nach Ende des Spannungspulses fällt die Stromstärke 102 schnell wieder auf 0 A ab.
  • Zum Ermitteln des elektrischen Widerstandswerts für den Kraftstoffinjektor werden die zeitliche Verläufe 101 und 102 erfasst und in digitaler Form gespeichert.
  • Als nächstes wird eine Reihe von Berechnungen durchgeführt, wobei jede Berechnung einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothetischen Widerstandswerten entspricht. Spezifischer wird für jeden hypothetischen Widerstand RSpule,k und basierend auf den erfassten zeitlichen Verläufen von Spannung 101 und Stromstärke 102 der verkettete magnetische Fluss ψk berechnet: ψk(I, t) = ∫ t / 0(U(t) – RSpule,k·I(t))dt, k = 0, 1, 2, ..., N – 1.
  • Jeder berechnete verkettete Fluss ψk wird zusammen mit der Stromstärke I als Kennlinienfeld bzw. Funktion gespeichert.
  • 2 zeigt einer Reihe von solchen berechneten Relationen zwischen verkettetem Fluss ψk und Stromstärke I. Spezifischer zeigt die 2 30 (dreißig) berechnete ψ/I-Relationen, wobei jede Relation einem hypothetischen Wert RSpule,k entspricht. Am Anfang des Spannungspulses (vgl. 1), das heißt am Anfang des Stromanstiegs, verlaufen alle 30 Relationen im Wesentlichen gleich. Dies ist mit dem Bezugszeichen 211 gekennzeichnet. Dann, wenn die Stromstärke I einen Wert zwischen etwa 3 A und 4 A erreicht, trennen sich die Kurven, wobei die oberen Kurven 212 eine mit zunehmender Stromstärke zunehmende Krümmung nach oben aufweisen und die unteren Kurven 213 mit zunehmender Stromstärke leicht abfallen. Diese beide Verhalten sind (wie in der Einleitung erläutert) physikalisch nicht möglich. Stattdessen kann es erkannt werden, dass die Relation(en) 214 in der Mitte des Bündels eher einen im physikalischen Sinne sinnvollen Verlauf aufweisen, das heißt einen annähernd flachen asymptotischen Verlauf.
  • 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt 320 aus der 2 im Bereich der maximalen Stromstärke, insbesondere für I zwischen etwa 5,9 A und 7,3 A. In dem Ausschnitt 320 ist es deutlich zu sehen, dass die Kurve 312 zunehmend stark nach oben krümmt, was physikalisch nicht im Einklang mit einer Sättigung ist. Die Kurve 313 weist auf der anderen Seite einen leicht abfallenden Wert des Verketteten Flusses kurz vor Erreichen der maximalen Stromstärke auf, was auch keiner Sättigung im physikalischen Sinne entspricht. Folglich kann es konkludiert werden, dass die hypothetischen Widerstandswerte, die den Kurven 312 und 313 entsprechen, von dem tatsächlichen Widerstandswert abweichen. Die Kurve 314 weist als einzige unter den 30 Kurven bis zum Erreichen der maximalen Stromstärke einen flachen asymptotischen Verlauf auf. Schon die obere Nachbarkurve 315 weist eine leicht zunehmende Krümmung nach oben auf, das heißt die gleiche Tendenz wie die Kurve 312. Die untere Nachbarkurve 316 weist auf der anderen Seite einen leicht abfallenden Verlauf auf, das heißt die gleiche Tendenz wie die Kurve 313.
  • Mit anderen Worten ist der hypothetische Widerstandswert, der zu der Kurve 314 geführt hat, als der ermittelte Widerstandswert auszuwählen.
  • Berechnungstechnisch kann diese Auswahl zum Beispiel durch Analyse der ersten und/oder zweiten Ableitung für jede einzelne Kurve erfolgen. Die richtige Kurve ist dann diejenige, für die die erste Ableitung (in der Nähe der maximalen Stromstärke) möglichst konstant bleibt, oder anders ausgedrückt die Kurve, für die der Wert der zweiten Ableitung (in der Nähe der maximalen Stromstärke) am nächsten gleich null ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 101
    Zeitlicher Verlauf von Spannung
    102
    Zeitlicher Verlauf von Stromstärke
    211
    Kurven
    212
    Kurven
    213
    Kurven
    214
    Kurven
    312
    Kurve
    313
    Kurve
    314
    Kurve
    315
    Kurve
    316
    Kurve
    320
    Ausschnitt

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb, das Verfahren aufweisend Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls, Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes, Berechnen einer Reihe von verketteten Flüssen als Funktion von Stromstärke, wobei jeder verketteter Fluss basierend auf dem zeitlichen Verlauf von Spannung und Stromstärke und auf einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothetischen Widerstandswerten berechnet wird, und Auswählen eines von den hypothetischen Widerstandswerten als ermittelter Widerstandswert basierend auf einer Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen.
  2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen eine Analyse eines Krümmungsverhaltens für jeden verketteten Fluss als Funktion von Stromstärke aufweist.
  3. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Analyse des Krümmungsverhaltens im Bereich einer maximalen Stromstärke erfolgt.
  4. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der ermittelte Widerstandswert als derjenige hypothetische Widerstandswert ausgewählt wird, für den das Krümmungsverhalten des entsprechenden Flusses die geringste Veränderung im Bereich der maximalen Stromstärke aufweist.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Analyse des Krümmungsverhaltens eine Berechnung und Auswertung einer ersten und/oder zweiten Ableitung jedes Flusses als Funktion von Stromstärke aufweist.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls durch Ein- und Ausschalten einer Fahrzeugbatteriespannung erfolgt.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reihe von hypothetischen Widerstandswerten eine vorbestimmte Schrittgröße zwischen den einzelnen hypothetischen Widerstandswerten aufweist.
  8. Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors, das Verfahren aufweisend Ermitteln eines ersten Widerstandswerts für die Spule bei einer bekannten Referenztemperatur, Ermitteln eines zweiten Widerstandswerts für die Spule durch Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, und Berechnen der Temperatur basierend auf dem ermittelten zweiten Widerstandswert, dem ermittelten ersten Widerstandswert und der bekannten Referenztemperatur.
  9. Motorsteuerung für ein Fahrzeug, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
  10. Computerprogramm, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
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