DE102016204054B3 - Determine the remanence of a fuel injector - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Remanenz eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einem ersten Spannungspuls, (b) Aufzeichnen eines ersten zeitlichen Verlaufs der Spannung und eines ersten zeitlichen Verlaufs (1) der Stromstärke (I), (c) Umpolen des Magnetspulenantriebs, (d) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einem zweiten Spannungspuls, (e) Aufzeichnen eines zweiten zeitlichen Verlaufs der Spannung und eines zweiten zeitlichen Verlaufs (2) der Stromstärke (I), (f) Bestimmen einer ersten Flusskennlinie (3) basierend auf dem ersten zeitlichen Verlauf der Spannung und dem ersten zeitlichen Verlauf (1) der Stromstärke, (g) Bestimmen einer zweiten Flusskennlinie (4) basierend auf dem zweiten zeitlichen Verlauf der Spannung und dem zweiten zeitlichen Verlauf (2) der Stromstärke, (h) Anordnen der ersten Flusskennlinie (3) und der zweiten Flusskennlinie (4) relativ zueinander, so dass sie im Bereich (5) maximaler Werte des verketteten magnetischen Flusses (ψ) und Stromes (I) einander überlagern, und (i) Bestimmen der Remanenz des Kraftstoffinjektors basierend auf einer Abweichung (6) zwischen der ersten Flusskennlinie (3) und der zweiten Flusskennlinie (4) im Bereich minimaler Werte des verketteten magnetischen Flusses (ψ) und Stromes (I). Es werden ferner eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm beschrieben.A method for determining a remanence of a fuel injector having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle is described. The method comprises: (a) applying a first voltage pulse to the solenoid drive, (b) recording a first time history of the voltage and a first time history (1) of the current (I), (c) reversing the solenoid drive, (i Energizing the solenoid drive with a second voltage pulse, (e) recording a second time course of the voltage and a second time course (2) of the current (I), (f) determining a first flow characteristic (3) based on the first time course of the (1) the current intensity, (g) determining a second flux characteristic (4) based on the second time profile of the voltage and the second time profile (2) of the current intensity, (h) arranging the first flux characteristic (3 ) and the second flow characteristic (4) relative to each other, so that in the region (5) of maximum values of the concatenated magnetic flux (ψ) and current (I) eina and (i) determining the remanence of the fuel injector based on a deviation (6) between the first flow characteristic (3) and the second flow characteristic (4) in the range of minimum values of the chained magnetic flux (ψ) and current (I). A motor control and a computer program are also described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen einer Remanenz eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm.The present invention relates to the technical field of controlling fuel injectors. The present invention relates in particular to a method for determining a remanence of a fuel injector having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle. The present invention also relates to a motor controller and a computer program.

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.When operating fuel injectors with solenoid drive (also called Spuleneinspritzinjektoren) it comes due to electrical and mechanical tolerances to different temporal opening behavior of the individual injectors and thus to variations in the injection quantity.

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.The relative injection quantity differences from injector to injector increase with shorter injection times. So far, these relative differences in quantity were small and without practical significance. The trend towards smaller injection quantities and times, however, means that the influence of the relative quantity differences can no longer be disregarded.

Die Injektoren werden für den Betrieb mit einem bestimmten zeitlichen Spannungs- bzw. Stromprofil beaufschlagt. Insbesondere wird ein Injektor erst mit einer erhöhten Spannung (Boostspannung) beaufschlagt, um den Injektor zu öffnen. Dieser Spannungspuls wird dann beendet, wenn der Spulenstrom einen bestimmten Stromwert (sogenannten Peakstrom) erreicht. Danach folgen typischerweise eine erste Haltephase, in welcher der Spulenstrom (und somit die Magnetkraft) zurückgeht, und eine zweite (eigentliche) Haltephase, in welcher der Kraftstoffinjektor offen gehalten wird.The injectors are subjected to a specific voltage or current profile for operation. In particular, an injector is first subjected to an increased voltage (boost voltage) in order to open the injector. This voltage pulse is terminated when the coil current reaches a certain current value (so-called peak current). This is followed, typically, by a first holding phase in which the coil current (and thus the magnetic force) decreases, and a second (actual) holding phase in which the fuel injector is kept open.

Um das reale Öffnungs- und Schließverhalten bestimmen zu können, kommen unter anderem Beobachtermodelle zum Einsatz. Mit Kenntnis des Spannungs- und Stromverlaufs des Injektors kann der Magnetisierungszustand, die einwirkende Magnetkraft und somit die Öffnungs- und Schließzeit des Injektors bestimmt werden. Die Modelle müssen hinsichtlich der realen Beschreibung des Magnetsystems hinreichend genaue Magnetisierungskurven des Injektors beinhalten. Die zugehörigen B/H-Kennlinien weisen aufgrund von Restmagnetisierung Remanenzen auf.In order to be able to determine the real opening and closing behavior, observer models are used, among other things. With knowledge of the voltage and current characteristics of the injector, the magnetization state, the applied magnetic force and thus the opening and closing time of the injector can be determined. The models must include sufficiently accurate magnetization curves of the injector with respect to the real description of the magnet system. The associated B / H characteristics have remanences due to residual magnetization.

In der DE 10 2013 207 152 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Ansteuern eines Spulenantriebs eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine in einem nichtlinearen Betriebsbereich des Einspritzventils beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) Auswählen einer vorgegebenen Menge an Kraftstoff, welche in eine Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden soll, (b) Bestimmen (i) einer elektrischen Ansteuerdauer des Spulenantriebs und (ii) einer Vormagnetisierung eines magnetischen Ankers des Spulenantriebs, wobei die Kombination aus bestimmter elektrischer Ansteuerdauer und bestimmter Vormagnetisierung zum Einspritzen der vorgegebenen Menge an Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine führt, und (c) elektrisches Ansteuern des Spulenantriebs mit der bestimmten elektrischen Ansteuerdauer und der bestimmten Vormagnetisierung.In the DE 10 2013 207 152 B4 For example, a method and an apparatus for electrically driving a coil drive of an injection valve of an internal combustion engine in a non-linear operating region of the injection valve are described. The method comprises (a) selecting a predetermined amount of fuel to be injected into a combustion chamber of the internal combustion engine, (b) determining (i) an electrical drive duration of the coil drive, and (ii) biasing a magnetic armature of the coil drive, wherein the Combination of certain electrical drive time and certain bias leads to injection of the predetermined amount of fuel in a combustion chamber of the internal combustion engine, and (c) electrically driving the coil drive with the determined electrical drive time and the particular bias.

Aus der DE 10 2010 063 009 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts des Beginns einer Bewegung eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei wird ein Stromverlauf durch eine Spule des Spulenantriebs erfasst, ein Spannungsverlauf einer an der Spule anliegenden Spannung erfasst und eine magnetische Hysteresekurve bestimmt basierend auf den erfassten Stromverlauf und dem erfassten Spannungsverlauf und es erfolgt ein Vergleichen der bestimmten magnetischen Hysteresekurve mit einer ersten vorgegebenen Hysteresekurve, welche für einen in einer ersten Endposition fixierten Kraftstoffinjektor charakteristisch ist und es erfolgt ein Ermitteln des Zeitpunkts des Beginns der Bewegung basierend auf dem Vergleich der bestimmten magnetischen Hysteresekurve mit der ersten vorgegebenen magnetischen Hysteresekurve.From the DE 10 2010 063 009 A1 For example, there is known a method for determining the time of commencement of movement of a coil drive fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle. In this case, a current profile is detected by a coil of the coil drive, detects a voltage curve of a voltage applied to the coil and determines a magnetic hysteresis curve based on the detected current waveform and the detected voltage waveform and there is a comparison of the determined magnetic hysteresis curve with a first predetermined hysteresis curve is characteristic of a fuel injector fixed in a first end position, and determining the time of commencement of the movement based on the comparison of the determined magnetic hysteresis curve with the first predetermined magnetic hysteresis curve.

Die DE 10 2011 075 935 A1 zeigt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung von Funktionszuständen, insbesondere von Fehlerzuständen eines elektromagnetischen Aktors. Der Funktionszustand und/oder der Fehlerzustand wird anhand eines Vergleichs zumindest einer magnetischen Referenzkurve, welche eine verkettete magnetische 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.The DE 10 2011 075 935 A1 shows a method and a device for determining functional states, in particular of fault states of an electromagnetic actuator. The functional state and / or the fault state is determined on the basis of a comparison of at least one magnetic reference curve, which describes a concatenated desired magnetic flux as a function of a current, and a magnetic actual characteristic, which describes a concatenated magnetic actual flux as a function of the current , The concatenated magnetic actual flux is determined from a current and a voltage measurement in the generator circuit of the magnetic field during operation of the electromagnetic actuator.

In der DE 100 34 830 A1 ist ein Verfahren zur Rekonstruktion der Ankerbewegung eines elektromagnetischen Aktors mit mindestens einer Spule beschrieben, wobei die Spule mit einem Spannungsstrom beaufschlagt wird. Der Verlauf des Stroms durch die Spule und der Verlauf der Spannung an der Spule werden gemessen. Daraus wird der ohmische Widerstand berechnet. Der verkettete magnetische Fluss wird als Funktion der Zeit und daraus die Änderung des verketteten magnetischen Flusses als Funktion des Stroms berechnet, wobei die Funktion des verketteten magnetischen Flusses als einen allmählich verlaufenden Anteil die differentielle Induktivität der Spule enthält. Diese wird aus der Funktion mit Hilfe eines Iterationsverfahrens abgetrennt. Eine Anfangsposition des Ankers wird aus dem Anfangsstrom und dem Anfangswert der Flussänderung bestimmt.In the DE 100 34 830 A1 a method for reconstructing the armature movement of an electromagnetic actuator is described with at least one coil, wherein the coil is subjected to a voltage current. The course of the current through the coil and the course of the voltage across the coil are measured. From this the ohmic resistance is calculated. The interlinked magnetic flux becomes as a function of time and from this the change of the chained magnetic flux as Function of the current calculated, wherein the function of the interlinked magnetic flux as a gradually extending portion containing the differential inductance of the coil. This is separated from the function using an iterative process. An initial position of the armature is determined from the initial current and the initial value of the flux change.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren durch Bestimmung von modellrelevanten Remanenzwerten zu ermöglichen.The object of the present invention is to enable an improved control of fuel injectors by determining model-relevant remanence values.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Remanenz eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einem ersten Spannungspuls, (b) Aufzeichnen eines ersten zeitlichen Verlaufs der Spannung und eines ersten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke des während des Beaufschlagens des Magnetspulenantriebs mit dem ersten Spannungspuls durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes, (c) Umpolen des Magnetspulenantriebs, (d) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einem zweiten Spannungspuls, (e) Aufzeichnen eines zweiten zeitlichen Verlaufs der Spannung und eines zweiten zeitlichen Verlaufs der Stromstärke des während des Beaufschlagens des Magnetspulenantriebs mit dem zweiten Spannungspuls durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes, (f) Bestimmen einer ersten Flusskennlinie basierend auf dem ersten zeitlichen Verlauf der Spannung und dem ersten zeitlichen Verlauf der Stromstärke, (g) Bestimmen einer zweiten Flusskennlinie basierend auf dem zweiten zeitlichen Verlauf der Spannung und dem zweiten zeitlichen Verlauf der Stromstärke, wobei die erste Flusskennlinie einen ersten Zusammenhang zwischen verkettetem magnetischen Fluss und Stromstärke darstellt und die zweite Flusskennlinie einen zweiten Zusammenhang zwischen verkettetem magnetischen Fluss und Stromstärke darstellt, (h) Anordnen der ersten Flusskennlinie und der zweiten Flusskennlinie relativ zueinander, so dass sie im Bereich maximaler Werte des verketteten magnetischen Flusses und Stromes einander überlagern, und (i) Bestimmen der Remanenz des Kraftstoffinjektors basierend auf einer Abweichung zwischen der ersten Flusskennlinie und der zweiten Flusskennlinie im Bereich minimaler Werte des verketteten magnetischen Flusses und Stromes.According to a first aspect of the invention, a method is described for determining a remanence of a fuel injector having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle. The method described comprises: (a) applying a first voltage pulse to the solenoid drive, (b) recording a first time history of the voltage and a first time history of the current flowing during the energizing of the solenoid drive with the first voltage pulse through the solenoid drive current (c) reversing the magnetic coil drive, (d) applying a second voltage pulse to the solenoid drive, (e) recording a second time history of the voltage and a second time course of the current flowing through the solenoid drive during the energization of the solenoid drive with the second voltage pulse Stromes, (f) determining a first flow characteristic based on the first time course of the voltage and the first time course of the current strength, (g) determining a second flow characteristic based on the second time profile of the voltage un d is the second time course of the current magnitude, wherein the first flux characteristic represents a first relationship between concatenated magnetic flux and current and the second flux characteristic represents a second relationship between concatenated magnetic flux and current; (h) arranging the first flux characteristic and the second flux characteristic relative to one another such that they overlap each other in the range of maximum values of the interlinked magnetic flux and current, and (i) determining the remanence of the fuel injector based on a deviation between the first flow characteristic and the second flow characteristic in the range of minimum values of the interlinked magnetic flux and current.

Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Remanenz anhand von zwei Flusskennlinien bestimmt werden kann, die jeweils bei Magnetisierung in entgegengesetzten Richtungen bestimmt wurden, indem die Flusskennlinien in einem Fluss-Strom- bzw. Psi-I-Koordinatensystem so angeordnet sind, dass die physikalische Bedingung, dass der Kraftstoffinjektor bei beiden Magnetisierungen insgesamt die gleiche Magnetisierung annehmen muss, erfüllt ist. Mit anderen Worten werden die Flusskennlinien so angeordnet, dass sie sich im Bereich maximaler Werte des verketteten magnetischen Flusses (und Stromes) überlagern. Wenn die Flusskennlinien dann in anderen Bereichen auseinandergehen, ist dies auf eine Restmagnetisierung (Remanenz) zurückzuführen.The described method is based on the finding that the remanence can be determined on the basis of two flow characteristics, which were determined in each case in the case of magnetization in opposite directions, by arranging the flow characteristics in a flow-current or Psi-I coordinate system such that the physical condition that the fuel injector must assume the same overall magnetization in both magnetizations, is met. In other words, the flux characteristics are arranged to overlap in the range of maximum values of the chained magnetic flux (and current). If the flux characteristics then diverge in other areas, this is due to a residual magnetization (remanence).

In diesem Dokument bezeichnet „Umpolen” insbesondere einen Vorgang, der zu einem Vorzeichenwechsel bei der Spannung führt, mit welcher der Kraftstoffinjektor beaufschlagt wird. Das „Umpolen” kann somit in verschiedenen Arten und Weisen erfolgen, zum Beispiel durch Umtauschen der Batterieanschlüsse oder durch Invertieren der Spannung.In this document, "polarity reversal" refers, in particular, to a process that causes a sign change in the voltage applied to the fuel injector. The "polarity reversal" can thus be done in various ways, for example, by exchanging the battery terminals or by inverting the voltage.

Das Verfahren gemäß diesem Aspekt besteht grundsätzlich auf zwei Magnetisierungsvorgängen und einer Nachbearbeitung der während dieser Magnetisierungsvorgänge erfassten Daten. Zuerst wird der Kraftstoffinjektor mit einem ersten Spannungspuls beaufschlagt und währenddessen wird der erste zeitliche Verlauf des Spulenstromes und der Spulenspannung aufgezeichnet (das heißt, mit regelmäßigen zeitlichen Abständen abgetastet und gespeichert). Dann erfolgt das Umpolen und der Kraftstoffinjektor wird (erneut) mit einem zweiten Spannungspuls beaufschlagt und währenddessen wird der zweite zeitliche Verlauf des Spulenstroms und der Spulenspannung aufgezeichnet. Basierend auf den aufgezeichneten zeitlichen Strom- und Spannungsverläufen werden entsprechenden Flusskennlinien berechnet und relativ zueinander so angeordnet, dass sie sich im Bereich maximaler Werte von Fluss und Strom überlagern. Die Remanenz des Kraftstoffinjektors wird dann zum Schluss basierend auf der Abweichung zwischen den angeordneten Flusskennlinien im Bereich minimaler Werte von Strom und Fluss bestimmt.The method according to this aspect basically consists of two magnetization processes and a post-processing of the data acquired during these magnetization processes. First, a first voltage pulse is applied to the fuel injector and, meanwhile, the first time history of the coil current and the coil voltage is recorded (that is, sampled and stored at regular time intervals). Then the polarity reversal takes place and the fuel injector is (again) subjected to a second voltage pulse and during this time the second time profile of the coil current and the coil voltage is recorded. Based on the recorded temporal current and voltage curves, corresponding flowcharts are calculated and arranged relative to each other so that they overlap in the range of maximum values of flux and current. The remanence of the fuel injector is then finally determined based on the deviation between the arranged flowcharts in the range of minimum values of current and flux.

Das Verfahren kann insbesondere direkt von einem Motorsteuergerät durchgeführt werden, das danach den bestimmten Remanenzwert beim Ansteuern des Kraftstoffinjektors berücksichtigen kann, um die Präzision der Einspritzzeiten bzw. der Einspritzmenge zu verbessern.In particular, the method can be carried out directly by an engine control unit, which can then take into account the determined remanent value when controlling the fuel injector in order to improve the precision of the injection times or the injection quantity.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Bestimmen der Remanenz ein Bestimmen der Differenz zwischen der ersten Flusskennlinie und der zweiten Flusskennlinie bei einer Stromstärke von 0 A auf.According to an embodiment of the invention, determining the remanence comprises determining the difference between the first Flow characteristic and the second flow characteristic at a current of 0 A on.

Mit anderen Worten wird die Differenz zwischen den erfindungsgemäß angeordneten Flusskennlinien für I = 0 A bestimmt. Diese Differenz entspricht dem Remanenzfluss des gesamten Magnetkreises. Die Remanenz ist bezüglich dem Nullpunkt symmetrisch, d. h. je die Hälfte wirkt positiv und negativ. Somit ist auch die Koerzitivkraft symmetrisch darstellbar. Sie zeigt den Strom an, bei dem man beim Umpolen eine Nullmagnetisierung des Gesamtsystems erreichen kann. Mit diesen Kenntnissen ist es nun möglich, die für eine Simulation notwendigen Magnetisierungskennlinien iterativ so zu adaptieren, dass sich der gemessene Remanenzfluss des Magnetsystems ergibt.In other words, the difference between the flux characteristics arranged according to the invention is determined for I = 0 A. This difference corresponds to the remanence flux of the entire magnetic circuit. The remanence is symmetric with respect to the zero point, ie. H. each half is positive and negative. Thus, the coercive force is symmetrical represented. It indicates the current at which one can achieve a zero magnetization of the entire system during polarity reversal. With this knowledge, it is now possible to iteratively adapt the magnetization characteristics necessary for a simulation such that the measured remanence flux of the magnet system results.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Bestimmen der ersten Flusskennlinie eine Integration von einer ersten Funktion auf, die den ersten Spannungspuls, einen Spulenwiderstand und den ersten zeitlichen Verlauf der Stromstärke aufweist, und das Bestimmen der zweiten Flusskennlinie weist eine Integration von einer zweiten Funktion auf, die den zweiten Spannungspuls, den Spulenwiderstand und den zweiten zeitlichen Verlauf der Stromstärke aufweist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the determination of the first flow characteristic comprises an integration of a first function having the first voltage pulse, a coil resistance and the first time profile of the current intensity, and the determination of the second flow characteristic has an integration of a second function having the second voltage pulse, the coil resistance and the second time course of the current.

Der verkettete Fluss ψ lässt sich durch folgende allgemeine Gleichung berechnen: ψ(I, t) = ∫ t / 0(U(t) – RSpule·I(t))dt. The chained flow ψ can be calculated by the following general equation: ψ (I, t) = ∫ t / 0 (U (t) - R coil · 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 elektrischen Widerstand der Spule. Die Formel kann folglich zum Bestimmen der ersten/zweiten Flusskennlinie verwendet werden, indem der erste/zweite Spannungspuls als U(t) und der erste/zweite zeitliche Verlauf als I(t) verwendet werden.Here U (t) denotes the electrical voltage as a function of time, I (t) the electric current as a function of time and R coil the electrical resistance of the coil. The formula can thus be used for determining the first / second flow characteristic by using the first / second voltage pulse as U (t) and the first / second time profile as I (t).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zeitdauer des ersten Spannungspulses so lang, dass die Stromstärke einen Sättigungswert erreicht, und die Zeitdauer des zweiten Spannungspulses ist so lang, dass die Stromstärke den Sättigungswert erreicht.According to a further embodiment of the invention, the time duration of the first voltage pulse is so long that the current value reaches a saturation value, and the time duration of the second voltage pulse is so long that the current value reaches the saturation value.

Mit anderen Worten wird die Spannung so lange angelegt, dass gegen Ende des jeweiligen Spannungspulses ein im Wesentlichen konstanter Strom durch die Magnetspule fließt.In other words, the voltage is applied so long that towards the end of the respective voltage pulse, a substantially constant current flows through the magnetic coil.

Die Zeitdauer des ersten Spannungspulses ist vorzugsweise gleich der Zeitdauer des zweiten Spannungspulses.The time duration of the first voltage pulse is preferably equal to the time duration of the second voltage pulse.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner ein Bestimmen des Spulenwiderstands basierend auf der Spannung des ersten und/oder zweiten Spannungspulses und dem Sättigungswert der Stromstärke auf.According to another embodiment of the invention, the method further comprises determining the coil resistance based on the voltage of the first and / or second voltage pulses and the saturation value of the current.

Mit anderen Worten wird der Spulenwiderstand basierend auf der Spannung und der Stromstärke gegen Ende von zumindest einem der Spannungspulse bestimmt, das heißt R = UP/IS, wobei UP die Spannung und IS den Sättigungsstrom bezeichnen.In other words, the coil resistance is determined based on the voltage and the current at the end of at least one of the voltage pulses, that is R = U P / I S , where U P is the voltage and I S denote the saturation current.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Spannung des ersten und/oder zweiten Spannungspulses so gewählt, dass im Wesentlichen keine dynamischen Wirbelstromeffekte auftreten.According to a further embodiment of the invention, the voltage of the first and / or second voltage pulse is chosen so that substantially no dynamic eddy current effects occur.

Mit anderen Worten ist die Spannung niedriger als die Spannungen, die typisch bei der Ansteuerung vom Kraftstoffinjektor verwendet werden.In other words, the voltage is lower than the voltages typically used in driving the fuel injector.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt die Spannung des ersten und/oder des zweiten Spannungspulses zwischen 3 V und 9 V, insbesondere um 6 V.According to a further embodiment of the invention, the voltage of the first and / or the second voltage pulse is between 3 V and 9 V, in particular around 6 V.

Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor für ein Fahrzeug mit einer Batteriespannung von 12 V, wobei typisch eine darüber erhöhte Spannung (Boostspannung) von z. B. 65 V zum Öffnen des Kraftstoffinjektors eingesetzt wird.This embodiment relates to a fuel injector for a vehicle with a battery voltage of 12 V, typically a voltage increased above it (boost voltage) of z. B. 65 V is used to open the fuel injector.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug beschrieben, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet ist.In accordance with a second aspect of the invention, an engine control system for a vehicle configured to use a method according to the first aspect and / or one of the above embodiments is described.

Diese Motorsteuerung ermöglicht es somit in einfacher Weise die Remanenzwerte für die in einem Fahrzeug vorhandenen Kraftstoffinjektoren zu ermitteln und bei der Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren zu verwenden, zum Beispiel in Modellen zur Ermittlung der Öffnungs- und/oder Schließzeiten.This engine control thus makes it possible in a simple manner to determine the remanence values for the fuel injectors present in a vehicle and to use them in the control of the fuel injectors, for example in models for determining the opening and / or closing times.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm beschrieben, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele durchzuführen.According to a third aspect of the invention, a computer program is described which, when executed by a processor, is adapted to perform the method according to the first aspect and / or one of the above embodiments.

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.For the purposes of this document, the mention of such a computer program is synonymous with the concept of a program element, a computer program product, and / or a computer-readable medium containing instructions for controlling a computer system in order to control the computer system To coordinate the operation of a system or a method in a suitable manner in order to achieve the effects associated with the method according to the invention.

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.The computer program may be implemented as a computer-readable instruction code in any suitable programming language such as JAVA, C ++, etc. The computer program can be stored on a computer-readable storage medium (CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc, removable drive, volatile or non-volatile memory, built-in memory / processor, etc.). The instruction code may program a computer or other programmable device such as, in particular, an engine control unit of a motor vehicle to perform the desired functions. Further, the computer program may be provided in a network, such as the Internet, from where it may be downloaded by a user as needed.

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.The invention can be implemented both by means of a computer program, i. H. a software, as well as by means of one or more special electrical circuits, d. H. in hardware or in any hybrid form, d. H. using software components and hardware components.

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.It should be noted that embodiments of the invention have been described with reference to different subject matters. In particular, some embodiments of the invention are described with method claims and other embodiments of the invention with apparatus claims. However, it will be readily apparent to those skilled in the art upon reading this application that, unless explicitly stated otherwise, in addition to a combination of features belonging to a type of subject matter, any combination of features that may result in different types of features is also possible Subject matters belong.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following exemplary description of a preferred embodiment.

1 zeigt zeitliche Verläufe des Spulenstroms eines Kraftstoffinjektors beim Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 shows time profiles of the coil current of a fuel injector when performing a method according to the invention.

2 zeigt Kennlinien für verketteten magnetischen Fluss entsprechend den in 1 gezeigten zeitlichen Verläufen des Spulenstroms, wobei die Kennlinien erfindungsgemäß angeordnet sind. 2 shows characteristics for chained magnetic flux corresponding to those in 1 shown temporal courses of the coil current, wherein the characteristics are arranged according to the invention.

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.It should be noted that the embodiments described below represent only a limited selection of possible embodiments of the invention.

Die 1 zeigt zeitliche Verläufe des Spulenstroms eines Kraftstoffinjektors beim Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Spezifischer zeigt die 1 einen ersten zeitlichen Stromverlauf 1, der während Beaufschlagens eines Kraftstoffinjektors mit einem ersten Spannungspuls aufgezeichnet wurde. Der erste Spannungspuls (nicht gezeigt) weist dabei eine Spannung von ca. 6 V und eine Zeitdauer von ca. 19 ms auf. Mit diesem ersten Spannungspuls treten so gut wie keine dynamischen Wirbelstromeffekte auf und der Sättigungsstrom IS (ca. 2,8 A) wird schon nach etwa der Hälfte von der Pulsdauer erreicht. Nach diesem ersten Magnetisierungsvorgang wird der Magnetspulenantrieb umgepolt und mit einem zweiten Spannungspuls beaufschlagt, der vorzugsweise gleich dem ersten Spannungspuls ist. Der entsprechende zweite zeitliche Stromverlauf 2 ist auch in der 1 gezeigt und es kann erkannt werden, dass der zweite zeitliche Stromverlauf 2 in Vergleich mit dem ersten Stromverlauf 1 aufgrund einer vorhandenen Restmagnetisierung bzw. Remanenz leicht verzögert ist, das heißt, dass die Stromstärke nach der Umpolung nicht ganz so schnell ansteigt wie bei dem ersten Spannungspuls.The 1 shows time profiles of the coil current of a fuel injector when performing a method according to the invention. More specifically, the 1 a first temporal current course 1 which was recorded while applying a fuel injector with a first voltage pulse. The first voltage pulse (not shown) has a voltage of about 6 V and a duration of about 19 ms. With this first voltage pulse occur almost no dynamic eddy current effects and the saturation current I S (about 2.8 A) is reached after about half of the pulse duration. After this first magnetization process, the magnetic coil drive is reversed and subjected to a second voltage pulse, which is preferably equal to the first voltage pulse. The corresponding second temporal current course 2 is also in the 1 and it can be seen that the second temporal current course 2 in comparison with the first current curve 1 is slightly delayed due to an existing residual magnetization or remanence, that is, that the current strength after the polarity reversal does not rise quite as fast as in the first voltage pulse.

Die zeitliche Stromverläufe 1 und 2 werden nun erfindungsgemäß verarbeitet. Insbesondere werden anhand der beiden Stromverläufe jeweils eine erste Flusskennlinie und eine zweite Flusskennlinie bestimmt, zum Beispiel durch Berechnung des verketteten magnetischen Flusses ψ(I, t) = ∫ t / 0(U(t) – RSpule·I(t))dt, wobei U(t) die elektrische Spannung, I(t) die Stromstärke und RSpule den elektrischen Widerstand der Magnetspule bezeichnen. Dabei stellt jede Flusskennlinie einen Zusammenhang zwischen verkettetem magnetischem Fluss und Spulenstrom dar. Der Widerstand RSpule kann vorbestimmt sein (zum Beispiel durch Labormessung) oder er kann als das Verhältnis zwischen Pulsspannung und Sättigungsstrom IS berechnet werden.The temporal current courses 1 and 2 are now processed according to the invention. In particular, a first flow characteristic and a second flow characteristic are determined on the basis of the two current profiles, for example by calculating the concatenated magnetic flux ψ (I, t) = ∫ t / 0 (U (t) -R coil · I (t)) dt, where U (t) is the electrical voltage, I (t) the current and R coil the electrical resistance of the solenoid coil. Each flux characteristic represents a relationship between the interlinked magnetic flux and the coil current. The resistance R coil may be predetermined (for example by laboratory measurement) or it may be calculated as the ratio between the pulse voltage and the saturation current I S.

Die 2 zeigt Kennlinien 3 und 4 für verketteten magnetischen Fluss entsprechend den in 1 gezeigten zeitlichen Verläufen 1 und 2 des Spulenstroms, wobei die Kennlinien erfindungsgemäß angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Anordnung der Kennlinien relativ zueinander erfolgt so, dass sie sich im Bereich 5 maximaler Werte von Fluss und Strom überlagern. In dem in 2 gezeigten Beispiel wurde die erste Kennlinie 3 in dem gezeigten Koordinatensystem so eingezeichnet, dass die berechneten Werte des Flusses zu den entsprechenden Werten der Stromstärke passen. Dann wurde die zweite Kennlinie 4 so eingezeichnet, dass sie die Kennlinie 3 im Bereich 5 oben rechts überlagert. Spezifischer wurde die Endpunkte (bei maximaler Stromstärke) an der gleichen Stelle angebracht und die Kennlinie 4 dann so ausgerichtet, dass die Überlagerung erreicht wurde. Aufgrund der Restmagnetisierung vor der Umpolung weichen die so angeordneten Kennlinien bei niedrigen Werten der Stromstärke voneinander ab. Die Remanenz wird erfindungsgemäß als die Abweichung (Differenz) 6 zwischen den beiden Kennlinien 3 und 4 bestimmt. In dem in 2 gezeigten Beispiel beträgt der Remanenzfluss ca. 4 mWb, also bezogen auf den Nullpunkt ca. +/–2 mWb.The 2 shows characteristics 3 and 4 for chained magnetic flux corresponding to those in 1 shown temporal progressions 1 and 2 the coil current, wherein the characteristics are arranged according to the invention. The inventive arrangement of the characteristics relative to each other is such that they are in the range 5 superimpose maximum values of flux and current. In the in 2 example shown became the first characteristic 3 in the coordinate system shown so that the calculated values of the flux match the corresponding values of the current intensity. Then the second characteristic became 4 so drawn that they are the characteristic 3 in the area 5 superimposed on the top right. More specifically, the endpoints (at maximum current) were applied at the same location and the characteristic 4 then aligned so that the overlay was reached. Due to the residual magnetization before the polarity reversal, the characteristic curves thus arranged deviate from each other at low values of the current intensity. The remanence is inventively called the deviation (difference) 6 between the two characteristics 3 and 4 certainly. In the in 2 In the example shown, the remanence flux is approx. 4 mWb, ie approx. +/- 2 mWb in relation to the zero point.

Das oben beschriebene Verfahren kann vorteilhafterweise vom Motorsteuergerät durchgeführt werden, sowohl bei der Herstellung im Werk als auch später im normalen Betrieb.The method described above can be advantageously carried out by the engine control unit, both during manufacture at the factory and later during normal operation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zeitlicher Verlauf der StromstärkeTime course of the current
22
Zeitlicher Verlauf der StromstärkeTime course of the current
II
Stromstärkeamperage
tt
ZeitTime
IS I S
Sättigungsstromsaturation current
33
FlusskennlinieFlow characteristic
44
FlusskennlinieFlow characteristic
55
BereichArea
66
Abweichungdeviation
ψψ
Verketteter magnetischer FlussChained magnetic flow

Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen einer Remanenz eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren aufweisend Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einem ersten Spannungspuls, Aufzeichnen eines ersten zeitlichen Verlaufs der Spannung und eines ersten zeitlichen Verlaufs (1) der Stromstärke (I) des während des Beaufschlagens des Magnetspulenantriebs mit dem ersten Spannungspuls durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes, Umpolen des Magnetspulenantriebs, Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einem zweiten Spannungspuls, Aufzeichnen eines zweiten zeitlichen Verlaufs der Spannung und eines zweiten zeitlichen Verlaufs (2) der Stromstärke (I) des während des Beaufschlagens des Magnetspulenantriebs mit dem zweiten Spannungspuls durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes, Bestimmen einer ersten Flusskennlinie (3) basierend auf dem ersten zeitlichen Verlauf der Spannung und dem ersten zeitlichen Verlauf (1) der Stromstärke, Bestimmen einer zweiten Flusskennlinie (4) basierend auf dem zweiten zeitlichen Verlauf der Spannung und dem zweiten zeitlichen Verlauf (2) der Stromstärke, wobei die erste Flusskennlinie (3) einen ersten Zusammenhang zwischen verkettetem magnetischem Fluss (ψ) und Stromstärke (I) darstellt und die zweite Flusskennlinie einen zweiten Zusammenhang zwischen verkettetem magnetischem Fluss (ψ) und Stromstärke (I) darstellt, Anordnen der ersten Flusskennlinie (3) und der zweiten Flusskennlinie (4) relativ zueinander, so dass sie im Bereich (5) maximaler Werte des verketteten magnetischen Flusses (ψ) und Stromes (I) einander überlagern, und Bestimmen der Remanenz des Kraftstoffinjektors basierend auf einer Abweichung (6) zwischen der ersten Flusskennlinie (3) und der zweiten Flusskennlinie (4) im Bereich minimaler Werte des verketteten magnetischen Flusses (ψ) und Stromes (I).A method for determining a remanence of a solenoid actuator having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle, the method comprising applying the solenoid drive with a first voltage pulse, recording a first time course of the voltage and a first time course ( 1 ) the current intensity (I) of the current flowing through the solenoid drive during the charging of the solenoid drive with the first voltage pulse, reversing the magnetic coil drive, subjecting the solenoid drive to a second voltage pulse, recording a second time profile of the voltage and a second time course ( 2 ) of the current (I) of the current flowing during the charging of the solenoid drive with the second voltage pulse through the solenoid drive, determining a first flow characteristic ( 3 ) based on the first time course of the voltage and the first time course ( 1 ) of the current, determining a second flow characteristic ( 4 ) based on the second time course of the voltage and the second time course ( 2 ) of the current, wherein the first flow characteristic ( 3 ) represents a first relationship between concatenated magnetic flux (ψ) and current (I) and the second flux characteristic represents a second relationship between concatenated magnetic flux (ψ) and current (I), arranging the first flux characteristic ( 3 ) and the second flow characteristic ( 4 ) relative to each other so that they are in the range ( 5 ) superimpose maximum values of the chained magnetic flux (ψ) and current (I), and determine the remanence of the fuel injector based on a deviation ( 6 ) between the first flow characteristic ( 3 ) and the second flow characteristic ( 4 ) in the range of minimum values of the chained magnetic flux (ψ) and current (I). Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bestimmen der Remanenz ein Bestimmen der Differenz zwischen der ersten Flusskennlinie (3) und der zweiten Flusskennlinie (4) bei einer Stromstärke (I) von 0 A aufweist.Method according to the preceding claim, wherein determining the remanence comprises determining the difference between the first flow characteristic ( 3 ) and the second flow characteristic ( 4 ) at a current (I) of 0 A. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der ersten Flusskennlinie (3) eine Integration von einer ersten Funktion aufweist, die den ersten Spannungspuls, einen Spulenwiderstand und den ersten zeitlichen Verlauf (1) der Stromstärke (I) aufweist, und wobei das Bestimmen der zweiten Flusskennlinie (4) eine Integration von einer zweiten Funktion aufweist, die den zweiten Spannungspuls, den Spulenwiderstand und den zweiten zeitlichen Verlauf (2) der Stromstärke (I) aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein determining the first flow characteristic ( 3 ) has an integration of a first function comprising the first voltage pulse, a coil resistance and the first time course ( 1 ) of the current (I), and wherein determining the second flow characteristic ( 4 ) has an integration of a second function comprising the second voltage pulse, the coil resistance and the second time course ( 2 ) of the current (I). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zeitdauer des ersten Spannungspulses so lang ist, dass die Stromstärke (I) einen Sättigungswert (IS) erreicht, und wobei die Zeitdauer des zweiten Spannungspulses so lang ist, dass die Stromstärke (I) den Sättigungswert (IS) erreicht.Method according to one of the preceding claims, wherein the time duration of the first voltage pulse is so long that the current intensity (I) reaches a saturation value (I S ), and wherein the duration of the second voltage pulse is so long that the current intensity (I) the saturation value (I S ) reached. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, ferner aufweisend ein Bestimmen des Spulenwiderstands basierend auf der Spannung des ersten und/oder zweiten Spannungspulses und dem Sättigungswert (IS) der Stromstärke.A method according to the preceding claim, further comprising determining the coil resistance based on the voltage of the first and / or second voltage pulse and the saturation value (I S ) of the current intensity. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannung des ersten und/oder zweiten Spannungspulses so gewählt ist, dass im Wesentlichen keine dynamischen Wirbelstromeffekte auftreten.Method according to one of the preceding claims, wherein the voltage of the first and / or second voltage pulse is selected so that substantially no dynamic eddy current effects occur. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Spannung des ersten und/oder zweiten Spannungspulses zwischen 3 V und 9 V liegt.Method according to the preceding claim, wherein the voltage of the first and / or second voltage pulse is between 3 V and 9 V. Motorsteuerung für ein Fahrzeug, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist. An engine controller for a vehicle adapted to use a method according to any one of the preceding claims. Computerprogramm, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Computer program which, when executed by a processor, is adapted to perform the method according to one of claims 1 to 7.
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