DE102016208197A1 - Method for driving a solenoid valve - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine, wobei eine Vergleichszeitdauer (∆tV) ermittelt wird, die nötig ist, bis bei einem Anlegen einer Spannung an eine Magnetspule des Magnetventils ein Strom (I) in der Magnetspule einen vorgegebenen Schwellwert (I'B) erreicht, und wobei für nachfolgende Ansteuerungen des Magnetventils ein Stromprofil (P) in Abhängigkeit von der ermittelten Vergleichszeitdauer (∆tV) verwendet wird.The invention relates to a method for driving a solenoid valve of a fuel supply system of an internal combustion engine, wherein a comparison period (.DELTA.tV) is determined, which is necessary until when a voltage is applied to a solenoid of the solenoid valve, a current (I) in the solenoid a predetermined threshold (I'B), and wherein for subsequent activations of the solenoid valve, a current profile (P) is used as a function of the determined comparison time period (.DELTA.tV).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for driving a solenoid valve of a fuel supply system of an internal combustion engine and a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Saugventile mit einem frei beweglichen Ventilkolben können in Kombination mit Kolbenpumpen als Hochdruckpumpen eingesetzt werden, um Kraftstoff bis zu einem gewünschten Druckwert, dem sog. Raildruck, zu verdichten und in einen Hochdruckspeicher (Common-Rail) weiterzuleiten. Das Saugventil öffnet im Saughub des Kolbens und lässt Kraftstoff nachfließen und kann im Kompressionshub des Kolbens so angesteuert werden, dass es schließt, um den Kraftstoff nicht in den Niederdruck abfließen zu lassen.Suction valves with a freely movable valve piston can be used in combination with piston pumps as high-pressure pumps to compress fuel to a desired pressure value, the so-called rail pressure, and forward it to a high-pressure accumulator (common rail). The suction valve opens in the suction stroke of the piston and allows fuel to flow and can be controlled in the compression stroke of the piston so that it closes in order not to drain the fuel into the low pressure.

Aus der DE 10 2013 201 974 A1 ist bspw. ein Saugventil bekannt, bei dem ein elektrisches Schaltventil verwendet wird, um den Weg für den Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in das Fördervolumen der Hochdruckpumpe zu öffnen oder zu schließen.From the DE 10 2013 201 974 A1 For example, a suction valve is known in which an electric switching valve is used to open or close the path for the fuel from the low pressure area in the delivery volume of the high pressure pump.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for driving a solenoid valve as well as a computing unit and a computer program for carrying it out with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Ansteuern eines Magnetventils eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird eine Vergleichszeitdauer ermittelt, die nötig ist, bis bei einem Anlegen einer Spannung an eine Magnetspule des Magnetventils ein Strom in der Magnetspule einen vorgegebenen Wert erreicht. Für nachfolgende Ansteuerungen des Magnetventils wird dann ein Stromprofil in Abhängigkeit von der ermittelten Vergleichszeitdauer verwendet.An inventive method is used to drive a solenoid valve of a fuel supply system of an internal combustion engine. In this case, a comparison time period is determined which is necessary until, when a voltage is applied to a magnet coil of the magnet valve, a current in the magnet coil reaches a predetermined value. For subsequent actuations of the solenoid valve, a current profile is then used as a function of the determined comparison time duration.

Bei Magnetventilen in Kraftstoffversorgungssystemen einer Brennkraftmaschine ist oftmals eine zeitgenaue Ansteuerung bzw. eine zeitgenaue Öffnung des Magnetventils wünschenswert, um möglichst genau eine gewünschte Kraftstoffmenge zu fördern oder zuzumessen. Da bei solchen Magnetventilen Ansteuerparameter, also bspw. der Strom, auch von der Temperatur und damit dem Widerstand der Magnetspule des Magnetventils abhängen, um bspw. einen gewünschten Öffnungszeitpunkt zu erreichen, werden die Ansteuerparameter üblicherweise dahingehend ausgelegt, dass auch ein bspw. aufgrund hoher Temperatur bzw. hohem Widerstand der Magnetspule langsam öffnendes Magnetventil rechtzeitig öffnet. Eine solche Erhöhung der Temperatur und damit des Widerstands der Magnetspule kann nicht nur durch äußere Temperatureinflüsse, sondern insbesondere auch durch die Bewegung von Komponenten des Magnetventils, bspw. des Magnetankers, und damit einhergehender Reibung hervorgerufen werden. Dies kann jedoch, gerade bei niedriger Temperatur bzw. bei niedrigem Widerstand zu unnötig hohem Energieverbrauch und unnötigem Wärmeeintrag in die Magnetspule führen.In solenoid valves in fuel supply systems of an internal combustion engine often a timely control or a timely opening of the solenoid valve is desirable in order to promote as accurately as possible a desired amount of fuel or metering. Since in such solenoid valves control parameters, so for example. The current, also depend on the temperature and thus the resistance of the solenoid of the solenoid valve to achieve, for example, a desired opening time, the control parameters are usually designed to the effect that, for example. Due to high temperature or high resistance of the solenoid slowly opening solenoid valve opens in a timely manner. Such an increase in the temperature and thus the resistance of the magnetic coil can be caused not only by external temperature influences, but in particular by the movement of components of the solenoid valve, for example. The armature, and associated friction. However, this can lead to unnecessarily high energy consumption and unnecessary heat input into the magnet coil, especially at low temperature or low resistance.

Das vorgeschlagene Verfahren macht sich nun zunutze, dass ein Anstieg des Stroms in der Magnetspule in Folge des Anlegens einer Spannung zumindest im Wesentlichen einem Sättigungsverhalten gemäß einer Exponentialfunktion folgt. Die Steigung hängt dabei unter anderem vom Widerstand und damit von der Temperatur der Magnetspule ab. Je kleiner der Widerstand, desto schneller steigt der Strom an, und je höher der Widerstand, desto langsamer steigt der Strom an. Die Zeitdauer, die benötigt wird, bis der Strom in der Magnetspule bei Anlegen einer Spannung einen bestimmten Schwellwert erreicht hat, hier als Vergleichszeitdauer bezeichnet, ist demnach ein Maß für den Widerstand bzw. die Temperatur der Magnetspule. Wenn nun in Abhängigkeit von dieser Vergleichszeitdauer, und damit auch abhängig vom Widerstand der Magnetspule, ein entsprechendes Stromprofil verwendet wird oder ein Stromprofil entsprechend angepasst wird, muss nicht ein Stromprofil verwendet werden, dass auf den höchsten auftretenden Widerstand abstellt, sondern es kann individuell auf den aktuellen Widerstand reagiert werden. Bspw. durch die Wahl niedriger Ströme oder kürzerer Ansteuerdauern kann auf diese Weise zum einen Energie eingespart und zum anderen ein übermäßiger Energie- bzw. Wärmeeintrag in die Spule vermieden werden.The proposed method now makes use of the fact that an increase of the current in the magnetic coil as a consequence of the application of a voltage at least substantially follows a saturation behavior according to an exponential function. The slope depends, among other things, on the resistance and thus on the temperature of the magnetic coil. The smaller the resistance, the faster the current increases, and the higher the resistance, the slower the current increases. The time period required until the current in the magnet coil has reached a specific threshold value when a voltage is applied, referred to here as the comparison time duration, is therefore a measure of the resistance or the temperature of the magnet coil. If a corresponding current profile is used as a function of this comparison time duration, and thus also dependent on the resistance of the magnet coil, or if a current profile is adapted accordingly, it is not necessary to use a current profile which shifts to the highest occurring resistance, but it can be adapted individually to the current resistance to be reacted. For example. By choosing lower currents or shorter activation periods, energy can be saved in this way and, on the other hand, an excessive input of energy or heat into the coil can be avoided.

Vorzugsweise umfasst das Stromprofil einen Wert für einen Anzugsstrom und einen Wert für einen darauffolgenden Haltestrom, und insbesondere einen Wert für einen vorausgehenden Booststrom. Der Wert kann insbesondere ein Effektivwert oder Sollwert sein. Bei Magnetventilen ist es zweckmäßig, wenn zunächst ein sog. Anzugsstrom, d.h. ein Strom mit einem bestimmten Anzugsstromwert, verwendet wird, um das Magnetventil bspw. zunächst zu öffnen, d.h. bspw. den Magnetanker anzuheben. Sobald das Magnetventil dann geöffnet ist, kann es ausreichend sein, wenn ein sog. Haltestrom, der einen geringeren Wert als der Anzugsstrom aufweist, verwendet wird, da nunmehr das Magnetventil lediglich offengehalten werden muss. Denkbar ist dabei auch die Verwendung eines sog. Booststroms vor dem Anzugsstrom, d.h. eines Stroms mit einem höheren Wert als der Anzugsstrom, zum initialen Anheben des Magnetankers. Auf diese Weise kann ein noch schnelleres bzw. effektiveres Öffnen des Magnetventils erreicht werden. Während der jeweiligen Phasen, d.h. während der Anzugsphase mit dem Anzugsstrom, der Haltephase mit dem Haltestrom und ggf. der Boostphase mit dem Booststrom, kann der Strom dann bspw. mittels einer sog. Zweipunkt-Regelung auf dem jeweiligen Wertgehalten werden.Preferably, the current profile comprises a value for a starting current and a value for a subsequent holding current, and in particular a value for a preceding boost current. The value may, in particular, be an effective value or desired value. In the case of solenoid valves, it is expedient if initially a so-called attraction current, ie a current with a specific starting current value, is used in order, for example, first to open the solenoid valve, that is to say to lift the magnet armature, for example. Once the solenoid valve is then opened, it may be sufficient if a so-called holding current, which has a lower value than the starting current, is used, since now the solenoid valve only has to be kept open. It is also conceivable to use a so-called boost current upstream of the starting current, ie of a current having a higher value than the starting current, for initially raising the current Armature. In this way, an even faster or more effective opening of the solenoid valve can be achieved. During the respective phases, ie during the tightening phase with the starting current, the holding phase with the holding current and possibly the boost phase with the boost current, the current can then be kept at the respective value, for example by means of a so-called two-point control.

Vorteilhafterweise umfasst das Stromprofil eine von der ermittelten Vergleichszeitdauer abhängige Zeitdauer für das Erzeugen des Anzugsstroms und/oder für das Erzeugen des Booststroms. Bei kürzerer Zeitdauer und damit kleinerem Widerstand der Magnetspule kann sich ein nötiger oder gewünschter Wert des Boost- bzw. Anzugsstroms und damit auch eine Magnetisierung der Magnetspule schneller einstellen, sodass insgesamt eine kürzere Zeitdauer des betreffenden Stroms ausreichend ist, um das Magnetventil zu öffnen.Advantageously, the current profile comprises a time period dependent on the determined comparison time duration for generating the starting current and / or for generating the boost current. With a shorter duration of time and thus a smaller resistance of the magnet coil, a required or desired value of the boost current and thus also a magnetization of the magnet coil can be set faster, so that overall a shorter time duration of the relevant current is sufficient to open the magnet valve.

Es ist von Vorteil, wenn das Stromprofil einen von der ermittelten Vergleichszeitdauer abhängigen Sollwert oder Effektivwert des Anzugsstroms und/oder des Booststroms und/oder des Haltestroms umfasst. Bei kürzerer Zeitdauer und damit kleinerem Widerstand der Magnetspule kann sich ein nötiger oder gewünschter Wert des Boost- bzw. Anzugsstroms und damit auch eine Magnetisierung der Magnetspule schneller einstellen, sodass bspw. ein nötiger Strom in der Magnetspule, um das Magnetventil zu öffnen, bei einem niedrigeren Maximalwert des Stroms, der einzustellen ist, erreicht wird, als bei einem höheren Widerstand der Magnetspule.It is advantageous if the current profile comprises a nominal value or effective value of the starting current and / or the boost current and / or the holding current that depends on the determined comparison time duration. With a shorter time duration and thus smaller resistance of the magnetic coil, a required or desired value of the boost current and thus also a magnetization of the magnetic coil can be set faster, so that, for example, a required current in the magnetic coil to open the solenoid valve at a lower maximum value of the current to be set is achieved than at a higher resistance of the solenoid.

Vorzugsweise entspricht der vorgegebene Schwellwert des Stroms einem Wert des Anzugsstroms oder des Booststroms des Stromprofils oder eines Vergleichsstromprofils, d.h. die Vergleichszeitdauer wird während des Erzeugens des Anzugsstroms oder des Booststroms ermittelt. Zweckmäßigerweise kann dabei der dem Booststrom entsprechende Wert gewählt werden, sofern ein Booststrom in dem Stromprofil verwendet wird, andernfalls kann der dem Anzugsstrom entsprechende Wert verwendet werden. Insbesondere wird die Vergleichszeitdauer während der ersten Stromphase während des Anlegens der Spannung ermittelt, insbesondere während des ersten Ansteigens des Stroms. Bei dem jeweiligen Wert kann es sich bspw. um den Sollwert oder Effektivwert des entsprechenden Stroms handeln, bspw. aber auch um einen davon abweichenden, größeren oder kleineren Hysteresewert, wenn bspw. eine Zweipunkt-Regelung verwendet wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass nur zur Ermittlung der Vergleichszeitdauer ein Booststrom, dann bspw. im Rahmen eines Vergleichsstromprofils, verwendet wird, für spätere Ansteuerungen hingegen nicht mehr. Auf diese Weise kann besonders schnell und einfach ein Maß für den Widerstand der Magnetspule ermittelt werden.Preferably, the predetermined threshold value of the current corresponds to a value of the pull-in current or the boost current of the current profile or a comparison current profile, i. the comparison period is determined during the generation of the pull-in current or the boost current. Conveniently, the value corresponding to the boost current can be selected if a boost current is used in the current profile, otherwise the value corresponding to the starting current can be used. In particular, the comparison time period during the first current phase during the application of the voltage is determined, in particular during the first increase of the current. The respective value may, for example, be the desired value or effective value of the corresponding current, for example, but also a deviating, larger or smaller hysteresis value, if, for example, a two-point control is used. However, it is also conceivable that only for determining the comparison time duration, a boost current, then, for example. In the context of a comparison current profile is used, for later controls, however, no longer. In this way, a measure of the resistance of the magnetic coil can be determined particularly quickly and easily.

Vorteilhafterweise wird die Vergleichszeitdauer bei einem Start der Brennkraftmaschine und insbesondere zusätzlich ein oder mehrere Male während eines Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelt. Für eine Ermittlung während des Betriebs ist es dabei zweckmäßig, die Vergleichszeitdauer in vorgegebenen, zeitlichen Abständen wiederholt zu ermitteln. Bei einem Start der Brennkraftmaschine kann in der Regel davon ausgegangen werden, dass die Temperatur der Magnetspule Umgebungstemperatur entspricht. Denkbar ist hierbei auch, dass eine vorangehende Standzeit der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird. Eine solche Vergleichszeitdauer kann dann bspw. als Anfangswert zur Auswahl bzw. Anpassung des Stromprofils verwendet werden. Im Laufe des Betriebs können sich die Temperatur und damit der Widerstand der Magnetspule erhöhen, sodass hier eine laufende Anpassung vorgenommen werden kann.Advantageously, the comparison period is determined at a start of the internal combustion engine and in particular additionally one or more times during operation of the internal combustion engine. For a determination during operation, it is expedient to repeatedly determine the comparison time period at predetermined time intervals. When starting the internal combustion engine, it can generally be assumed that the temperature of the magnetic coil corresponds to ambient temperature. It is also conceivable that a previous service life of the internal combustion engine is taken into account. Such a comparison period can then be used, for example, as an initial value for the selection or adaptation of the current profile. During operation, the temperature and thus the resistance of the solenoid can increase, so that a continuous adjustment can be made here.

Es ist von Vorteil, wenn als Magnetventil ein elektrisches Saugventil einer Hochdruckpumpe verwendet wird. Eine solche Hochdruckpumpe wird bspw. zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich über ein Fördervolumen der Hochdruckpumpe in einen Hochdruckspeicher verwendet. Bei einem solchen Saugventil ist in der Regel eine Wegbegrenzung für einen Ventilkolben, der den Niederdruckbereich von dem Fördervolumen der Hochdruckpumpe trennt, vorgesehen, wobei die Wegbegrenzung mittels einer Magnetspule oder eines Elektromagneten zwischen einer ersten Stellung, bei der der Ventilkolben nicht schließbar ist, und einer zweiten Stellung, bei der der Ventilkolben schließbar ist, verstellbar ist. Bei einem solchen Saugventil besteht in der Regel keine mechanische Verbindung zwischen der Wegbegrenzung, bei der es sich bspw. um einen Magnetanker handeln kann, und dem Ventilkolben. Eine mechanische Feder kann eine mechanische Federkraft auf den Magnetanker ausüben und diesen in einer Grundposition halten. Durch Bestromen der Magnetspule wird eine Position des Magnetankers relativ zu der Magnetspule verändert, insbesondere entgegen der Federkraftwirkung der mechanischen Feder, so dass die Wegbegrenzung von der ersten Stellung zur zweiten Stellung wechselt. Dies bedeutet, dass das Saugventil im stromlosen Zustand in der Regel geöffnet ist und nur im bestromten Zustand ein vollständiges Schließen möglich ist, sofern ein Druck auf den Ventilkolben ausgeübt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass zwar bei einer Ansaugphase der Hochdruckpumpe Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in das Fördervolumen der Hochdruckpumpe gesaugt wird, jedoch Kraftstoff nur dann während einer Kompressionsphase vom Fördervolumen in den Hochdruckspeicher gefördert wird, wenn das Saugventil vollständig geschlossen ist. Andernfalls wird während einer Kompressionsphase Kraftstoff zurück in den Niederdruckbereich gefördert. Da über den Zeitpunkt, zu dem das Saugventil schließt, die Fördermenge bestimmt wird, ist gerade hier eine genaue Einstellung des Schließzeitpunkts vorteilhaft, was mit dem vorgeschlagenen Verfahren erreicht werden kann.It is advantageous if an electric suction valve of a high-pressure pump is used as the solenoid valve. Such a high-pressure pump is used, for example, for conveying fuel from a low-pressure region via a delivery volume of the high-pressure pump into a high-pressure accumulator. In such a suction valve is usually a travel limit for a valve piston which separates the low pressure region from the delivery volume of the high pressure pump, the travel limit by means of a magnetic coil or an electromagnet between a first position in which the valve piston is not closable, and a second position in which the valve piston is closable, is adjustable. In such a suction valve is usually no mechanical connection between the travel limit, which may be, for example. An armature, and the valve piston. A mechanical spring can apply a mechanical spring force to the armature and hold it in a home position. By energizing the magnetic coil, a position of the magnet armature is changed relative to the magnetic coil, in particular against the spring force effect of the mechanical spring, so that the travel limit changes from the first position to the second position. This means that the suction valve is usually open when de-energized and only in the energized state, a complete closing is possible, provided that a pressure is exerted on the valve piston. In this way it can be achieved that, although in a suction phase of the high-pressure pump fuel from the low pressure area is sucked into the delivery volume of the high-pressure pump, but fuel is only promoted during a compression phase from the delivery volume in the high pressure accumulator when the suction valve is fully closed. Otherwise, during a Compression phase fuel is pumped back into the low pressure range. Since the delivery rate is determined by the point in time at which the suction valve closes, an exact adjustment of the closing time is advantageous here, which can be achieved with the proposed method.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as e.g. Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt schematisch ein Kraftversorgungssystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe mit einem elektrischen Saugventil, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. 1 schematically shows a power supply system of an internal combustion engine with a high pressure pump with an electric suction valve, in which a method according to the invention can be carried out.

2 zeigt schematisch eine Hochdruckpumpe mit elektrischem Saugventil, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. 2 schematically shows a high-pressure pump with electric suction valve, in which a method according to the invention can be carried out.

3 zeigt einen Stromverlauf bei der Ansteuerung eines Magnetventils im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 shows a current profile in the control of a solenoid valve in the context of a method according to the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist schematisch ein Kraftstoffversorgungssystem 10 einer Brennkraftmaschine 40 gezeigt. Dieses umfasst beispielhaft eine elektrische Kraftstoffpumpe 14, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 entnommen und über einen Kraftstofffilter 13 zu einer Hochdruckpumpe 15 gefördert werden kann. Der Bereich vor der Hochdruckpumpe 15 stellt dabei einen Niederdruckbereich dar. Die Hochdruckpumpe 15 ist in der Regel mit der Brennkraftmaschine 40 bzw. deren Nockenwelle verbunden und kann damit angetrieben werden.In 1 is schematically a fuel supply system 10 an internal combustion engine 40 shown. This includes, for example, an electric fuel pump 14 by means of which fuel from a fuel tank 12 taken and over a fuel filter 13 to a high pressure pump 15 can be promoted. The area in front of the high pressure pump 15 represents a low pressure area. The high pressure pump 15 is usually with the internal combustion engine 40 or their camshaft connected and can be driven with it.

Die Hochdruckpumpe 15 weist ein als elektrisches Saugventil ausgebildetes Magnetventil 16 auf, welches in Bezug auf 2 detaillierter erläutert wird. Der Ausgang der Hochdruckpumpe 15 ist mit einem Hochdruckspeicher 18, dem sog. Rail, verbunden, an dem eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 19 angeschlossen ist. Über die Kraftstoffinjektoren 19 wiederum kann Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 40 eingebracht werden. Weiterhin ist am Hochdruckspeicher 18 ein Drucksensor 20 vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, einen Druck im Hochdruckspeicher 18 zu erfassen. The high pressure pump 15 has a designed as an electrical suction valve solenoid valve 16 on which in relation to 2 will be explained in more detail. The output of the high-pressure pump 15 is with a high-pressure accumulator 18 , the so-called rail, to which a plurality of fuel injectors 19 connected. About the fuel injectors 19 In turn, fuel can enter the internal combustion engine 40 be introduced. Furthermore, the high-pressure accumulator 18 a pressure sensor 20 provided, which is adapted to a pressure in the high-pressure accumulator 18 capture.

Weiterhin ist eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 80 gezeigt, die beispielhaft dazu eingerichtet ist, die Brennkraftmaschine 40 bzw. die Kraftstoffinjektoren 19 und die Hochdruckpumpe 15 mit elektrischem Saugventil 16 anzusteuern. Weiterhin kann das Steuergerät 80 Signale des Drucksensors 20 einlesen und so den Druck im Hochdruckspeicher 18 erfassen.Furthermore, a computer designed as a control unit 80 shown, which is configured by way of example, the internal combustion engine 40 or the fuel injectors 19 and the high pressure pump 15 with electric suction valve 16 head for. Furthermore, the control unit 80 Signals from the pressure sensor 20 read in and so the pressure in the high-pressure accumulator 18 to capture.

In 2 sind die Hochdruckpumpe 15 und das als elektrisches Saugventil ausgebildete Magnetventil 16 aus 1 detaillierter dargestellt. Die Hochdruckpumpe 15 weist einen Kolben 23 auf, der von einem Nocken 24 betätigt wird. Der Nocken kann pumpenseitig in einem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe 15 angeordnet sein. Insbesondere wird die Nockenbewegung durch eine zweckmäßige Anbindung (z.B. über die Nockenwelle) von der Brennkraftmaschine bewirkt. In 2 are the high pressure pump 15 and the solenoid valve formed as an electric suction valve 16 out 1 shown in more detail. The high pressure pump 15 has a piston 23 up, that of a cam 24 is pressed. The cam can be pump-side in a pump housing of the high-pressure pump 15 be arranged. In particular, the cam movement is effected by an appropriate connection (eg via the camshaft) of the internal combustion engine.

In der hier gezeigten Stellung befindet sich der Kolben 23 an einem oberen Totpunkt, d.h. an einem Übergang von einer Ansaugphase in eine Kompressionsphase.In the position shown here is the piston 23 at a top dead center, ie at a transition from a suction phase to a compression phase.

Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 15 ein Auslassventil 25 auf, über welches ein Fördervolumen 26 der Hochdruckpumpe 15 an den Hochdruckspeicher angebunden ist. Das Auslassventil 25 kann bspw. mittels einer Feder als Rückschlagventil ausgebildet sein, so dass nur dann Kraftstoff vom Fördervolumen 26 in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann, wenn ein genügend hoher Druck im Fördervolumen 26 vorherrscht.Furthermore, the high pressure pump 15 an outlet valve 25 on which a delivery volume 26 the high pressure pump 15 connected to the high-pressure accumulator. The outlet valve 25 can, for example, be formed by means of a spring as a check valve, so that only fuel from the delivery volume 26 can be conveyed into the high-pressure accumulator, if a sufficiently high pressure in the delivery volume 26 prevails.

Das elektrische Saugventil 16 weist einen Ventilkolben 30 auf, der den Niederdruckbereich von dem Fördervolumen 26 der Hochdruckpumpe 15 trennt. Ein Kraftstofffluss vom Niederdruckbereich ist hier mittels eines Pfeiles gezeigt.The electric suction valve 16 has a valve piston 30 on, the low pressure area of the delivery volume 26 the high pressure pump 15 separates. A fuel flow from the low pressure area is shown here by means of an arrow.

Weiterhin weist das elektrische Saugventil 16 eine Magnetspule 31 als Teil eines Elektromagneten 32 auf. Die Magnetspule 31 kann bspw. an das Steuergerät angebunden sein, so dass eine Spannung U an die Magnetspule 31 angelegt werden kann, so dass ein Strom I in der Magnetspule 31 fließt. Weiterhin ist eine Wegbegrenzung 33 vorgesehen, die vorliegend als Anker für den Elektromagneten ausgebildet ist.Furthermore, the electric suction valve 16 a magnetic coil 31 as part of an electromagnet 32 on. The magnetic coil 31 can, for example, to the Control unit be connected, so that a voltage U to the solenoid 31 can be applied, so that a current I in the magnetic coil 31 flows. Furthermore, a Wegbegrenzung 33 provided, which is designed in this case as an anchor for the electromagnet.

In unbestromtem Zustand der Magnetspule 31 bzw. des Elektromagneten 32 kann der Anker 33 bspw. mittels einer oder mehrerer Federn vom Elektromagneten 32 weg in Richtung Ventilkolben 30 gedrückt werden. In diesem stromlosen Zustand befindet sich das elektrische Saugventil 16 bzw. die Wegbegrenzung 33, wie hier beispielhaft gezeigt, in einer ersten Stellung S1.In the de-energized state of the magnetic coil 31 or the electromagnet 32 can the anchor 33 For example by means of one or more springs from the electromagnet 32 away in the direction of the valve piston 30 be pressed. In this de-energized state is the electric suction valve 16 or the path limitation 33 , as shown here by way of example, in a first position S 1 .

In der ersten Stellung S1 kann der Ventilkolben 30 nicht vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich nicht vollständig von dem Fördervolumen 26 abtrennen, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 25 begrenzt.In the first position S 1 , the valve piston 30 not completely close or the low pressure area is not completely from the delivery volume 26 disconnect as the anchor 33 the way of the valve piston 25 limited.

Wird die Spule 31 bzw. der Elektromagnet 32 bestromt, so bewegt sich der Anker 33 in Richtung des Elektromagneten 32 und somit weg vom Ventilkolben 30. In diesem bestromten Zustand befindet sich das elektrische Saugventil 16 bzw. die Wegbegrenzung 33 in einer zweiten Stellung S2.Will the coil 31 or the electromagnet 32 energized, the anchor moves 33 in the direction of the electromagnet 32 and thus away from the valve piston 30 , In this energized state is the electric suction valve 16 or the path limitation 33 in a second position S 2 .

In der zweiten Stellung S2 kann der Ventilkolben 30 vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich vollständig von dem Fördervolumen 26 abtrennen, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 25 nicht mehr begrenzt. In geschlossenem Zustand verschließt der Ventilkolben 30 den Ventilsitz 35.In the second position S 2 , the valve piston 30 completely close or the low pressure area completely from the delivery volume 26 disconnect as the anchor 33 the way of the valve piston 25 no longer limited. When closed, the valve piston closes 30 the valve seat 35 ,

Im Folgenden soll nun kurz die Funktionsweise der Hochdruckpumpe 15 zusammen mit dem elektrischen Saugventil 16 erläutert werden. In einem Ausgangszustand sind das elektrische Saugventil 16 und insbesondere der Ventilkolben 30 im stromlosen Zustand geöffnet und das Auslassventil 25 geschlossen.In the following is now briefly the operation of the high-pressure pump 15 together with the electric suction valve 16 be explained. In an initial state, the electric suction valve 16 and in particular the valve piston 30 opened in the de-energized state and the exhaust valve 25 closed.

In einem Saughub bzw. einer Ansaugphase der Hochdruckpumpe 15 bewegt sich der Nocken 24 im Zuge einer Drehbewegung, wie dies durch einen Pfeil angedeutet ist, und der Kolben 23 bewegt sich nach unten, d.h. in Richtung des Nockens 24. Aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird somit Kraftstoff in das Fördervolumen 26 gesaugt.In a suction stroke or a suction phase of the high-pressure pump 15 the cam moves 24 in the course of a rotational movement, as indicated by an arrow, and the piston 23 moves downwards, ie in the direction of the cam 24 , Due to the opened suction valve 16 thus fuel is in the delivery volume 26 sucked.

In einem Förderhub bzw. einer Kompressionsphase der Hochdruckpumpe 15 ist der Elektromagnet 32 zunächst noch unbestromt, d.h. der Anker 33 befindet sich in der ersten Stellung S1. Der Kolben 23 bewegt sich nach oben und aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird damit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 zurück in Richtung zu der elektrischen Kraftstoffpumpe 11 gefördert. Hierzu sei angemerkt, dass der Ventilkolben 30 trotz des im Fördervolumen 26 erzeugten Druckes bzw. des Kraftstoffflusses in Richtung Niederdruckbereich nicht vollständig schließt, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 begrenzt.In a delivery stroke or a compression phase of the high-pressure pump 15 is the electromagnet 32 initially still energized, ie the anchor 33 is in the first position S 1 . The piston 23 moves up and due to the open suction valve 16 will thus fuel from the delivery room 26 back towards the electric fuel pump 11 promoted. It should be noted that the valve piston 30 despite the volume of delivery 26 generated pressure or the fuel flow in the direction of low pressure range does not close completely, as the anchor 33 the way of the valve piston 30 limited.

Wird nun, bspw. noch während der Kompressionsphase, die Magnetspule 31 bzw. der Elektromagnet 32 bestromt, so bewegt sich der Anker 33 in die zweite Stellung S2. Der Ventilkolben 30 kann somit durch den Druck des Kraftstoffs im Fördervolumen 26 bzw. den Kraftstofffluss in Richtung Niederdruckbereich in den Ventilsitz 32 gedrückt werden. Das Saugventil 16 ist somit geschlossen. Durch die weitere Hubbewegung des Kolbens 23 wird im Fördervolumen 26 nun weiter Druck aufgebaut. Mit Erreichen eines genügend hohen Druckes wird das Auslassventil 25 geöffnet und Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert.Will now, for example, still during the compression phase, the solenoid 31 or the electromagnet 32 energized, the anchor moves 33 in the second position S 2 . The valve piston 30 can thus by the pressure of the fuel in the delivery volume 26 or the fuel flow in the direction of the low pressure area in the valve seat 32 be pressed. The suction valve 16 is thus closed. Due to the further stroke movement of the piston 23 is in the delivery volume 26 now pressure continues to build up. Upon reaching a sufficiently high pressure, the outlet valve 25 opened and pumped fuel into the high-pressure accumulator.

In 3 ist schematisch ein Stromprofil P als Stromverlauf bei der Ansteuerung eines Magnetventils im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Bei dem Magnetventil kann es sich bspw. um das in 2 näher erläuterte elektrische Saugventil handeln. Hierzu ist der Strom I, der in der Magnetspule fließt, über der Zeit t dargestellt.In 3 schematically a current profile P is shown as a current profile in the control of a solenoid valve in the context of a method according to the invention in a preferred embodiment. The solenoid valve may be, for example, to the in 2 closer explained electrical suction valve act. For this purpose, the current I, which flows in the magnetic coil, is shown over the time t.

Hier ist ein Stromverlauf gezeigt, mittels welchem die Magnetspule ein Magnetfeld aufbaut und hält, sodass ein zugehöriger Anker angezogen wird und angezogen bleibt. Zu beachten ist dabei, dass das in 2 gezeigte elektrische Saugventil dann schließt, wenn die Magnetspule bestromt wird. Andere Magnetventile können jedoch bspw. auch dann öffnen, wenn die Magnetspule bestromt wird.Here is a current waveform shown, by means of which the magnetic coil builds up and holds a magnetic field, so that an associated anchor is attracted and remains attracted. It should be noted that the in 2 shown electric suction then closes when the solenoid is energized. However, other solenoid valves may, for example, open even when the solenoid is energized.

Im hier gezeigten Beispiel umfasst das Stromprofil P einen Stromverlauf mit einer Boostphase ∆tB, einer Anzugsphase ∆tA und einer Haltephase ∆tH. Im vorliegenden Fall wird eine sog. Zweipunkt-Regelung vorgenommen. Um einen Sollwert IB eines Booststroms einzustellen bzw. zu erreichen, der bspw. nötig ist, um den Magnetanker initial anzuheben, wird eine Spannung solange an die Magnetspule angelegt, bis ein Wert I'B, der größer als der Sollwert IB ist, erreicht ist. Erst nachdem der Strom auf den Sollwert IB abgesunken ist, wird erneut die Spannung angelegt. Auf diese Weise schwankt der Strom I zwischen dem Sollwert IB und dem Wert I'B, der auch als Hysteresewert bezeichnet wird. In der Praxis kann sich auch ein Über- und Unterschwingen einstellen. Auf die gleiche Weise kann der Anzugsstrom mit Sollwert IA und der Haltestrom mit Sollwert IH geregelt werden.In the example shown here, the current profile P comprises a current profile with a boost phase Δt B , a starting phase Δt A and a holding phase Δt H. In the present case, a so-called. Two-point control is made. In order to set or reach a desired value I B of a boost current which is necessary, for example, to initially raise the magnet armature, a voltage is applied to the magnet coil until a value I ' B which is greater than the target value I B is applied. is reached. Only after the current has dropped to the setpoint I B , the voltage is applied again. In this way, the current I fluctuates between the setpoint I B and the value I ' B , which is also referred to as hysteresis. In practice, overshoot and undershoot can also occur. In the same way, the starting current with setpoint I A and the holding current with setpoint I H can be regulated.

Die Bestromung der Magnetspule beginnt zu einem bestimmten, hier nicht näher bezeichneten, Zeitpunkt mit der Boostphase, indem bspw. die Boostspannung angelegt wird. Infolgedessen steigt der Strom I zunächst bis zu dem Hysteresewert I'B an. Der genaue Verlauf des Stroms, der hier nur schematisch dargestellt ist, zeigt aufgrund der Induktivität der Magnetspule ein Sättigungsverhalten mit einer Exponentialfunktion. Die Steigung dieses Verlaufs hängt dabei nicht nur von der Induktivität der Magnetspule, sondern auch vom (ohmschen) Widerstand der Magnetspule ab. Je größer der Widerstand, desto langsamer ist der Anstieg, und je kleiner der Widerstand, desto schneller ist der Anstieg.The energization of the solenoid begins to a certain, unspecified here, time with the boost phase by, for example, the Boost voltage is applied. As a result, the current I first increases up to the hysteresis value I ' B. The exact course of the current, which is shown here only schematically, shows a saturation behavior with an exponential function due to the inductance of the magnetic coil. The slope of this curve depends not only on the inductance of the magnetic coil, but also from the (ohmic) resistance of the magnetic coil. The greater the resistance, the slower the increase, and the smaller the resistance, the faster the increase.

Die Vergleichszeitdauer ∆tV, die der Strom I benötigt, um einen hier den Hysteresewert I'B als bestimmten Schwellwert zu erreichen, ist damit ein Maß für den Widerstand der Magnetspule. Nachdem diese Vergleichszeitdauer ermittelt worden ist, kann für nachfolgende Ansteuerungen des Magnetventils ein Stromprofil in Abhängigkeit von der Vergleichszeitdauer ∆tV verwendet werden.So that the comparison period of time .DELTA.t V required for the current I to reach a here the hysteresis value I 'B than certain threshold, a measure of the resistance of the magnetic coil. After this comparison time period has been determined, a current profile as a function of the comparison time duration Δt V can be used for subsequent actuations of the solenoid valve.

Hierzu kann bspw. ein Kennfeld oder eine Tabelle vorgesehen sein, gemäß welchem in Abhängigkeit von der ermittelten Vergleichszeitdauer ∆tV ein Stromprofil mit geeigneten Stromwerten und/oder Zeitdauern der jeweiligen Phasen ausgewählt wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein Stromprofil wie das gezeigte Stromprofil P angepasst wird. So kann bspw. nur der Sollwert des Booststroms und/oder des Anzugsstroms angehoben werden, wenn die Vergleichszeitdauer gegenüber einem vorhergehenden Wert angestiegen ist.For this purpose, for example, a characteristic field or a table can be provided, according to which a current profile with suitable current values and / or time durations of the respective phases is selected as a function of the determined comparison time duration Δt V. However, it is also conceivable that a current profile as the current profile P shown is adjusted. Thus, for example, only the desired value of the boost current and / or the starting current can be increased if the comparison time duration has risen compared to a previous value.

Es versteht sich, dass der bestimmte Wert, bis zu dem der Strom bei der Ermittlung der Vergleichszeitdauer ansteigen soll, auch anders gewählt werden kann, wenngleich im vorliegenden Fall mit der Zeitpunkt-Regelung der Hysteresewert des Booststroms zweckmäßig ist. It is understood that the particular value up to which the current should increase when the comparison time duration is determined can also be chosen differently, although in the present case the hysteresis value of the boost current is expedient with the time control.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013201974 A1 [0003] DE 102013201974 A1 [0003]

Claims (11)

Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils (16) eines Kraftstoffversorgungssystems (10) einer Brennkraftmaschine (40), wobei eine Vergleichszeitdauer (∆tV) ermittelt wird, die nötig ist, bis bei einem Anlegen einer Spannung (U) an eine Magnetspule (31) des Magnetventils (16) ein Strom (I) in der Magnetspule (31) einen vorgegebenen Schwellwert (I'B) erreicht, und wobei für nachfolgende Ansteuerungen des Magnetventils (16) ein Stromprofil (P) in Abhängigkeit von der ermittelten Vergleichszeitdauer (∆tV) verwendet wird.Method for controlling a solenoid valve ( 16 ) of a fuel supply system ( 10 ) an internal combustion engine ( 40 ), wherein a comparison time duration (Δt V ) is determined, which is necessary until upon application of a voltage (U) to a magnet coil ( 31 ) of the solenoid valve ( 16 ) a current (I) in the magnetic coil ( 31 ) reaches a predetermined threshold (I ' B ), and wherein for subsequent actuations of the solenoid valve ( 16 ) a current profile (P) is used as a function of the determined comparison time duration (Δt V ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Stromprofil (P) einen Wert für einen Anzugsstrom und einen Wert für einen darauffolgenden Haltestrom, und insbesondere einen Wert für einen vorausgehenden Booststrom, umfasst.The method of claim 1, wherein the current profile (P) comprises a value for a pull-in current and a value for a subsequent hold current, and in particular a value for a preceding boost current. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Stromprofil (P) eine von der ermittelten Vergleichszeitdauer (∆tV) abhängige Zeitdauer (∆tA) für ein Erzeugen des Anzugsstroms und/oder für ein Erzeugen des Booststroms (∆tB) umfasst.Method according to Claim 2, wherein the current profile (P) comprises a time duration (Δt A ) dependent on the determined comparison time duration (Δt V ) for generating the starting current and / or for generating the boost current (Δt B ). Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Stromprofil (P) einen von der ermittelten Vergleichszeitdauer (∆tV) abhängigen Sollwert oder Effektivwert des Anzugsstroms (IA) und/oder des Booststroms (IB) und/oder des Haltestroms (IH) umfasst.Method according to Claim 2 or 3, wherein the current profile (P) has a nominal value or effective value of the starting current (I A ) and / or the boost current (I B ) and / or of the holding current (I H ) dependent on the determined comparison time duration (Δt V ) ). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der vorgegebene Schwellwert des Stroms einem Wert des Anzugsstroms oder des Booststroms des Stromprofils (P) oder eines Vergleichsstromprofils entspricht. Method according to one of claims 2 to 4, wherein the predetermined threshold value of the current corresponds to a value of the starting current or the boost current of the current profile (P) or a comparison current profile. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vergleichszeitdauer (∆tV) während einer ersten Stromphase während des Anlegens der Spannung (U) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the comparison time duration (Δt V ) during a first current phase during the application of the voltage (U) is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vergleichszeitdauer (∆tV) bei einem Start der Brennkraftmaschine (40) und insbesondere zusätzlich ein oder mehrere Male während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (40) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the comparison time period (Δt V ) at a start of the internal combustion engine ( 40 ) and in particular additionally one or more times during operation of the internal combustion engine ( 40 ) is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Magnetventil (16) ein elektrisches Saugventil einer Hochdruckpumpe (15) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein as a solenoid valve ( 16 ) an electric suction valve of a high-pressure pump ( 15 ) is used. Recheneinheit (80), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit ( 80 ), which is adapted to perform a method according to any one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (80) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (80) ausgeführt wird. Computer program comprising a computing unit ( 80 ) to perform a method according to any one of claims 1 to 9, when it on the computing unit ( 80 ) is performed. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.A machine-readable storage medium having a computer program stored thereon according to claim 10.
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