DE102016222508A1 - Method for controlling a solenoid valve of a fuel injector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors zur Einspritzung von unter Druck stehendem Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, mit einer Magnetspule und einem mittels Bestromung der Magnetspule zur Freigabe einer Durchflussöffnung für Kraftstoff anhebbaren Magnetanker, wobei das Magnetventil in einer ersten Betriebsart (B) und in einer zweiten Betriebsart (B) betreibbar ist, wobei in jeder der Betriebsarten (B, B) die Magnetspule zum Anheben des Magnetankers für eine erste Zeitdauer (Δt) mit einem Anzugsstrom, und anschließend für eine zweite Zeitdauer mit einem Haltestrom, der geringer als der Anzugsstrom ist, bestromt wird, wobei das Magnetventil zunächst in der ersten Betriebsart (B) betrieben wird, wobei in Abhängigkeit von wenigstens einem vorbestimmten Kriterium (T, T) von der ersten Betriebsart (B) in die zweite Betriebsart (B) gewechselt wird, und wobei in der ersten Betriebsart (B) die erste Zeitdauer (Δt) länger und/oder der Haltestrom höher als in der zweiten Betriebsart (B) sind.The invention relates to a method for controlling a solenoid valve of a fuel injector for injecting pressurized fuel into an internal combustion engine, comprising a magnet coil and a magnet armature which can be lifted by means of energizing the magnet coil to release a flow opening for fuel, the solenoid valve being operated in a first operating mode (B). and in a second mode (B), wherein in each of the modes (B, B) the solenoid for lifting the armature for a first period of time (Δt) with a starting current, and then for a second period of time with a holding current which is lower is energized, wherein the solenoid valve is first operated in the first mode (B), wherein in response to at least one predetermined criterion (T, T) from the first mode (B) to the second mode (B) changed and, in the first mode (B), the first time duration (Δt) becomes longer and / or the holding current are higher than in the second mode (B).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for controlling a solenoid valve of a fuel injector and a computing unit and a computer program for its implementation.
Stand der TechnikState of the art
Einspritzsysteme für Brennkraftmaschinen fördern Kraftstoff vom Tank bis in die Brennkammer der Brennkraftmaschine. Mittels Kraftstoffinjektoren wird dabei Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt.Injection systems for internal combustion engines convey fuel from the tank to the combustion chamber of the internal combustion engine. Fuel injectors feed fuel from a high-pressure accumulator to a combustion chamber of the internal combustion engine.
Solche Kraftstoffinjektoren können dabei ein Magnetventil aufweisen, bei dem eine Magnetspule bestromt wird, um einen Magnetanker anzuheben und dabei eine Durchlassöffnung für Kraftstoff freizugeben. An der Einstellung eines Ankerhubs können dabei viele Bauteile des Magnetventils beteiligt sein. Der Ankerhub wird zudem durch die Kraftstofftemperatur und den Kraftstoffdruck beeinflusst.Such fuel injectors may have a magnetic valve, in which a magnetic coil is energized in order to lift a magnet armature and thereby release a passage opening for fuel. At the setting of an armature stroke many components of the solenoid valve can be involved. The armature stroke is also influenced by the fuel temperature and fuel pressure.
In der
Dadurch kann ein Anker des Magnetventils stärker beschleunigt werden. Die Boost-Spannung wird in einem sogenannten Boost-Kondensator zwischengespeichert. In einer unmittelbar auf den ersten Stromanstieg folgenden Phase der Ansteuerung (Anzugsphase) wird die Spule an die gegenüber der Boost-Spannung kleinere Batteriespannung geschaltet, um eine restliche Ankerbewegung auszuführen. Die Anzugsphase sorgt für die Ankerbewegung ungefähr bis zum Erreichen eines maximalen Ankerhubs. In der Regel schließt sich an die Anzugsphase eine dritte Phase (Haltephase) an. Dabei wird die Spule mit einem weiteren und gegenüber den ersten beiden Phasen kleineren Strom betrieben. Zur Ansteuerung in der Haltephase wird aber auch die Batteriespannung verwendet. Die Haltephase sorgt dafür, dass der Anker in etwa bei einem konstanten Hub verbleibt.As a result, an armature of the solenoid valve can be accelerated more. The boost voltage is buffered in a so-called boost capacitor. In a directly following the first current increase phase of the activation (tightening phase), the coil is switched to the opposite of the boost voltage smaller battery voltage to perform a residual armature movement. The tightening phase provides the anchor motion approximately until a maximum anchor stroke is reached. As a rule, a third phase (holding phase) follows the suit phase. In this case, the coil is operated with a further and compared to the first two phases smaller current. For controlling in the holding phase but also the battery voltage is used. The holding phase ensures that the armature remains approximately at a constant stroke.
Bei kalten Temperaturen, insbesondere bei kaltem Kraftstoff, kann eine schnelle Anhebung des Magnetankers mit höherem Strom als zur Offenhaltung nötig, erfolgen, um einer zu geringen Einspritzmenge entgegenzuwirken. Dabei kann die Spule auch während der Anzugsphase an die gegenüber der Batteriespannung größere Boost-Spannung geschaltet werden. Solche Verfahren sind bspw. aus der
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors 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 controlling a solenoid valve of a fuel injector 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 zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors zur Einspritzung von unter Druck stehendem Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, mit einer Magnetspule und einem mittels Bestromung der Magnetspule zur Freigabe einer Durchflussöffnung für Kraftstoff anhebbaren Magnetanker. Das Magnetventil kann dabei insbesondere als Servo- oder Steuerventil für den Kraftstoffinjektor verwendet werden. Dabei ist das Magnetventil in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart betreibbar, wobei in jeder der Betriebsarten die Magnetspule zum Anheben des Magnetankers für eine erste Zeitdauer mit einem Anzugsstrom, und anschließend für eine zweite Zeitdauer mit einem Haltestrom, der geringer als der Anzugsstrom ist, bestromt wird. Die erste Zeitdauer kann dabei vor dem Anzugsstrom auch noch einen Booststrom, wie eingangs erwähnt, umfassen. Nun wird das Magnetventil zunächst in der ersten Betriebsart angesteuert, und in Abhängigkeit von wenigstens einem vorbestimmten Kriterium wird von der ersten in die zweite Betriebsart gewechselt. Dabei sind in der ersten Betriebsart die erste Zeitdauer länger und/oder der Haltestrom höher als in der zweiten Betriebsart.An inventive method is used to control a solenoid valve of a fuel injector for the injection of pressurized fuel into an internal combustion engine, with a magnetic coil and a means of energizing the solenoid to release a flow opening for fuel liftable armature. The solenoid valve can be used in particular as a servo or control valve for the fuel injector. In this case, the solenoid valve is operable in a first mode and in a second mode, wherein in each of the modes the solenoid for lifting the armature for a first period of time with a starting current, and then for a second period of time with a holding current which is less than the starting current , is energized. The first time duration may also include a boost current before the starting current, as mentioned above. Now, the solenoid valve is first driven in the first mode, and depending at least one predetermined criterion is changed from the first to the second mode. In the first operating mode, the first time duration is longer and / or the holding current higher than in the second operating mode.
Auf diese Weise können ein möglichst großer Ankerhub und dementsprechend eine möglichst große Durchflussrate an Kraftstoff oder eine Überwindung einer Sitzdrosselgrenze erreicht werden, insbesondere auch bei geringen Temperaturen, bei denen, beispielsweise durch erhöhte Viskosität des Kraftstoffs, das Anheben des Magnetankers verlangsamt wird. Insofern ist es zweckmäßig, dass das Magnetventil zunächst in der ersten Betriebsart angesteuert wird, wenn bei einem Start der Brennkraftmaschine eine weitere, für die Brennkraftmaschine charakteristische Temperatur, beispielsweise eine Kühlwassertemperatur, unter einem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt. Ebenso ist es jedoch vorteilhaft, wenn das Magnetventil zunächst in der ersten Betriebsart angesteuert wird, wenn eine Zeitdauer, innerhalb welcher der Magnetanker um einen vorbestimmten Wert angehoben wird, über einem vorgegebenen Hubschwellwert liegt, d.h. wenn sich das Magnetventil zu langsam öffnet. Gründe hierfür können beispielsweise Verschleiß oder erhöhte Reibung sein.In this way, the largest possible armature stroke and, accordingly, the largest possible flow rate of fuel or overcoming a seat throttle limit can be achieved, especially at low temperatures, where, for example by increased viscosity of the fuel, the lifting of the armature is slowed down. In this respect, it is expedient that the solenoid valve is initially activated in the first operating mode if, during a start of the internal combustion engine, a further characteristic temperature for the internal combustion engine, for example a cooling water temperature, is below a predetermined temperature threshold value. However, it is also advantageous if the solenoid valve is initially activated in the first operating mode if a time period within which the armature is raised by a predetermined value is above a predetermined stroke threshold, i. if the solenoid valve opens too slowly. Reasons for this can be, for example, wear or increased friction.
Durch die gegenüber der zweiten Betriebsart, bei der es ich insbesondere um eine Betriebsart für den regulären- bzw. Normalbetrieb handeln kann, längere erste Zeitdauer, in welcher der Anzugsstrom verwendet wird, kann nun auch bei geringerer Hubgeschwindigkeit des Magnetankers der Magnetanker weit genug angehoben werden, sodass mit dem anschließenden Haltestrom das Magnetventil offen gehalten werden kann. Eine zu geringe erster Zeitdauer könnte hingegen dazu führen, dass der Magnetanker noch nicht weit genug angehoben und damit nicht dicht genug an der Magnetspule angelangt ist, um mittels der durch den Haltestrom hervorgerufenen Magnetkraft - die deutlich geringer als beim Anzugsstrom sein kann - offen gehalten zu werden. Dadurch würde die Durchflussrate an Kraftstoff unerwünscht reduziert oder es würde, beispielsweise im Falle eines Schaltventils, die Sitzdrosselgrenze nicht erreicht, was zu einer sehr geringen Durchflussrate führen kann. Ebenso wie durch die längere erste Zeitdauer kann jedoch durch einen höheren Haltestrom der Magnetanker weiter angehoben werden, da damit eine höhere Magnetkraft erzeugt werden kann, um den Magnetanker nicht zu halten, sondern weiterhin - ggf. auch nur geringfügig - anzuheben.By compared to the second mode, in which I can act in particular a mode for the regular or normal operation, longer first period in which the pull-in current is used, can now be raised far enough even at lower lifting speed of the magnet armature so that the solenoid valve can be kept open with the subsequent holding current. On the other hand, a too short first time duration could lead to the magnet armature not being lifted far enough and thus not reaching the magnet coil sufficiently tightly to be kept open by means of the magnetic force produced by the holding current, which can be significantly lower than during the starting current become. This would undesirably reduce the flow rate of fuel or, for example in the case of a switching valve, would not reach the seat throttle limit, which may result in a very low flow rate. However, as well as by the longer first period of time can be further increased by a higher holding current of the armature, since thus a higher magnetic force can be generated in order not to hold the armature, but continue - possibly even slightly - raise.
Der Anzugsstrom in der ersten Betriebsart, beispielsweise im Bereich von 14 bis 18A, kann dabei beispielsweise durch eine Batterie- oder Bordnetzspannung erzeugt werden. Der anschließende Haltestrom, beispielsweise im Bereich von 6 bis 8 A - oder auch, wenn er gegenüber der zweiten Betriebsart erhöht ist, beispielsweise im Bereich von 10 bis 12 A - kann ebenfalls durch die Batterie- oder Bordnetzspannung erzeugt werden. Schäden an einem Steuergerät, das den Anzugsstrom bereitstellt, sind bei Einhaltung dieser Stromwerte, insbesondere bspw. eines Maximalstroms von ca. 18 A, nicht zu erwarten. Als erste Zeitdauer in der ersten Betriebsart kommen - zumindest zu Beginn - beispielsweise Werte zwischen 450 und 900 µs, insbesondere zwischen 600 und 800 µs in Betracht. Eine typische Zeitdauer in der zweiten Betriebsart hingegen beträgt beispielsweise 450 µs.The starting current in the first operating mode, for example in the range from 14 to 18 A, can be generated for example by a battery or vehicle electrical system voltage. The subsequent holding current, for example in the range of 6 to 8 A - or even if it is increased compared to the second mode, for example in the range of 10 to 12 A - can also be generated by the battery or vehicle electrical system voltage. Damage to a control unit that provides the starting current is not to be expected if these current values are adhered to, in particular, for example, a maximum current of approx. 18 A. Values between 450 and 900 μs, in particular between 600 and 800 μs, are considered as the first time duration in the first operating mode - at least at the beginning. By contrast, a typical time duration in the second operating mode is 450 μs, for example.
Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine vorbestimmte Kriterium ein Erreichen oder Überschreiten wenigstens einer vorbestimmten Betriebsdauer des Magnetventils seit Beginn der ersten Betriebsart und/oder ein Erreichen oder Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Wertes wenigstens einer für die Brennkraftmaschine charakteristischen Temperatur. Damit kann erreicht werden, dass die erste Betriebsart, die eine höhere Beanspruchung des Magnetventils erfordert als die zweite Betriebsart, nicht unnötig lange genutzt wird. Beispielsweise ist davon auszugehen, dass nach einer gewissen Betriebsdauer die Brennkraftmaschine hinreichend aufgewärmt ist, so dass die erwähnten Nachteile bei kaltem Magnetventil nicht mehr auftreten. Ebenso können direkt Temperaturen verwendet werden, um den Wechsel anzustoßen. Insbesondere kann die wenigstens eine charakteristische Temperatur dabei eine Temperatur eines Rücklaufs des Kraftstoffs und/oder eines Kraftstofftanks und/oder eines Kühlwassers der Brennkraftmaschine oder eine Kombination von wenigstens zwei dieser Temperaturen umfassen. Ebenso ist eine Kombination von einer oder mehreren dieser Temperaturen mit der Betriebsdauer möglich.The at least one predetermined criterion preferably comprises reaching or exceeding at least one predetermined operating period of the solenoid valve since the beginning of the first operating mode and / or reaching or exceeding at least one predetermined value of at least one characteristic temperature for the internal combustion engine. This can be achieved that the first mode, which requires a higher load of the solenoid valve than the second mode, not unnecessarily long is used. For example, it can be assumed that after a certain period of operation, the internal combustion engine is sufficiently warmed up, so that the mentioned disadvantages no longer occur with a cold magnetic valve. Similarly, temperatures can be used directly to initiate the change. In particular, the at least one characteristic temperature may include a temperature of a return of the fuel and / or a fuel tank and / or a cooling water of the internal combustion engine or a combination of at least two of these temperatures. Likewise, a combination of one or more of these temperatures with the operating time is possible.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn das wenigstens eine vorbestimmte Kriterium ein Erreichen oder Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Wertes eines Hubs des Magnetankers und/oder ein Erreichen oder Unterschreiten wenigstens eines vorbestimmten Wertes eines Spannungsniveaus eines Sensors zur Erfassung eines Schließens einer Düsennadel des Kraftstoffinjektors (hierbei kann es sich um den eingangs erwähnten NCS-Sensor handeln) jeweils während der zweiten Zeitdauer umfasst. Wie bereits erwähnt, wird durch die Temperatur der Brennkraftmaschine und damit der Temperatur des Kraftstoffs die Hubgeschwindigkeit des Magnetankers beeinflusst. In Abhängigkeit von dieser Hubgeschwindigkeit und der ersten Zeitdauer stellt der Hub des Magnetankers während der zweiten Zeitdauer, während welcher in aller Regel keine weitere Anhebung des Magnetankers mehr stattfindet, sondern in der nur der erreichte Hub gehalten wird, ein Maß für die Temperatur des Kraftstoffs dar. Dieser Hub kann damit also als Kriterium für den Wechsel in die zweite Betriebsart verwendet werden. Ebenso kann beispielsweise mit dem eingangs erwähnten NCS-Sensor sehr einfach ein Maß für den Hub ermittelt werden.Alternatively or additionally, it is preferred if the at least one predetermined criterion reaches or exceeds at least one predetermined value of a stroke of the magnet armature and / or reaches or falls below at least one predetermined value of a voltage level of a sensor for detecting a closing of a nozzle needle of the fuel injector this may be the NCS sensor mentioned in the beginning) in each case during the second time duration. As already mentioned, the temperature of the internal combustion engine and thus the temperature of the fuel influences the lifting speed of the magnet armature. Depending on this stroke speed and the first time duration of the stroke of the armature during the second period, during which usually no further increase of the armature takes place, but is kept in the only reached stroke, a measure of the temperature of the So this hub can thus be used as a criterion for the change to the second mode. Likewise, for example, with the NCS sensor mentioned above, a measure of the stroke can be determined very easily.
Zweckmäßig ist hierbei, wenn das Erreichen oder Überschreiten des wenigstens einen vorbestimmten Wertes des Hubs anhand eines zeitlichen Verlaufs des Hubs und/oder das Erreichen oder Unterschreiten wenigstens des vorbestimmten Wertes des Spannungsniveaus des Sensors anhand des Spannungsniveaus des Sensors jeweils über mehrere zweite Zeitdauern hinweg ermittelt wird. Hierzu kann beispielsweise in einem definierten Messbereich während der zweiten Zeitdauer (also während der Verwendung des Haltestroms) jeweils der Hub bzw. das Spannungsniveau ermittelt werden. Wenn sich nun der Hub über die zweiten Zeitdauern und damit die Ansteuervorgänge des Magnetventils hinweg erhöht bzw. das Spannungsniveau reduziert, so bedeutet dies, dass die Temperatur angestiegen ist. Entsprechend kann - bei Erreichen bzw. Überschreiten eines vorbestimmten Wertes - in die zweite Betriebsart gewechselt werden.It is expedient in this case if the reaching or exceeding of the at least one predetermined value of the stroke is determined over a period of time of the stroke and / or reaching or falling below at least the predetermined value of the voltage level of the sensor based on the voltage level of the sensor over several second periods of time , For this purpose, for example in a defined measuring range during the second period of time (ie during the use of the holding current) in each case the stroke or the voltage level can be determined. If the stroke now increases over the second time periods and thus the activation processes of the solenoid valve or reduces the voltage level, this means that the temperature has risen. Accordingly, when reaching or exceeding a predetermined value, it is possible to change to the second operating mode.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das Erreichen oder Überschreiten des wenigstens einen vorbestimmten Wertes des Hubs und/oder das Erreichen oder Unterschreiten wenigstens des vorbestimmten Wertes des Spannungsniveaus des Sensors jeweils anhand von Testmessungen während der ersten Betriebsart mit reduziertem Haltestrom und/oder reduzierter erster Zeitdauer, also Anzugsstromdauer, ermittelt wird. Hierzu kann in bestimmten Abständen, also nach einer bestimmten Anzahl an üblichen Ansteuervorgängen mit erster Betriebsart, jeweils ein Ansteuervorgang mit gegenüber dem sonst für die erste Betriebsart üblichen Haltestrom und/oder der sonst üblichen Anzugsstrom- bzw. ersten Zeitdauer ein Ansteuervorgang mit reduziertem Haltestrom und/oder reduzierter erster Zeitdauer vorgenommen werden. Wenn nun der Hub des Magnetankers einen vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet bzw. das Spannungsniveau einen vorbestimmten Wert erreicht oder unterschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass die Temperatur angestiegen ist. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn als reduzierter Haltestrom und/oder reduzierte erste Zeitdauer ein solcher Haltestrom und/oder eine solche Zeitdauer wie in der zweiten Betriebsart verwendet wird. Dann kann so bald als möglich in die zweite Betriebsart gewechselt werden.Likewise, it is expedient if the reaching or exceeding of the at least one predetermined value of the stroke and / or the reaching or falling below at least the predetermined value of the voltage level of the sensor in each case based on test measurements during the first operating mode with reduced holding current and / or reduced first time duration, So tightening current duration is determined. For this purpose, at certain intervals, so after a certain number of usual Ansteuervorgängen with first mode, each a drive with respect to the otherwise usual for the first mode holding current and / or the usual starting current or first time a drive operation with reduced holding current and / or or reduced first period of time. Now, if the stroke of the armature reaches or exceeds a predetermined value or the voltage level reaches or falls below a predetermined value, it can be assumed that the temperature has risen. It is particularly expedient if, as a reduced holding current and / or reduced first time duration, such a holding current and / or such a time duration as in the second operating mode is used. Then you can switch to the second mode as soon as possible.
Vorteilhafterweise wird von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart durch stufenweise Reduzierung der ersten Zeitdauer und/oder des Haltestroms in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Kriterium gewechselt. Damit ist neben einem unmittelbaren Wechsel auch ein stufenweiser Wechsel zwischen den beiden Betriebsarten möglich. Beispielsweise unterschiedliche Werte des wenigstens einen Kriteriums und/oder unterschiedliche Kriterien können für diesen stufenweisen Wechsel für jede Stufe entsprechend gewählt werden. Durch diesen stufenweisen Wechsel kann insgesamt eine geringere Betriebsdauer des Magnetventils mit der langen ersten Zeitdauer für den Anzugsstrom erreicht werden. Die erste Zeitdauer kann hierzu beispielsweise in Stufen von 50, 100 oder 150 µs reduziert werden. Diese Stufen können beispielsweise auch variieren.Advantageously, switching from the first operating mode to the second operating mode by stepwise reduction of the first time duration and / or of the holding current as a function of the at least one criterion. Thus, in addition to a direct change and a gradual change between the two modes is possible. For example, different values of the at least one criterion and / or different criteria may be selected accordingly for this step change for each stage. Through this stepwise change overall, a shorter operating time of the solenoid valve can be achieved with the long first time period for the starting current. For this purpose, the first time duration can be reduced, for example, in steps of 50, 100 or 150 μs. For example, these levels can also vary.
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.
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1 zeigt schematisch ein Magnetventil, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.1 schematically shows a solenoid valve, in which a method according to the invention is feasible. -
2 zeigt einen typischen Verlauf eines Stroms in der Magnetspule eines Magnetventils sowie zugehörige Verläufe des Ankerhubs bei verschiedenen Temperaturen.2 shows a typical course of a current in the solenoid of a solenoid valve and associated courses of the armature stroke at different temperatures. -
3 zeigt Verläufe eines Stroms in der Magnetspule eines Magnetventils, zugehörige Einspritzraten, NCS-Signal-Verläufe sowie Verläufe des Ankerhubs im Vergleich zwischen einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren und einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform.3 shows curves of a current in the solenoid of a solenoid valve, associated injection rates, NCS signal waveforms and histories of the armature stroke in comparison between a method not according to the invention and a method according to the invention in a preferred embodiment. -
4 zeigt verschiedene erste Zeitdauern eines Anzugsstroms in Abhängigkeit von einer Temperatur bei Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.4 shows various first time periods of a pull-in current as a function of a temperature when using a method according to the invention in a preferred embodiment.
Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention
In
Weiterhin ist ein Magnetanker
Der Magnetanker
Weiterhin ist eine Feder
Bei Bestromung der Magnetspule
In
Nach einem optionalen, kurzen Booststrom, der hier nicht näher bezeichnet ist, kann für eine erste Zeitdauer Δt1 ein Anzugsstrom IA in der Magnetspule fließen. Anschließend kann der Strom auf einen Haltestrom IH abgesenkt werden, der dann für eine zweite Zeitdauer Δt2 fließt. Der hier gezeigte Stromverlauf ist typisch für eine reguläre Ansteuerung des Magnetventils bei beispielsweise betriebswarmer Brennkraftmaschine.After an optional, short boost current, which is not specified here, a pull-in current I A can flow in the magnet coil for a first time duration Δt 1 . Subsequently, the current can be lowered to a holding current I H , which then flows for a second time period At 2 . The course of current shown here is typical of a regular control of the solenoid valve in, for example, operationally warm internal combustion engine.
In Pfeilrichtung sind nun rein schematisch drei verschiedene Verläufe des Ankerhubs bei dem gezeigten Stromverlauf mit zunehmender Viskosität des Kraftstoffs, der durch das Magnetventil fließt, dargestellt. Während bei geringer Viskosität der volle Ankerhub in kurzer Zeit erreicht wird, wird bei etwas höherer Viskosität zwar noch der volle Ankerhub erreicht, jedoch nur nach längerer Zeit. Mit weiter ansteigender Viskosität nimmt die Ankerhubgeschwindigkeit noch weiter ab und der Magnetanker erreicht nicht einmal mehr den vollen Ankerhub, also beispielsweise den in
In
Das NCS-Signal S steht für das Spannungssignal beispielsweise eines Piezosensors, wie er einleitend bereits erläutert wurde. Aus dem Verlauf des NCS-Signals kann der Ankerhub h abgeleitet bzw. ermittelt werden.The NCS signal S stands for the voltage signal, for example, a piezoelectric sensor, as it has already been explained in the introduction. From the course of the NCS signal, the armature stroke h can be derived or determined.
Bei dem Stromverlauf I2 wird der Anzugsstrom für eine Zeitdauer Δt'1 verwendet, während bei dem Strom verlauf I1 der Anzugsstrom für eine Zeitdauer Δt1 verwendet wird, welche deutlich kürzer ist als die Zeitdauer Δt'1. Bei Kraftstoff mit hoher Viskosität, wie sie bei geringen Temperaturen der Brennkraftmaschine bzw. des Magnetventils auftritt, führt die längere erste Zeitdauer, während welcher der Anzugsstrom verwendet wird, nun zu einer größeren Kraftstoffmenge, die durch das Magnetventil fließt. Dies ist an der gegenüber R1 erhöhten Einspritzrate R2 zu erkennen.In the current waveform I 2 , the pull-in current for a period of time .DELTA.t ' 1 is used, while in the current course I 1 of the pull-in current for a period of time .DELTA.t 1 is used, which is significantly shorter than the time period .DELTA.t' 1st With high viscosity fuel, such as occurs at low engine or solenoid valve temperatures, the longer first time period during which the apply current is used now results in a larger amount of fuel flowing through the solenoid valve. This can be recognized by the increased injection rate R 2 compared to R 1 .
An die ersten Zeitdauern schließt sich dabei jeweils eine zweite Zeitdauer Δt2 bzw. Δt'2 an, während welcher der Haltestrom in der Magnetspule fließt. Die zweiten Zeitdauern sind dabei jeweils derart gewählt, dass die jeweilige erste und zweite Zeitdauer in Summe eine volle Ansteuerzeit für das Magnetventil ergeben. In each case, a second time period Δt 2 or Δt ' 2 , during which the holding current flows in the magnetic coil, follows the first time durations. The second time durations are in each case selected such that the respective first and second time duration result in total a full activation time for the solenoid valve.
An den Verläufen S2 bzw. h2 ist nun zu sehen, dass der Ankerhub bei längerer erster Zeitdauer für den Anzugsstrom größer ist, was mit der höheren Einspritzrate übereinstimmt. Es zeigt sich demnach, dass sich durch Wahl einer längeren ersten Zeitdauer des Anzugsstroms auch bei geringen Temperaturen bzw. hoher Viskosität des Kraftstoffs eine gewünschte Einspritzrate erreichen lässt.On the curves S 2 and h 2 is now seen that the armature stroke at a longer first time period is larger for the attraction current, which coincides with the higher injection rate. It thus turns out that a desired injection rate can be achieved by selecting a longer first time duration of the starting current even at low temperatures or high viscosity of the fuel.
Während die hier gezeigte erste Zeitdauer Δt'1 bzw. der zugehörige Stromverlauf I2 für die erste Betriebsart im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können, können die gezeigte erste Zeitdauer Δt1 bzw. der zugehörige Stromverlauf I1 für die zweite Betriebsart verwendet werden. Wie erwähnt, wird die zweite Betriebsart dann verwendet, wenn eine hinreichend hohe Temperatur erreicht wurde, sodass keine zu geringen Einspritzraten aufgrund zu hoher Viskosität des Kraftstoffs mehr auftreten.While the first time duration Δt ' 1 or the associated current curve I 2 shown here for the first operating mode can be used in the context of the method according to the invention, the illustrated first time duration Δt 1 or the associated current curve I 1 can be used for the second operating mode. As mentioned, the second operating mode is used when a sufficiently high temperature has been reached, so that too low injection rates due to high viscosity of the fuel occur more.
In
Hierbei ist zu sehen, dass die Magnetspule solange in der ersten Betriebsart B1 angesteuert wird, bis die Temperatur T als Kriterium den Wert TS1 erreicht hat. Die erste Zeitdauer wird dann stufenweise von einem Ausgangswert auf den in der zweiten Betriebsart B2 zu erreichenden Wert reduziert. Die zweite Betriebsart B2 wird dabei mit Erreichen des Werts TS2 verwendet.It can be seen here that the magnetic coil is driven in the first operating mode B 1 until the temperature T has reached the value T S1 as a criterion. The first time period is then gradually reduced from an initial value to the value to be reached in the second mode B 2 . The second operating mode B 2 is used when the value T S2 is reached.
Als weiteres oder anderes Kriterium kann beispielsweise das Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Wertes hM des Ankerhubs h bzw. das Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Wertes SM des Spannungsniveaus bzw. das Spannungssignal S während der zweiten Zeitdauer Δt2 bzw. Δt'2 verwendet werden, wie dies in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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