WO2010121868A1 - Verfahren zum betreiben eines einspritzventils - Google Patents

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WO2010121868A1
WO2010121868A1 PCT/EP2010/053503 EP2010053503W WO2010121868A1 WO 2010121868 A1 WO2010121868 A1 WO 2010121868A1 EP 2010053503 W EP2010053503 W EP 2010053503W WO 2010121868 A1 WO2010121868 A1 WO 2010121868A1
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actuator
electromagnetic actuator
armature
valve needle
acceleration
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PCT/EP2010/053503
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Helerson Kemmer
Holger Rapp
Anh-Tuan Hoang
Achim Deistler
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M51/0685—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature and the valve being allowed to move relatively to each other or not being attached to each other
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    • F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an injection valve, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, in which a component of the injection valve, in particular a valve needle, is driven by means of an electromagnetic author.
  • This object is achieved in the operating method of the type mentioned in the present invention that in dependence on at least one electrical operating variable of the electromagnetic actuator, the acceleration of a movable component of the electromagnetic actuator, in particular a magnet armature of the electromagnetic actuator, characterizing size is formed, and that in dependence the quantity characterizing the acceleration is related to an operating condition of the electromagnetic actuator
  • Injector is closed.
  • the acceleration of a movable component of the electromagnetic actuator, in particular of the magnet armature, characterizing size has a value characterizing the operating state or the state transition and / or time characteristic, so that precise information about an operating state of the injection valve can be obtained from the consideration according to the invention of the variable characterizing the acceleration.
  • the acceleration-based method according to the invention advantageously makes it possible to obtain information about one
  • the valve needle preferably in a closing direction of the valve needle, spring-loaded, the armature is connected to the valve needle, that the armature relative to a direction of movement of the valve needle with a non-disappearing mechanical clearance is movable relative to the valve needle , And from a characteristic feature of the acceleration of the armature characterizing magnitude is concluded that the armature detaches from the valve needle.
  • the impact of the valve needle on its associated valve seat (closing time) can be determined particularly advantageous, because in this case the armature of the valve needle below
  • Magnetic anchor exercises The armature moves itself accordingly in contrast to the valve needle initially in the closing direction, but henceforth with a lower acceleration. Conventional methods based solely on the evaluation of the speed of the magnet armature do not allow the detection of the present invention in the present configuration
  • the method according to the invention by utilizing the variable characterizing the acceleration of the magnet armature, enables precise information as to when the magnet armature releases itself from the valve needle or when the valve needle has reached its closed position in the region of the valve seat.
  • the operating method according to the invention is used as the electrical operating variable of the electromagnetic actuator applied to a solenoid coil of the electromagnetic actuator actuator voltage, and the first time derivative of the actuator voltage is formed as the acceleration of the armature characterizing size. For example, it can advantageously be concluded from the occurrence of a local minimum of the first time derivative of the actuator voltage that the magnet armature is released from the valve needle.
  • a particularly simple and reliable evaluation of the size characterizing the acceleration is, according to a further advantageous variant of the invention, possible if an actuator current flowing through the magnet coil is impressed to a predeterminable value.
  • Particularly advantageous is a temporally constant actuator current, more preferably also a vanishing actuator current, impressed.
  • an actuator current flowing through a magnet coil of the electromagnetic actuator in order to determine the acceleration of the actuator Magnetankers characterizing size, in this case the first time derivative of the Aktorstroms to determine.
  • variable characterizing the acceleration it is also possible to compare a time profile of the variable characterizing the acceleration with a predetermined reference curve or also other features such as a bend over time or the like identify.
  • a particularly precise determination of the operating state of the injector is again given when - in the case of detecting the actuator current - an applied to the solenoid of the electromagnetic actuator actuator voltage to a predetermined value, in particular zero, impressed, which by a corresponding control of the injection valve can be accomplished by controlling ECU final stage.
  • a first electrical operating variable of the electromagnetic actuator is detected and supplied to an observer member, which transmits the electromagnetic actuator without
  • the observer member determines an observed second electrical operating variable of the electromagnetic actuator that the observed second electrical operating variable is compared with a detected second electrical operating variable, and that the acceleration characterizing variable in dependence of the comparison result.
  • the comparison result obtained using the observer member has significant information about an operating state of the injection valve and therefore advantageous for Determination of opening and / or closing times of the injection valve can be used.
  • Control variables of the injection valve or its electromagnetic actuator can determine the operating method according to the invention by the evaluation of the acceleration characterizing magnitude of the precise determination of an actual hydraulic opening or closing time, in which the valve needle lifts from its closing seat and again impinges on its closing seat.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine with a plurality of injection valves operated according to the invention
  • FIGS. 2a to 2c schematically show a detail view of an injection valve from FIG. 1 in three different operating states
  • FIG. 3 shows a simplified flow chart of an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a time profile of operating variables of the injection valve considered according to the invention
  • FIG. 5 shows a further time course according to the invention
  • FIG. 6 is a simple electrical equivalent circuit diagram of the electromagnetic
  • FIG. 7 shows a block diagram corresponding to the equivalent circuit diagram according to FIG. 6, and FIG.
  • FIG. 8 shows a block diagram of a method for determining a correction variable using an observer member according to FIG. 7.
  • an internal combustion engine bears the reference numeral 10 as a whole. It comprises a tank 12, from which a delivery system 14 delivers fuel into a common rail 16. To this several electromagnetically operated injection valves 18a to 18d are connected, which inject the fuel directly into them associated combustion chambers 20a to 2Od. The operation of the internal combustion engine 10 is controlled or regulated by a control and regulating device 22 which, among other things, also controls the injection valves 18a to 18d.
  • FIGS. 2a to 2c schematically show the injection valve 18a according to FIG. 1 in a total of three different operating states.
  • the further injection valves 18b, 18c, 18d illustrated in FIG. 1 have a corresponding structure and functionality.
  • the injection valve 18a has an electromagnetic actuator which has a magnetic coil 26 and a magnetic armature 30 cooperating with the magnetic coil 26.
  • the magnet armature 30 is connected to a valve needle 28 of the injection valve 18 a, that it relative to the valve needle 28 is movable relative to a direction of movement of the valve needle 28 in Figure 2a with a non-disappearing mechanical clearance.
  • the mountability of the injection valve 18 a is improved and an undesirable bouncing of the valve needle 28 in the
  • the axial play of the armature 30 is limited to the valve needle 28 by two stops 32 and 34.
  • at least the lower stop 34 in FIG. 2a could also be realized by a region of the housing of the injection valve 18a.
  • valve needle 28 is acted upon by a valve spring 36 as shown in Figure 2a with a corresponding spring force against the valve seat 38 in the region of the housing 40.
  • the injection valve 18a is shown in its open state.
  • the armature 30 is moved by energizing the solenoid 26 in Figure 2a upwards, so that it moves out of its valve seat 38 against the spring force by engaging in the stop 32, the valve needle 28.
  • fuel 42 can be injected from the injection valve 18a into the combustion chamber 20a (FIG. 1).
  • valve needle 28 moves toward its valve seat 38 under the action of the spring force exerted by the valve spring 36 and carries the magnet armature 30 with it. A power transmission from the valve needle 28 to the
  • a first step 100 of the method according to the invention at least one electrical operating variable of the electromagnetic actuator 26, 30 is detected. This may be, for example, an actuator voltage applied to the magnetic coil 26 or else an actuator current flowing through the magnetic coil 26.
  • a variable characterizing the acceleration of a movable component of the electromagnetic actuator 26, 30, in particular of the magnet armature 30 of the electromagnetic actuator is formed as a function of the at least one electrical operating variable of the electromagnetic actuator 26, 30, which takes place in step 1.
  • an operating state of the injection valve 18a is finally closed in step 120.
  • the operating method according to the invention can be used to determine an actual hydraulic closing time at which the valve needle 28 (FIG. 2 a) encounters its valve seat 38.
  • the operating method according to the invention is used as an electrical operating variable of the electromagnetic actuator applied to the solenoid 26 actuator voltage u, and as the acceleration of the armature 30 characterizing size, the first time derivative ⁇ l the actuator voltage u is formed and used.
  • Figure 4 shows an example of a simplified time course of a needle stroke h of the valve needle 28 ( Figure 2a) and a corresponding section of the time course of the first time derivative ⁇ the actuator voltage u.
  • the first time derivative .alpha of the actuator voltage u when the valve needle strikes its valve seat 38 has a local minimum Mu, which represents a clearly discernible deviation from the otherwise exponentially decaying time profile of the first derivative ⁇ .
  • this local minimum Mu results from the fact that, when the valve needle 28 strikes its valve seat 38, the armature 30 loosens from the valve needle 28 by virtue of the non-vanishing mechanical backlash and initially continues in the closing direction, that is to say in FIG. 2b down, moving forward, before he hits the stop 34.
  • the actual hydraulic closing time t2 of the injection valve 18a (FIG. 2a) can be ascertained.
  • a particularly precise detection of the local minimum Mu is possible if in the time range of interest around the closing time t2 an actuator current flowing through the magnetic coil 26 is impressed to a predeterminable value, preferably a constant value, in particular zero.
  • the time derivative ⁇ of the actuator voltage u can be subjected to filtering for interference suppression and thus more efficient signal processing before the evaluation, it being advantageous to carry out the differentiation of the actuator voltage u and the filtering of the derived signal in one step, e.g. by filtering the voltage signal u by means of a
  • variable characterizing the acceleration of the magnet armature 30 may also depend on the current flowing through the magnet coil 26
  • Aktorstroms i are formed.
  • the magnitude that characterizes the acceleration of the magnet armature 30 is the first time derivative l of the actuator current i.
  • Figure 5 shows a time course of the Nadelhubs h, as he already under
  • FIG. 5 also shows schematically a section of the time profile of the first time derivative J of the actuator current i considered according to the invention.
  • Magnetankers 30 characterizing size used first time derivative i of the actuator current i a local maximum Mi or a kink at the time t2, to which the valve needle 28 impinges on the valve seat 38. Therefore, according to the invention, the local maximum Mi or the bend at the time t2 can be analyzed and used as a criterion for the actual hydraulic closing of the injection valve 18a.
  • a particularly precise evaluation of the first time derivative t of the actuator current i is in turn possible when the actuator voltage u applied to the magnet coil 26 of the electromagnetic actuator 26, 30 is impressed on a presettable value, in particular zero.
  • the time derivative i of the actuator current i can be subjected to filtering for interference suppression and thus more efficient signal processing before the evaluation, it being advantageous to carry out the differentiation of the actuator current i and the filtering of the derived signal in one step, e.g. by filtering the current signal i by means of a
  • a first electrical operating variable of the electromagnetic actuator 26, 30 is detected and fed to an observer member which simulates the electromagnetic actuator 26, 30 without consideration of the retroactivity of an armature movement to electrical operating variables of the electromagnetic actuator, wherein the observer member an observed second electrical operating variable of the electromagnetic actuator determined.
  • the observed second electrical operating variable is compared according to the invention with a detected second electrical operating variable and the acceleration characterizing variable is determined as a function of the comparison result.
  • FIG. 6 shows a simplified equivalent circuit diagram of the magnetic actuator 26, 30
  • FIG. 2a wherein the reference numeral 46 denotes a main current path and the reference numeral 48, an eddy current path.
  • the resistor R 5 in this case represents a series resistance of the magnetic coil 26 (FIG. 2 a).
  • the inductive elements L h , L 0 represent the respective inductance of the main current path 46 and the eddy current path 48.
  • the resistance R w * represents an ohmic resistance of the eddy current path 48.
  • the current i m flows through the main current path, while the current i w * flows through the eddy current path 48.
  • the currents i m , i w * together form the drive current i, with which the electromagnetic actuator 26, 30 is acted upon by the control unit 22.
  • Actuator 26, 30 is as already described, the actuator voltage u.
  • FIG. 7 shows a block diagram which realizes the function of the equivalent circuit diagram described above with reference to FIG.
  • the eddy current path 48 is represented in the block diagram in accordance with FIG. 7 by an integrator with the time constant T ⁇ and an associated proportional element with the gain K Rw .
  • the main current path 46 is represented in the block diagram according to FIG. 7 by the integrator with the time constant T h (not further described ) and a proportional element with the gain K Rs assigned to this integrator.
  • Figure 8 shows a structure of the observer member 56 according to the invention, the input side, as already described, the actuator voltage u is supplied, and outputs at its output an observed actuator current ib.
  • the adder 58 By means of the adder 58, a comparison is made between the observed actuator current ib and the actual measured actuator current i, for example, measured, which leads to the comparison result .DELTA.ib.
  • the comparison result ⁇ ib is supplied to the feedback element 60, which forms an output quantity u kOrr therefrom , which is subtracted via the adder 62 from the detected actuator voltage u.
  • the feedback element 60 may be formed, for example, as a proportional element, as a proportional-integral element or as a feedback element of higher order and / or more complex structure.
  • the current ib observed by the observer element 56 is tracked to the current i measured by measurement. Since the difference between the real electromagnetic actuator 26, 30 and the replica shown in Figure 8 a corresponding control path in the observer member 56 in a lack of reaction of the armature movement, the output quantity U corr exact this reaction, this reaction has a proportionality to the speed of the armature 30. At the time of closing the injection valve 18a (FIG. 2a), as already described, there is no abrupt change in the speed of the magnet armature 30, but only the valve needle 28.
  • the gradient of the output quantity U corr to the closing time t 2 (FIG. 4) is usually subjected to a sign change, which leads to an extremum in the temporal course of the output quantity u kOrr .
  • This extremum is inventively detected and used as a signal for the closing time t2 of the injection valve 18a.
  • Magnetic armature 30 and the output u kOrr be influenced.
  • a filtering of interference signals can thereby be carried out, resulting in an even more precise evaluation.
  • the method described with reference to FIGS. 6, 7, 8 advantageously operates independently of an actual actuator current i, an actuator voltage u or an impression of one or both of these variables and, in particular, also independent of an optionally existing operative connection between the two variables u, i.
  • an internal size of the feedback element 60 can be used to detect the closing time t2 (FIG. 4). If the feedback element 60 is designed, for example, as a proportional-integral element, instead of the output quantity U corr, for example, only the integral component of the feedback quantity can be used. If less stringent requirements are placed on the significance of the output signal U korr with regard to the closing time t 2, the scatter path 48 of the equivalent circuit diagram depicted in FIG. 6 can also be neglected, resulting in a simpler evaluation.
  • the inventive method is also suitable for closing time detection in conventional injectors with a rigid coupling between the electromagnetic actuator and the valve needle.
  • the observer member 56 described with reference to FIG. 8 can be embodied both digitally and analogously and is preferably implemented in a computing unit of the controller 22 (FIG. 1).
  • the operating method according to the invention also makes it possible to detect other operating states or state transitions of the injection valve 18a (FIG. 2a), which are accompanied by a correspondingly characteristic change in the acceleration of the armature 30.
  • the operating method according to the invention also makes it possible to detect other operating states or state transitions of the injection valve 18a (FIG. 2a), which are accompanied by a correspondingly characteristic change in the acceleration of the armature 30.
  • the information obtained according to the invention is used to control an operation of the injection valves 18a,... 18d.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils (18a), insbesondere einer Brennkraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Komponente des Einspritzventils (18a), insbesondere eine Ventilnadel (28), mittels eines elektromagnetischen Aktors (26, 30) angetrieben wird. Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit mindestens einer elektrischen Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors (26, 30) eine die Beschleunigung einer beweglichen Komponente des elektromagnetischen Aktors, insbesondere eines Magnetankers (30) des elektromagnetischen Aktors, charakterisierende Größe gebildet, und es wird in Abhängigkeit der die Beschleunigung charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand des Einspritzventils (18a) geschlossen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Komponente des Einspritzventils, insbesondere eine Ventilnadel, mittels eines elektromagnetischen Autors angetrieben wird.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Betriebsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem präzise Informationen über einen Betriebszustand des Einspritzventils ohne die Verwendung von zusätzlicher, das Einspritzventil überwachender, Sensorik erhalten werden.
Diese Aufgabe wird bei dem Betriebsverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit mindestens einer elektrischen Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors eine die Beschleunigung einer beweglichen Komponente des elektromagnetischen Aktors, insbesondere eines Magnetankers des elektromagnetischen Aktors, charakterisierende Größe gebildet wird, und dass in Abhängigkeit der die Beschleunigung charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand des
Einspritzventils geschlossen wird.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass in mehreren unterschiedlichen Betriebszuständen beziehungsweise Übergängen zwischen diesen Betriebszuständen eine die Beschleunigung einer beweglichen Komponente des elektromagnetischen Aktors, insbesondere des Magnetankers, charakterisierende Größe einen den Betriebszustand beziehungsweise den Zustandsübergang kennzeichnenden Wert und/oder Zeitverlauf aufweist, so dass aus der erfindungsgemäßen Betrachtung der die Beschleunigung charakterisierenden Größe präzise Informationen über einen Betriebszustand des Einspritzventils erhalten werden können.
Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren, welche schwerpunktmäßig eine Auswertung einer Geschwindigkeit einer bewegbaren Komponente zum Gegenstand haben, ermöglicht das erfindungsgemäße beschleunigungsbasierte Verfahren vorteilhaft die Gewinnung von Informationen über einen
Betriebszustand des Einspritzventils auch dann, wenn die Kraftübertragung von dem elektromagnetischen Aktor auf die Ventilnadel mittels eines komplexen Massensystems erfolgt, welches keine einfache, starre mechanische Kopplung zwischen dem Magnetanker und der Ventilnadel vorsieht.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergeben sich aufgrund unterschiedlicher Wechselwirkungen einzelner Komponenten eines die Ventilnadel und den Magnetanker enthaltenden Massensystems je nach Betriebszustand des Einspritzventils charakteristische Werte beziehungsweise Zeitverläufe für eine die Beschleunigung charakterisierende Größe, so dass hieraus vorteilhaft mit großer Präzision Rückschlüsse auf den Betriebszustand des Einspritzventils gezogen werden können.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Ventilnadel, bevorzugt in einer Schließrichtung der Ventilnadel, federkraftbeaufschlagt, der Magnetanker ist so mit der Ventilnadel verbunden, dass der Magnetanker bezogen auf eine Bewegungsrichtung der Ventilnadel mit einem nichtverschwindenden mechanischen Spiel relativ zu der Ventilnadel bewegbar ist, und aus einem charakteristischen Merkmal der die Beschleunigung des Magnetankers charakterisierenden Größe wird darauf geschlossen, dass sich der Magnetanker von der Ventilnadel löst.
Bei dieser erfindungsgemäßen Konfiguration kann besonders vorteilhaft das Auftreffen der Ventilnadel auf den ihr zugeordneten Ventilsitz (Schließzeitpunkt) festgestellt werden, weil sich hierbei der Magnetanker von der Ventilnadel unter
Ausnutzung des vorhandenen mechanischen Spiels löst, was sich in einer entsprechenden Beschleunigungsänderung des Magnetankers niederschlägt. Diese Beschleunigungsänderung des Magnetankers ergibt sich bei der vorliegenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens dadurch, dass nach dem Lösen des Magnetankers von der Ventilnadel die nach wie vor federkraftbeaufschlagte Ventilnadel keine Kraft mehr auf den
Magnetanker ausübt. Der Magnetanker bewegt sich selbst demnach im Gegensatz zu der Ventilnadel zunächst in Schließrichtung weiter, allerdings fortan mit einer geringeren Beschleunigung. Herkömmliche, allein auf der Auswertung der Geschwindigkeit des Magnetankers beruhende Verfahren, erlauben bei der vorliegenden Konfiguration nicht die Erkennung des
Schließzeitpunkts. Im Unterschied hierzu ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren unter Ausnutzung der die Beschleunigung des Magnetankers charakterisierenden Größe eine präzise Information darüber, wann der Magnetanker sich von der Ventilnadel löst beziehungsweise wann die Ventilnadel ihre Schließlage im Bereich des Ventilsitzes erreicht hat.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird als elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors eine an einer Magnetspule des elektromagnetischen Aktors anliegende Aktorspannung verwendet, und die erste zeitliche Ableitung der Aktorspannung wird als die Beschleunigung des Magnetankers charakterisierende Größe gebildet. Beispielsweise kann hierbei vorteilhaft aus dem Auftreten eines lokalen Minimums der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung darauf geschlossen werden, dass sich der Magnetanker von der Ventilnadel löst.
Eine ganz besonders einfache und zuverlässige Auswertung der die Beschleunigung charakterisierenden Größe ist einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge dann möglich, wenn ein durch die Magnetspule fließender Aktorstrom auf einen vorgebbaren Wert eingeprägt wird. Besonders vorteilhaft wird ein zeitlich konstanter Aktorstrom, weiter vorzugsweise auch ein verschwindender Aktorstrom, eingeprägt.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Verwendung der Aktorspannung kann auch ein durch eine Magnetspule des elektromagnetischen Aktors fließender Aktorstrom verwendet werden, um hieraus die die Beschleunigung des Magnetankers charakterisierende Größe, vorliegend die erste zeitliche Ableitung des Aktorstroms, zu ermitteln.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird aus dem Auftreten eines lokalen Maximums der ersten zeitlichen Ableitung des Aktorstroms darauf geschlossen, dass sich der Magnetanker von der Ventilnadel löst.
Alternativ oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Betrachtung von lokalen Extrema der die Beschleunigung charakterisierenden Größe ist es ferner möglich, einen zeitlichen Verlauf der die Beschleunigung charakterisierenden Größe mit einem vorgegebenen Referenzverlauf zu vergleichen oder auch weitere Merkmale, wie beispielsweise einen Knick im zeitlichen Verlauf oder dergleichen zu identifizieren.
Eine besonders präzise Ermittlung des Betriebszustands des Einspritzventils ergibt sich wiederum dann, wenn - im Falle der Erfassung des Aktorstroms - eine an der Magnetspule des elektromagnetischen Aktors anliegende Aktorspannung auf einen vorgebbaren Wert, insbesondere Null, eingeprägt wird, was durch eine entsprechende Ansteuerung einer das Einspritzventil ansteuernden Steuergeräteendstufe bewerkstelligt werden kann.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass eine erste elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors erfasst und einem Beobachterglied zugeführt wird, das den elektromagnetischen Aktor ohne
Berücksichtigung der Rückwirkung einer Ankerbewegung auf elektrische Betriebsgrößen des elektromagnetischen Aktors nachbildet, wobei das Beobachterglied eine beobachtete zweite elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors ermittelt, dass die beobachtete zweite elektrische Betriebsgröße mit einer erfassten zweiten elektrischen Betriebsgröße verglichen wird, und dass die die Beschleunigung charakterisierende Größe in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ermittelt wird.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass das unter Verwendung des Beobachterglieds erhaltene Vergleichsergebnis signifikante Informationen über einen Betriebszustand des Einspritzventils aufweist und demnach vorteilhaft zur Ermittlung von Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkten des Einspritzventils verwendet werden kann.
Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren, welche alleine einen „elektrischen" Öffnungszeitpunkt beziehungsweise Schließzeitpunkt durch Auswertung der
Ansteuergrößen des Einspritzventils beziehungsweise seines elektromagnetischen Stellglieds feststellen können, ermöglicht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren durch die Auswertung der die Beschleunigung charakterisierenden Größe die präzise Ermittlung eines tatsächlichen hydraulischen Öffnungs- beziehungsweise Schließzeitpunkts, bei dem die Ventilnadel von ihrem Schließsitz abhebt beziehungsweise wieder auf ihren Schließsitz auftrifft.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem elektronischen oder optischen Speichermedium abgespeichert sein kann, und das von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung z.B. für eine Brennkraftmaschine ausführbar ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren erfindungsgemäß betriebenen Einspritzventilen,
Figur 2a bis 2c schematisch eine Detailansicht eines Einspritzventils aus Figur 1 in drei unterschiedlichen Betriebszuständen,
Figur 3 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 4 einen zeitlichen Verlauf erfindungsgemäß betrachteter Betriebsgrößen des Einspritzventils,
Figur 5 einen weiteren zeitlichen Verlauf erfindungsgemäß betrachteter
Betriebsgrößen des Einspritzventils,
Figur 6 ein einfaches elektrisches Ersatzschaltbild des elektromagnetischen
Stellglieds des Einspritzventils gemäß Figur 2a,
Figur 7 ein mit dem Ersatzschaltbild gemäß Figur 6 korrespondierendes Blockdiagramm, und
Figur 8 ein Blockschaltbild eines Verfahrens zum Ermitteln einer Korrekturgröße unter Verwendung eines Beobachterglieds gemäß Figur 7.
Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Tank 12, aus dem ein Fördersystem 14 Kraftstoff in ein Common- Rail 16 fördert. An dieses sind mehrere elektromagnetisch betätigte Einspritzventile 18a bis 18d angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 20a bis 2Od einspritzen. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 22 gesteuert beziehungsweise geregelt, die unter anderem auch die Einspritzventile 18a bis 18d ansteuert.
Die Figuren 2a bis 2c zeigen schematisch das Einspritzventil 18a gemäß Figur 1 in insgesamt drei verschiedenen Betriebszuständen. Die weiteren in Figur 1 abgebildeten Einspritzventile 18b, 18c, 18d weisen eine entsprechende Struktur und Funktionalität auf.
Das Einspritzventil 18a weist einen elektromagnetischen Aktor auf, der eine Magnetspule 26 und einen mit der Magnetspule 26 zusammenwirkenden Magnetanker 30 besitzt. Der Magnetanker 30 ist so mit einer Ventilnadel 28 des Einspritzventils 18a verbunden, dass er bezogen auf eine in Figur 2a vertikale Bewegungsrichtung der Ventilnadel 28 mit einem nichtverschwindenden mechanischen Spiel relativ zu der Ventilnadel 28 bewegbar ist. Dadurch ergibt sich ein zweiteiliges Massensystem 28, 30, welches den Antrieb der Ventilnadel 28 durch den elektromagnetischen Aktor 26, 30 bewirkt. Durch diese zweiteilige Konfiguration wird die Montierbarkeit des Einspritzventils 18a verbessert und ein unerwünschtes Zurückprellen der Ventilnadel 28 bei dem
Auftreffen in ihrem Ventilsitz 38 wird verringert.
Bei der vorliegend in Figur 2a veranschaulichten Konfiguration wird das axiale Spiel des Magnetankers 30 auf der Ventilnadel 28 durch zwei Anschläge 32 und 34 begrenzt. Zumindest der in Figur 2a untere Anschlag 34 könnte jedoch auch durch einen Bereich des Gehäuses des Einspritzventils 18a realisiert sein.
Die Ventilnadel 28 wird von einer Ventilfeder 36 wie in Figur 2a abgebildet mit einer entsprechenden Federkraft gegen den Ventilsitz 38 im Bereich des Gehäuses 40 beaufschlagt. In Figur 2a ist das Einspritzventil 18a in seinem geöffneten Zustand gezeigt. In diesem geöffneten Zustand wird der Magnetanker 30 durch eine Bestromung der Magnetspule 26 in Figur 2a nach oben bewegt, so dass er unter Eingreifen in den Anschlag 32 die Ventilnadel 28 gegen die Federkraft aus ihrem Ventilsitz 38 herausbewegt. Dadurch kann Kraftstoff 42 von dem Einspritzventil 18a in den Brennraum 20a (Figur 1 ) eingespritzt werden.
Sobald die Bestromung der Magnetspule 26 durch das Steuergerät 22 (Figur 1 ) beendet wird, bewegt sich die Ventilnadel 28 unter Einwirkung der von der Ventilfeder 36 ausgeübten Federkraft auf ihren Ventilsitz 38 zu und nimmt den Magnetanker 30 mit. Eine Kraftübertragung von der Ventilnadel 28 auf den
Magnetanker 30 erfolgt hierbei wiederum durch den oberen Anschlag 32.
Sobald die Ventilnadel 28 ihre Schließbewegung mit dem Auftreffen auf dem Ventilsitz 38 beendet, kann sich der Magnetanker 30, wie in Figur 2b abgebildet, aufgrund des axialen Spiels in Figur 2b nach unten weiterbewegen, bis er, wie in
Figur 2c veranschaulicht ist, an dem zweiten Anschlag 34 anliegt.
Erfindungsgemäß wird das nachfolgend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß Figur 3 beschriebene Verfahren durchgeführt, um Informationen über einen Betriebszustand des Einspritzventils 18a zu erhalten. In einem ersten Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors 26, 30 erfasst. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine an der Magnetspule 26 anliegende Aktorspannung oder auch um einen durch die Magnetspule 26 fließenden Aktorstrom handeln.
Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit der mindestens einen elektrischen Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors 26, 30 eine die Beschleunigung einer beweglichen Komponente des elektromagnetischen Aktors 26, 30, insbesondere des Magnetankers 30 des elektromagnetischen Aktors, charakterisierende Größe gebildet, was in Schritt 1 10 erfolgt.
In Abhängigkeit der die Beschleunigung charakterisierenden Größe wird schließlich in dem Schritt 120 auf einen Betriebszustand des Einspritzventils 18a geschlossen.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Betriebsverfahren dazu verwendet werden, einen tatsächlichen hydraulischen Schließzeitpunkt zu ermitteln, zu dem die Ventilnadel 28 (Figur 2a) auf ihren Ventilsitz 38 trifft.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird als elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors eine an der Magnetspule 26 anliegende Aktorspannung u verwendet, und als die Beschleunigung des Magnetankers 30 charakterisierende Größe wird die erste zeitliche Ableitung ιl der Aktorspannung u gebildet und verwendet.
Figur 4 zeigt beispielhaft einen vereinfachten zeitlichen Verlauf eines Nadelhubs h der Ventilnadel 28 (Figur 2a) und einen entsprechenden Ausschnitt des zeitlichen Verlaufs der ersten zeitlichen Ableitung ύ der Aktorspannung u.
Zu dem Zeitpunkt tθ wird die Ventilnadel 28 aus ihrer durch den Nadelhubwert hθ gekennzeichneten Ruhelage auf dem Ventilsitz 38 herausgehoben, was dadurch bewerkstelligt wird, dass die Magnetspule 26 entsprechend bestromt und der Magnetanker 30 in Figur 2a nach oben bewegt wird, wobei er unter Kraftübertragung über den Anschlag 32 die Ventilnadel 28 mitnimmt. Zu dem Zeitpunkt t1 hat die Ventilnadel 28 ihren maximalen Nadelhub erreicht, und die Bestromung der Magnetspule 26 wird durch das Steuergerät 22 (Figur 1 ) beendet. Dadurch wirkt keine Magnetkraft mehr von der Magnetspule 26 auf den Magnetanker 30, so dass das die Ventilnadel 28 und den Magnetanker 30 aufweisende Massensystem unter Einwirkung der Federkraft der Ventilfeder 36 in Figur 2a nach unten bewegt wird. Figur 4 zeigt für t > t1 dementsprechend einen sich verringernden Nadelhub h. Bei der ab dem Zeitpunkt t1 einsetzenden Verringerung des Nadelhubs h ergibt sich ein im Wesentlichen exponentiell abklingender Verlauf der ersten zeitlichen Ableitung ύ der Aktorspannung u an der Magnetspule 26.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die erste zeitliche Ableitung .< der Aktorspannung u bei dem Auftreffen der Ventilnadel 28 auf ihren Ventilsitz 38 ein lokales Minimum Mu aufweist, das eine deutlich erkennbare Abweichung von dem ansonsten exponentiell abklingenden zeitlichen Verlauf der ersten Ableitung ά darstellt.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergibt sich dieses lokale Minimum Mu dadurch, dass sich bei dem Auftreffen der Ventilnadel 28 auf ihren Ventilsitz 38 der Magnetanker 30 vermöge des nichtverschwindenden mechanischen Spiels von der Ventilnadel 28 löst und sich zunächst weiter in Schließrichtung, das heißt in Figur 2b nach unten, weiterbewegt, bevor er auf den Anschlag 34 trifft.
Das bedeutet, dass ab dem Zeitpunkt t = t2 nicht mehr die von der Ventilfeder 36 ausgeübte Federkraft über den Anschlag 32 auf den Magnetanker 30 wirkt, wodurch sich eine erfindungsgemäß ausgewertete Änderung der Beschleunigung des Magnetankers 30 ergibt.
Wie bereits vorstehend beschrieben, resultiert die zu dem Zeitpunkt t2 auftretende Änderung der Beschleunigung des Magnetankers 30 in einem
Minimum Mu der ersten zeitlichen Ableitung .; der Aktorspannung u.
Dementsprechend kann unter Auswertung der ersten zeitlichen Ableitung ü durch das Steuergerät 22 (Figur 1 ) der tatsächliche hydraulische Schließzeitpunkt t2 des Einspritzventils 18a (Figur 2a) festgestellt werden. Eine besonders präzise Detektion des lokalen Minimums Mu ist dann möglich, wenn in dem interessierenden Zeitbereich um den Schließzeitpunkt t2 herum ein durch die Magnetspule 26 fließender Aktorstrom auf einen vorgebbaren Wert, vorzugsweise einen konstanten Wert, insbesondere Null, eingeprägt wird.
Die zeitliche Ableitung ύ der Aktorspannung u kann zur Störungsunterdrückung und damit effizienteren Signalverarbeitung vor der Auswertung noch einer Filterung unterzogen werden, wobei es vorteilhaft sein kann, die Differentiation der Aktorspannung u und die Filterung des abgeleiteten Signals in einem Schritt vorzunehmen, z.B. durch Filterung des Spannungssignals u mittels eines
Hochpassfilters.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die die Beschleunigung des Magnetankers 30 charakterisierende Größe erfindungsgemäß auch in Abhängigkeit des durch die Magnetspule 26 fließenden
Aktorstroms i gebildet werden. In diesem Fall wird als die Beschleunigung des Magnetankers 30 charakterisierende Größe die erste zeitliche Ableitung l des Aktorstroms i verwendet.
Figur 5 zeigt einen zeitlichen Verlauf des Nadelhubs h, wie er bereits unter
Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben worden ist. Zusätzlich zu dem Nadelhubverlauf h ist für den Zeitpunkt t2, zu dem die Ventilnadel 28 in ihrer Schließbewegung auf dem Ventilsitz 38 (Figur 2a) auftrifft, der Hubverlauf hA des Magnetankers 30 gestrichelt eingezeichnet, um zu verdeutlichen, dass sich der Magnetanker 30 nach dem Zeitpunkt t2 zunächst in Schließrichtung, das heißt in
Figur 2b nach unten, weiterbewegt, bevor er auf den Anschlag 34 trifft.
Das Auftreffen des Magnetankers 30 auf dem Anschlag 34 erfolgt gemäß Figur 5 zu dem Zeitpunkt t3.
Figur 5 zeigt weiter schematisch einen Ausschnitt des zeitlichen Verlaufs der ersten zeitlichen Ableitung J des erfindungsgemäß betrachteten Aktorstroms i.
Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, weist die vorliegend als die Beschleunigung des
Magnetankers 30 charakterisierende Größe verwendete erste zeitliche Ableitung i des Aktorstroms i ein lokales Maximum Mi beziehungsweise einen Knick zu dem Zeitpunkt t2 auf, zu dem die Ventilnadel 28 auf den Ventilsitz 38 auftrifft. Daher kann das lokale Maximum Mi beziehungsweise der Knick zu dem Zeitpunkt t2 erfindungsgemäß als Kriterium für das tatsächliche hydraulische Schließen des Einspritzventils 18a analysiert und verwendet werden.
Eine besonders präzise Auswertung der ersten zeitlichen Ableitung t des Aktorstroms i ist wiederum dann möglich, wenn die an der Magnetspule 26 des elektromagnetischen Aktors 26, 30 anliegende Aktorspannung u auf einen vorgebbaren Wert, insbesondere Null, eingeprägt wird.
Die zeitliche Ableitung i des Aktorstroms i kann zur Störungsunterdrückung und damit effizienteren Signalverarbeitung vor der Auswertung noch einer Filterung unterzogen werden, wobei es vorteilhaft sein kann, die Differentiation des Aktorstroms i und die Filterung des abgeleiteten Signals in einem Schritt vorzunehmen, z.B. durch Filterung des Stromsignals i mittels eines
Hochpassfilters.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erste elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors 26, 30 erfasst und einem Beobachterglied zugeführt, das den elektromagnetischen Aktor 26, 30 ohne Berücksichtigung der Rückwirkung einer Ankerbewegung auf elektrische Betriebsgrößen des elektromagnetischen Aktors nachbildet, wobei das Beobachterglied eine beobachtete zweite elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors ermittelt. Die beobachtete zweite elektrische Betriebsgröße wird erfindungsgemäß mit einer erfassten zweiten elektrischen Betriebsgröße verglichen und die die Beschleunigung charakterisierende Größe wird in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ermittelt.
Figur 6 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild des magnetischen Aktors 26, 30
(Figur 2a), wobei mit dem Bezugszeichen 46 ein Hauptstrompfad und mit dem Bezugszeichen 48 ein Wirbelstrompfad bezeichnet ist. Der Widerstand R5 repräsentiert hierbei einen Serienwiderstand der Magnetspule 26 (Figur 2a). Die induktiven Elemente Lh, L0 repräsentieren die jeweilige Induktivität des Hauptstrompfades 46 und des Wirbelstrompfades 48. Der Widerstand Rw* repräsentiert einen Ohmwiderstand des Wirbelstrompfads 48. Durch den Hauptstrompfad fließt der Strom im, während durch den Wirbelstrompfad 48 der Strom iw* fließt. Die Ströme im, iw* ergeben zusammen den Ansteuerstrom i, mit dem der elektromagnetische Aktor 26, 30 durch das Steuergerät 22 beaufschlagt wird. An den Klemmen des elektromagnetischen
Aktors 26, 30 liegt wie bereits beschrieben die Aktorspannung u an.
Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild, das die Funktion des vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 6 beschriebenen Ersatzschaltbilds realisiert.
Der Wirbelstrompfad 48 wird in dem Blockschaltbild gemäß Figur 7 durch einen nicht näher bezeichneten Integrierer mit der Zeitkonstante Tσ und ein ihm zugeordnetes Proportionalglied mit der Verstärkung KRw repräsentiert.
Der Hauptstrompfad 46 wird in dem Blockdiagramm gemäß Figur 7 durch den nicht näher bezeichneten Integrierer mit der Zeitkonstante Th und ein diesem Integrierer zugeordnetes Proportionalglied mit der Verstärkung KRs repräsentiert.
Figur 8 zeigt eine Struktur des erfindungsgemäßen Beobachterglieds 56, dem eingangsseitig wie bereits beschrieben die Aktorspannung u zugeführt wird, und das an seinem Ausgang einen beobachteten Aktorstrom ib ausgibt. Durch den Addiererer 58 wird ein Vergleich zwischen dem beobachteten Aktorstrom ib und dem beispielsweise messtechnisch erfassten tatsächlichen Aktorstrom i durchgeführt, der auf das Vergleichsergebnis Δib führt. Das Vergleichsergebnis Δib wird wie aus Figur 8 ersichtlich dem Rückkoppelglied 60 zugeführt, das daraus eine Ausgangsgröße ukOrr bildet, die über den Addierer 62 von der erfassten Aktorspannung u subtrahiert wird.
Das Rückkoppelglied 60 kann beispielsweise als Proportionalglied, als Proportional-Integral-Glied oder auch als Rückkoppelglied höherer Ordnung und/oder komplexerer Struktur ausgebildet sein.
Durch die Subtraktion der Ausgangsgröße ukOrr erfolgt eine Nachführung des mittels des Beobachterglieds 56 beobachteten Stroms ib zu dem messtechnisch erfassten Strom i hin. Da der Unterschied zwischen dem realen elektromagnetischen Aktor 26, 30 und der in Figur 8 abgebildeten Nachbildung einer entsprechenden Regelstrecke in dem Beobachterglied 56 in einer fehlenden Rückwirkung der Ankerbewegung besteht, bildet die Ausgangsgröße Ukorr exakt diese Rückwirkung nach, wobei diese Rückwirkung eine Proportionalität zu der Geschwindigkeit des Magnetankers 30 aufweist. Zu dem Zeitpunkt des Schließens des Einspritzventils 18a (Figur 2a) kommt es wie bereits beschrieben nicht zu einer abrupten Veränderung der Geschwindigkeit des Magnetankers 30, sondern nur der Ventilnadel 28.
Zu dem Zeitpunkt des Ventilschließens ergibt sich jedoch eine verhältnismäßig starke Änderung der ersten zeitlichen Ableitung der Ausgangsgröße u^rr-
Untersuchungen der Anmelderin zufolge wird der Gradient der Ausgangsgröße Ukorr zu dem Schließzeitpunkt t2 (Figur 4) üblicherweise einem Vorzeichenwechsel unterworfen, wodurch es zu einem Extremum in dem zeitlichen Verlauf der Ausgangsgröße ukOrr kommt. Dieses Extremum wird erfindungsgemäß detektiert und als Signal für den Schließzeitpunkt t2 des Einspritzventils 18a herangezogen.
Durch eine entsprechende Parametrierung des Rückkoppelglieds 60 (Figur 8) kann das Übertragungsverhalten zwischen der Geschwindigkeit des
Magnetankers 30 und der Ausgangsgröße ukOrr beeinflusst werden. Insbesondere kann hierdurch eine Filterung von Störsignalen durchgeführt werden, wodurch sich eine noch präzisere Auswertung ergibt.
Das unter Bezugnahme auf die Figuren 6, 7, 8 beschriebene Verfahren arbeitet vorteilhaft unabhängig von einem tatsächlichen Aktorstrom i, einer Aktorspannung u oder einer Einprägung einer oder beider dieser Größen und insbesondere auch unabhängig von einem gegebenenfalls vorhandenen Wirkzusammenhang zwischen den beiden Größen u, i.
Anstelle der Ausgangsgröße ukOrr des Rückkoppelglieds 60 kann auch eine innere Größe des Rückkoppelglieds 60 zur Detektion des Schließzeitpunkts t2 (Figur 4) verwendet werden. Sofern das Rückkoppelglied 60 beispielsweise als Proportional-Integral-Glied ausgebildet ist, kann anstelle der Ausgangsgröße Ukorr beispielsweise auch allein der Integralanteil der Rückkoppelgröße verwendet werden. Sofern weniger hohe Anforderungen an die Signifikanz des Ausgangssignals Ukorr hinsichtlich des Schließzeitpunkts t2 gestellt werden, kann der Streupfad 48 des in Figur 6 abgebildeten Ersatzschaltbilds auch vernachlässigt werden, wodurch sich eine einfachere Auswertung ergibt.
Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, mehrere unterschiedliche Wirbelstrompfade mit jeweils abweichender Kommutierungsinduktivität zu der Magnetspule 26 zu berücksichtigen. Hierzu können in dem Blockdiagramm gemäß Figur 7 zusätzlich zu dem Hauptstrompfad 48 weitere Strompfade parallel geschaltet werden, die jeweils über unterschiedliche Integrator- und Rückkoppelglied-Parameter verfügen können.
Darüber hinaus ist es auch möglich, nichtlineare Zusammenhänge zwischen den betrachteten Größen in dem erfindungsgemäß verwendeten Beobachterglied 56
(Figur 8) zu berücksichtigen, wodurch Sättigungs- und Hystereseeffekten eines realen magnetischen Kreisen beziehungsweise elektromagnetischen Aktors 26, 30 Rechnung getragen werden kann.
Neben der Anwendung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens zur
Schließzeitdetektion bei solchen Einspritzventilen 18a, die ein komplexes Massensystem 28, 30 zur Ventilbetätigung aufweisen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Schließzeitdetektion bei herkömmlichen Einspritzventilen mit einer starren Kopplung zwischen dem elektromagnetischen Aktor und der Ventilnadel.
Das unter Bezugnahme auf Figur 8 beschriebene Beobachterglied 56 kann sowohl digital als auch analog ausgeführt sein und wird bevorzugt in einer Recheneinheit des Steuergeräts 22 (Figur 1 ) implementiert.
Neben der präzisen Detektion des Schließzeitpunkts t2 (Figur 4) ermöglicht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren auch die Erkennung anderer Betriebszustände beziehungsweise Zustandsübergänge des Einspritzventils 18a (Figur 2a), die mit einer entsprechend charakteristischen Änderung der Beschleunigung des Magnetankers 30 einhergehen. Alternativ oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Betrachtung von lokalen Extrema der die Beschleunigung charakterisierenden Größen ist es ferner möglich, einen zeitlichen Verlauf der die Beschleunigung charakterisierenden Größen mit einem vorgegebenen Referenzverlauf zu vergleichen oder auch weitere Merkmale, wie beispielsweise einen Knick im zeitlichen Verlauf oder dergleichen, zu identifizieren.
Besonders bevorzugt weden die erfindungsgemäß erhaltene Informationen zur Regelung eines Betriebs der Einspritzventile 18a, ...18d verwendet.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils (18a), insbesondere einer Brennkraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Komponente des Einspritzventils (18a), insbesondere eine Ventilnadel (28), mittels eines elektromagnetischen Aktors (26, 30) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit mindestens einer elektrischen Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors (26, 30) eine die Beschleunigung einer beweglichen Komponente des elektromagnetischen Aktors, insbesondere eines Magnetankers (30) des elektromagnetischen Aktors, charakterisierende Größe gebildet wird, und dass in Abhängigkeit der die Beschleunigung charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand des Einspritzventils (18a) geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (28), bevorzugt in einer Schließrichtung der Ventilnadel, federkraftbeaufschlagt ist, dass der Magnetanker (30) so mit der Ventilnadel (28) verbunden ist, dass der Magnetanker (30) bezogen auf eine Bewegungsrichtung der Ventilnadel (28) mit einem nichtverschwindenden mechanischen Spiel relativ zu der Ventilnadel (28) bewegbar ist, und dass aus einem charakteristischen Merkmal der die Beschleunigung des
Magnetankers (30) charakterisierenden Größe darauf geschlossen wird, dass sich der Magnetanker (30) von der Ventilnadel (28) löst.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors (26, 30) eine an einer Magnetspule (26) des elektromagnetischen Aktors (26, 30) anliegende Aktorspannung (u) verwendet wird, und dass als die Beschleunigung des Magnetankers (30) charakterisierende Größe die erste zeitliche Ableitung (ύ) der Aktorspannung (u) gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Auftreten eines lokalen Minimums (Mu) der ersten zeitlichen Ableitung (ύ) der Aktorspannung (u) darauf geschlossen wird, dass sich der Magnetanker
(30) von der Ventilnadel (28) löst.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Magnetspule (26) fließender Aktorstrom (i) auf einen vorgebbaren Wert, insbesondere Null, eingeprägt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Betriebsgröße des elektromagnetischen Aktors (26, 30) ein durch eine Magnetspule (26) des elektromagnetischen Aktors (26, 30) fließender Aktorstrom (i) verwendet wird, und dass als die Beschleunigung des Magnetankers (30) charakterisierende Größe die erste zeitliche Ableitung (i) des Aktorstroms (i) gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Auftreten eines lokalen Maximums (Mi) der ersten zeitlichen Ableitung (J) des Aktorstroms (i) darauf geschlossen wird, dass sich der Magnetanker (30) von der Ventilnadel (28) löst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine an der Magnetspule (26) des elektromagnetischen Aktors (26, 30) anliegende Aktorspannung (u) auf einen vorgebbaren Wert, insbesondere
Null, eingeprägt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste elektrische Betriebsgröße (u) des elektromagnetischen Aktors (26, 30) erfasst und einem Beobachterglied (56) zugeführt wird, das den elektromagnetischen Aktor (26, 30) ohne Berücksichtigung der Rückwirkung einer Ankerbewegung auf elektrische Betriebsgrößen (u, i) des elektromagnetischen Aktors (26, 30) nachbildet, wobei das Beobachterglied (56) eine beobachtete zweite elektrische Betriebsgröße (ib) des elektromagnetischen Aktors (26, 30) ermittelt, dass die beobachtete zweite elektrische Betriebsgröße (ib) mit einer erfassten zweiten elektrischen Betriebsgröße (i) verglichen wird, und dass die die Beschleunigung charakterisierende Größe (ukorr) in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses (Δib) ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste zeitliche Ableitung (ύ) der Aktorspannung (u) und/oder die erste zeitliche Ableitung (i) des Aktorstroms (i), insbesondere vor einer weiteren Auswertung, einer Filterung durch ein Filterglied unterzogen wird, wobei eine Bildung der ersten zeitlichen Ableitung (ύ,ι) und die Filterung bevorzugt in einem Schritt erfolgen, beispielsweise mittels einer Hochpassfilterung.
1 1 . Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
12. Elektronisches oder optisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder
Regeleinrichtung (22) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10 abgespeichert ist.
13. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (22) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
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