WO2012159877A2 - Bestimmung des standardserien-öffnungsverhaltens eines kraftstoffinjektors basierend auf einem test-öffnungsverhalten unter dem einfluss eines testpulses mit konstanter spannung - Google Patents

Bestimmung des standardserien-öffnungsverhaltens eines kraftstoffinjektors basierend auf einem test-öffnungsverhalten unter dem einfluss eines testpulses mit konstanter spannung Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the technical field of reflectors controlling Kraftstoffinj having a valve needle with a mechanically coupled magnetic armature and a coil having a spool drive for moving the magnetic ⁇ tables armature.
  • the present invention relates to a method and a device and a computer program for determining the temporal opening behavior of a fuel injector having a coil drive for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the present invention relates to a method for determining a correlation between a temporal test opening behavior and a standard time series opening behavior of a coil drive Kraftstoffinj ector.
  • the present invention provides a method for driving a spool drive having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • Fuel injector which is also referred to in this document as Spu ⁇ leninjektor required coil current is ty ⁇ pically provided by a suitable power controller hardware.
  • the adjusting time course of current through the coil of the coil drive is dependent inter alia on the inductance and the electrical resistance of the coil.
  • the electrical resistance is composed of the ohmic resistance of the winding (s) of the coil and the resistance of the (ferro) magnetic material of the Spuleninjektors together.
  • Eddy currents that flow in the ferromagnetic material due to magnetic flux changes are damped by the finite electrical resistance of the (ferro) magnetic material.
  • the present invention has for its object, as possible without an additional equipment expense to characterize the actual movement behavior of a Kraftstoffinj ector.
  • the prescribed method comprises (a) an energizing the coil drive with a test voltage profile which has an at least approximately constant test voltage in ⁇ nergur a predetermined test time slot, so that a magnetic armature of the coil drive from a closed position in which the Kraftstoffinj (b) measuring the time course of the current flowing through the coil drive current within the test time window, (c) identifying at least one characteristic (D) determining a time difference between the beginning of the test time window and the occurrence of the identified characteristic feature, and (e) determining the temporal opening behavior of the
  • Fuel injector which results in a loading of the coil drive with a standard series voltage profile, as a function of the determined time difference.
  • Test voltage level and not as usual with a booster or boost phase having voltage profile beholz ⁇ hits which although provides a desired rapid opening of the Spuleninjektors, which, however, makes it difficult or even impossible to recognize the cha ⁇ characteristic feature.
  • the standard series voltage profile can in particular have a temporal voltage curve in which a boost voltage is applied to the coil initially during an amplification phase, in order to ensure an accelerated movement of the armature of the coil drive from the closed position to the open ⁇ position.
  • a so-called freewheeling phase may follow, during which no voltage or only a significantly lower battery voltage than the amplification voltage is applied to the coil.
  • the magnet armature can reach its opening position already in the amplification phase or only in the freewheeling phase.
  • the freewheeling phase typically follows a so-called. Holding phase, within which the magnet armature is held in its open position. In the holding phase, a holding voltage is applied to the coil. In this case, an effective holding voltage level by a
  • Pulse width modulation can be achieved, which has a plurality of holding pulses, so that sets a predetermined holding current with a lower holding level and an upper holding level.
  • the characteristic feature for reaching the open position is indicative. This has the advantage that the achievement of a state of the Spuleninjektors can be detected with the described method, which is particularly characteristic of the opening behavior of the Spuleninjektors.
  • the method further comprises (a) identifying at least one further characteristic feature in the measured time course of the current intensity, and (b) determining a further time difference between the beginning of the test time window and the occurrence of the further identified characteristic feature.
  • the temporal opening behavior of the fuel injector which results when the coil drive is subjected to a standard series voltage profile, is additionally determined as a function of the determined further time difference.
  • the use of the further characteristic feature in the measured time curve of the current intensity during the test time window has the advantage that the opening behavior of the coil injector can be determined particularly accurately under the influence of the test voltage profile. This in turn allows a particularly accurate determination of temporal opening behavior of the coil or fuel injector under real conditions with the said standard series voltage profile.
  • the test voltage has a level which is less than or equal to the voltage level of a battery of the motor vehicle.
  • Test voltage level can have a well-defined value even in real operation of the motor vehicle, which ensures a particularly accurate determination of the motion behavior under the influence of the test voltage profile.
  • a level of the test voltage which is smaller than the battery voltage by a certain amount (eg, 1, 2, or 3 volts) and which is generated in a known manner from the battery voltage using a voltage converter supplying a fixed output voltage, has the advantage of that the level of the test voltage can be kept constant even with a fluctuating battery voltage.
  • the accuracy of the method described is independent of the current battery voltage.
  • fluctuating battery voltage levels that are within acceptable limits do not result in deterioration of accuracy in determining the opening performance.
  • the described test voltage can be generated, for example, by means of a 9V auxiliary winding on a DC / DC converter integrated in a motor control unit.
  • This test voltage is characterized by the fact that it remains constant even with a fluctuating battery voltage in a very good approximation. Since the test voltage is thus in principle smaller than the available battery voltage, the temporal current characteristic will thus lead to pronounced recognition of the two characteristic features during operation of the coil injector with this constant test voltage.
  • the characteristic and / or the further characteris ⁇ diagram feature is a turning point in the time course of the current strength of the current flowing through the coil drive current within the test window. This has the advantage that even small features that are difficult to recognize with the naked eye can be identified in the time course of the current intensity.
  • suitable mathematical methods for curve analysis can be used.
  • the inflection point of the characteristic feature and / or the further inflection point of the further characteristic feature can also be identified by means of a compensation curve or ., which describes the noisy course of the current.
  • the correlation determination method described comprises (a) loading the coil drive with a test voltage profile which has a constant test voltage within a predetermined test time window so that a magnet armature of the coil drive moves from a closed position, in which the Fuel injector is fully closed, in an open position in which the fuel injector is fully opened ector moves, (b) measuring the time course of a test fuel flow rate through the fuel ⁇ injector during the test time window, (c) a Determining a first time delay between the time of commencement of the test time window and the time of reaching a maximum test fuel flow rate, (d) subjecting the coil drive to a standard series voltage profile, (e) measuring the time course of a standard ⁇ rien-fuel flow rate through the fuel in ector under the influence of the standard series voltage profile, (f) determining a second time delay between the time of commencement of the standard series voltage profile and the
  • the described method for determining the correlation between the temporal test opening behavior and the standard time series opening behavior is based on the finding that the opening behavior of the fuel injector under the influence of the test voltage profile provides important information about the speed or dynamics of the opening process which shows the same fuel injector under the influence of the standard series voltage profile. It is assumed that ⁇ a fuel or Spuleninjektor, which opens slowly under the influence of the test voltage profile compared to other injectors, even with a real control with the standard series voltage profile shows a comparatively slow ⁇ opening behavior. The same applies of course also to an injector which opens relatively quickly under the influence of the test voltage profile in comparison to other injectors.
  • the standard ⁇ series voltage profile in particular a gain phase, a subsequent freewheeling phase and a subsequent holding phase have.
  • the corrosion further relations determination method on (a) determining a further first time delay between the time of commencement of the test time slot and the time a occurs at the first time zero test fuel through ⁇ flow rate, and (b) determining a further second one Delay between the time the standard series voltage profile starts and the time a non-zero standard series fuel flow rate occurs for the first time.
  • the correlation between the temporal test opening behavior and the standard time series opening behavior is further determined on the basis of a comparison between the further first time delay and the further second time delay.
  • the described determination of the correlation based on two pairs of time delays has the advantage that a particularly accurate relationship between the opening behavior under the influence of the test voltage profile and the opening behavior under the influence of the standard series voltage profile can be determined.
  • the expected actual opening behavior of the fuel injector under the influence of the standard series voltage profile are determined particularly accurately.
  • the point in time at which a non-zero fuel flow rate occurs for the first time defines the beginning of the respective opening phase of the injector under the influence of the test series or under the influence of the standard series control profile.
  • the described correlation between the temporal test opening behavior and the standard time series opening behavior which in particular in an engine test bench, which accurate detection of the
  • a method for driving a coil drive having a fuel ⁇ injector for an internal combustion engine of a motor vehicle has (a) determining the temporal opening behavior of the motor ⁇ ector stoffinj according to an embodiment of the method described above and (b) adjusting the electrical activation of the fuel injector based on the determined temporal opening behavior so that, with an injection process, a predetermined Amount of fuel is injected.
  • the driving method described is based on the finding that the above-explained method for determining the temporal opening behavior of a coil drive Kraftstoffinj ector can be used to (a) the expected actual movement behavior of a magnet armature of Kraftstoffinj under the influence of the standard series voltage profile determine (b) the actual one based on the determined movement behavior
  • Standard series voltage profile to adjust the electrical control of the fuel injector such that the fuel injection quantity ⁇ corresponds as accurately as possible predetermined for a given operating condition setpoint.
  • the adjustment of the electric actuation of the coil or fuel injector described can be calculated in particular by the above-explained in detail the correlation between the temporal behavior test port and the standard serial port temporal behavior of the fuel injector or ⁇ be true.
  • a device for determining the temporal opening behavior of a coil drive having Kraftstoffinj ector for an internal combustion engine of a motor vehicle comprises (a) a current control ⁇ means for applying the coil drive with a test voltage profile which within a predetermined
  • Test time window has a constant test voltage, so that a magnet armature of the coil drive from a closed position in which the fuel injector is completely closed, in an opening position in which the
  • Fuel injector is fully opened, moves, (b) a measuring device for measuring the time course of the
  • the device described is based on the knowledge that can be obtained under the influence of the test voltage profile in ⁇ mation about the speed of opening by means of the opening behavior of fuel ⁇ injector, which then for a prediction of the speed of opening under the influence of the standard series Voltage profiles can be used. It is assumed that a fuel or Spuleninjektor, which opens only slowly under the influence of the test voltage profile compared to other Spuleninjektoren even under a real drive shows a relatively slow opening behavior. The same applies of course also to an injector which opens relatively quickly under the influence of the test voltage profile in comparison to other Spuleninjektoren.
  • the characteristic feature described which may be for example a kink in an otherwise constantly rising at ⁇ course, is all the more pronounced, the lower the voltage applied to the coil voltage.
  • a computer program for determining the temporal opening behavior of a coil drive Kraftstoffinj engine for an internal combustion engine of a motor vehicle is described.
  • the computer program when executed by a processor, is configured to perform the method of determining the temporal opening behavior of a fuel injector having a coil drive.
  • Com ⁇ computer program equivalent to the concept of a Pro ⁇ program element, a computer program product and / or a computer-readable medium containing instructions for controlling a computer system to the operation of a system or a method in to coordinate suitably to achieve the effects associated with the method according to the invention.
  • the computer program may be implemented as a computer-readable instruction code in any suitable programming language such as JAVA, C ++, etc.
  • the computer program can be stored on a computer-readable storage medium (CD-ROM, DVD, Blue-ray disk, removable drive, volatile or non-volatile memory, built-in memory or processor, etc.).
  • the instruction code may program a computer or other programmable device such as, in particular, an engine control unit of a motor vehicle to perform the desired functions.
  • the computer program may be provided in a network, such as the Internet, from where it may be downloaded by a user as needed.
  • the invention can be implemented both by means of a computer program, i. software, as well as by means of one or more special electrical circuits, i. in hardware or in any hybrid form, i. using software components and hardware components.
  • FIG. 1 shows a device for determining the opening behavior of a fuel injector.
  • Figure 2 shows according to an embodiment of the invention, the time course of a voltage applied to a Spuleninjektor test voltage profile and the course of the resulting current flowing through the coil drive of the Spuleninjektors.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of typical
  • Fuel flow rates through a fuel injector, in an engine test stand (a) having a gain phase exhibiting standard ⁇ se ⁇ voltage profile or (b) with a pulse having a constant test voltage
  • Test voltage profile is applied.
  • Figure 4 shows a schematic representation of the course of
  • FIG. 5 shows a pilot control characteristic for optimized driving of a coil injector.
  • FIG. 1 shows a device 100 for determining the opening behavior or the opening dynamics of a fuel injector.
  • the fuel injector is a conventional fuel injector which, in a known manner, has a coil drive with a magnet coil. By a suitable excitation of the magnetic coil, a magnetic field is generated, which moves a magnet armature of the coil drive along a displacement axis.
  • the magnet armature is connected to a needle of the fuel injector which, depending on its position, closes an opening of the fuel injector or releases it for a certain time for the purpose of fuel injection.
  • the device 100 has a current control device 102, a measuring device 104 and a data processing device 106.
  • the coil drive is subjected to a test voltage profile by means of the current control device 102, which has a constant test voltage within a predetermined test time window, so that a magnet armature of the coil drive moves from a closed position, in which the fuel injector is complete is closed, in an opening position in which the fuel injector is fully opened moves.
  • the measuring device 104 at least within the test time window, the time profile of the current intensity of the current flowing through the coil drive current is measured.
  • the data processing device 140 which may be implemented particularly in an engine control device by means of suitable hardware and / or by means of software is used, (a) the Identi ⁇ fy at least one characteristic feature in the measured time profile of the current intensity, (b) the determination of a time difference between the the start of the test time window, and the occurrence of the identified characteristic feature, and (c) determining the temporal opening behavior of fuel injector, which results in a loading ⁇ alsschlagung of the coil drive with a Standardse- rien-voltage profile as a function of the time difference determined.
  • Figure 2 shows according to an embodiment of the invention, the time course of a voltage applied to a Spuleninjektor test voltage profile and the course of the resulting
  • Amperage flowing through the coil drive of the Spuleninjektors In the diagram of Figure 2, the time t is plotted on the abscissa in the unit milliseconds. On the ordinate, the voltage applied to the coil injector or to the coil of the coil drive of the coil injector is plotted in the unit at 20 volts for the measuring curve denoted by "U”. For the measurement curve denoted by "I”, the current flowing through the coil injector or through the coil of the coil drive of the coil injector is plotted on the ordinate in the unit 2 amperes. For reasons of clarity, the zero point for the injector current I is compared to the zero point for the
  • the test voltage profile denoted by U shows a simple curve in which a voltage pulse is applied at a time of approximately 0.8 ms, which voltage pulse is applied within a test time window of approximately 0.8 ms to approximately 10 ms 8.8 ms an at least approximately constant voltage level of about 10 Volt assumes.
  • this voltage level is obtained from a battery voltage by means of a known voltage reduction, so that this voltage level always assumes the fixed voltage level of about 10 volts even with (slight) fluctuations of the battery voltage.
  • Inductance of the (solenoid) coil of the Spuleninjektors (a) at the time of the beginning of the opening phase of the Spuleninjektors (the magnetic armature begins to move from its closed position towards its open position) and (b) at the time of the end of the opening phase of the Spuleninjektors (the magnetic anchor is just reaching its open position).
  • the test voltage should definitely be much smaller than a boost voltage which is applied during normal operation of the Spuleninjektors for the purpose of opening the Spuleninjektors as fast as possible.
  • the test voltage is lowered by a known voltage reduction to a slightly lower level than the battery voltage, so that the test voltage remains at least approximately constant even with a slight fluctuation of the battery voltage. , 0
  • a current measuring method such as an analog detection of the current value via an analog / digital converter of a microcontroller on an engine control unit, it is possible in the test pulse phase to determine the two characteristic features 1 and 2 with a suitable software algorithm.
  • a detection of the two characteristic features 1 and 2 in the application of the Spuleninjektors with a standard standard series voltage ⁇ profile is usually not possible because the necessary for a regular operation of the Spuleninjektors standard ⁇ series voltage profile typically consists of a boost phase generated by means of a so-called boost voltage and a time-dependent hold phase, which is usually operated by means of the battery voltage.
  • the beginning of the opening of the Spuleninjektors is typically in time in the boost phase.
  • the end of the opening of the Spuleninjektors is typically shortly after the boost phase, in the region of the so-called freewheeling phase.
  • the boost phase the temporal current gradient is very positive.
  • the subsequent freewheeling phase shows typi ⁇ cally a negative high current gradient. For this reason, the detection of the two characteristic features 1 and 2 in the context of a regular standard ⁇ power profile with high current flow changes is usually not possible.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of typical fuel flow rates through a fuel injector operating in a motor test stand (a) with a standard series voltage profile having a boost phase, or (b) with a test voltage profile having a pulse with a constant test voltage is charged.
  • a standard series current profile is referred to, which results from an application of the Spu ⁇ leninjektors with a Boostphase having Stan ⁇ dard series voltage profile.
  • the boost phase begins at time zero (intersection between ordinate and abscissa).
  • fuel flow begins at a time OPP_l_N.
  • the time OPP_l_N marks the beginning of the armature movement of the Spuleninjektors from its closed position in the direction of its open position.
  • the fuel flow rate reaches its maximum value. Therefore, the time OPP_2_N marks the end of the armature movement of the Spuleninjektors from its closed position to its open position.
  • the reference numeral 320 designates a test current profile, which results from an application of the coil injector with an at least approximately constant test voltage. The beginning of the application of the test voltage is also at time zero.
  • Reference numeral 322 denotes the time dependence of the resulting fuel flow rate under the influence of the test current profile.
  • the fuel flow starts at a time OPP_l_T and the time OPP_l_T thus marks the start of the armature movement of the coil injector from its closed position in the direction of its open position.
  • the fuel flow rate reaches its maximum value at a time OPP_2_T. This time therefore marks the reaching of the opening position of the magnetic armature of the Spuleninjektors. From FIG. 3 it can be seen that the temporal correlations At_OPP_l and At_OPP_2 between the two events of the standard series current profile (OPP_l_N and OPP_2_N) or
  • Test current profile (OPP_l_T and OPP_2_T) can easily determine. These correlations can then be used ector in actual operation of Kraftstoffinj to control the power ⁇ stoffinj ector in an optimized manner. In the real operation of the fuel injector, this happens from time to time Test voltage profile applied to the coil of the fuel injector. If the fuel injector then shows a comparatively slow opening behavior compared to a fuel injector of the same type measured on the engine test bench, then it is assumed that the fuel injector exhibits a comparatively slow opening behavior even under real driving (with an amplification phase). The activation of the
  • Fuel injector is then shifted to earlier times to have an accurate rate adjustment for each injection pulse.
  • the reference numeral 450 designates a time course of current through a real Spuleninjektor, which has both a certain inductance and a certain (temperature-dependent) electrical resistance.
  • the reference numeral 452 denotes a time course of current through an imaginary Spuleninjektor, which has only an electrical resistance.
  • the coil current I results from the following equation:
  • U is the constant voltage applied to the coil injector.
  • L is the coil inductance and t is the time.
  • the curve 450 of the real coil injector is described by the curve 452 for very small times and by the curve 454 for very large times.
  • FIG. 5 shows an exemplary pilot control characteristic curve for optimizing the control of a coil injector, which indicates the period of time At_OPP_X as a function of the temperature of the coil injector (injector temperature). Where "X" is the same as in 3 time periods At_OPP_l and At_OPP_2 for 1 or 2.
  • correction to be applied is determined by other physical system parameters, such as of the
  • Fuel temperature, the distance to the previous injection, etc. may depend. These dependencies can also be stored in suitable pilot-control characteristics or pre-tax identifiers or, if appropriate, also described by a model after corresponding measurements in an engine test bench.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen des Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem Test-Spannungsprofil (U), welches innerhalb eines Test-Zeitfensters eine zumindest annähernd konstante Test-Spannung aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließposition in eine Öffnungsposition bewegt, (b) Messen des zeitlichen Verlaufs der Stromstärke (I) des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms, (c) Identifizieren eines charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke (I), (d) Ermitteln einer Zeitdifferenz (OPP_2_T) zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des charakteristischen Merkmals, und (e) Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraftstoffinjektors, welches sich bei einer Beaufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil ergibt, als Funktion der ermittelten Zeitdifferenz (OPP_2_T). Es wird ferner eine Vorrichtung sowie ein Computerprogramm beschreiben, welche zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind. Außerdem wird noch ein Verfahren zum Bestimmen einer Korrelation zwischen einem Test-Öffnungsverhalten und einem Standardserien-Öffnungsverhalten eines Kraftstoffinjektors sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Kraftstoffinjektors beschrieben.

Description

Beschreibung
Bestimmung des Standardserien-Öffnungsverhaltens eines
Kraftstoffinj ektors basierend auf einem Test-Öffnungsverhalten unter dem Einfluss eines Testpulses mit konstanter Spannung
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ansteuerung von Kraftstoffinj ektoren, welche einen mit einer Ventilnadel mechanisch gekoppelten magnetischen Anker und einen eine Spule aufweisenden Spulenantrieb zum Bewegen des magne¬ tischen Ankers aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Korrelation zwischen einem zeitlichen Test- Öffnungsverhalten und einem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors . Außerdem be¬ trifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Beim Betrieb insbesondere von direkt angetriebenen Kraft¬ stoffinj ektoren, welche einen mit einer Ventilnadel mechanisch gekoppelten magnetischen Anker und einen eine Spule aufweisenden Spulenantrieb zum Bewegen des magnetischen Ankers aufweisen, mit gleichen Strom/Spannungsparametern kommt es aufgrund von elektrischen, magnetischen und/oder mechanischen Toleranzen zu einem unterschiedlichen zeitlichen Öffnungs- und/oder
Schließverhalten der individuellen Kraftstoffinj ektoren . Dies wiederum führt zu unerwünschten Injektor-individuellen Variationen in der Menge des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffs
Die relativen Einspritzmengenunterschiede von Kraftstoff¬ injektor zu Kraftstoffinjektor vergrößern sich jedoch bei kürzer werdenden Einspritzzeiten und damit bei geringen Einspritz- mengen. Für moderne Motoren ist es bereits wichtig und für zukünftige Motorengenerationen wird es in Anbetracht einer weiteren Reduzierung von Schadstoffemissionen noch wichtiger sein, dass auch bei geringen einzuspritzenden Kraftstoffmengen eine hohe Mengengenauigkeit gewährleistet werden kann. Eine hohe Mengengenauigkeit kann jedoch nur dann erreicht werden, wenn das tatsächlich Bewegungsverhalten der Ventilnadel bzw. des magnetischen Ankers insbesondere während des Öffnungsvorgangs und/oder des Schließvorgangs bekannt ist.
Der zum Betrieb eines einen Spulenantrieb aufweisenden
Kraftstoffinj ektors , welche in diesem Dokument auch als Spu¬ leninjektor bezeichnet wird, benötigte Spulenstrom wird ty¬ pischerweise durch eine geeignete Stromregler Hardware zur Verfügung gestellt. Der sich einstellende zeitliche Stromverlauf durch die Spule des Spulenantriebs ist dabei unter anderem von der Induktivität und dem elektrischen Widerstand der Spule abhängig. Der elektrische Widerstand setzt sich aus dem ohmschen Widerstand der Wicklung (en) der Spule und dem Widerstand des (ferro) magnetischen Materials des Spuleninjektors zusammen.
Wirbelströme, die aufgrund von magnetischen Flussänderungen im ferromagnetischen Material fließen werden durch den endlichen elektrischen Widerstand des (ferro) magnetischen Materials gedämpft .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, möglichst ohne einen zusätzlichen apparativen Aufwand das tatsächliche Bewegungsverhalten eines Kraftstoffinj ektors zu charakterisieren .
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorlie¬ genden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spu¬ lenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das be- schriebene Verfahren weist auf (a) ein Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem Test-Spannungsprofil, welches in¬ nerhalb eines vorbestimmten Test-Zeitfensters eine zumindest annähernd konstante Test-Spannung aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geschlossen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geöffnet ist, bewegt, (b) ein Messen des zeitlichen Verlaufs der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms innerhalb des Test-Zeitfensters, (c) ein Identifizieren zumindest eines charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke, (d) ein Ermitteln einer Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des identifizierten charakteristischen Merkmals, und (e) ein Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des
Kraftstoffinj ektors , welches sich bei einer Beaufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil ergibt, als Funktion der ermittelten Zeitdifferenz. Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich beim Betrieb des Kraftstoff- oder Spuleninjektors die Induktivität der Spule des Spulenantriebs des Injektors zu Beginn der Öffnungsphase (= der magnetische Anker beginnt zu einem Zeitpunkt OPP_l sich aus seiner Schließposition in Richtung seiner Öffnungsposition zu bewegen) und am Ende der Öffnungsphase (= der magnetische Anker hat zu einem Zeitpunkt OPP_2 seine Öffnungsposition erreicht) ändert. Dieses Bewegungsverhalten ist im zeitlichen Verlauf des durch den Spuleninjektor fließenden Stromes, welcher aufgrund der Induktivität der Spule in erster Näherung einen sich in Richtung eines Sättigungswertes expo- nentiell ansteigenden Verlauf aufweist, anhand des beschriebenen charakteristischen Merkmals erkennbar. Der Erfinder des beschriebenen Verfahrens hat herausgefunden, dass das charakteristische Merkmal, welches beispielsweise ein Knick in dem ansonsten stetig ansteigenden Verlauf sein kann, umso stärker ausgeprägt ist, je niedriger die an der Spule angelegte Spannung ist. Da eine niedrige Spulenspannung jedoch i. Allg. zu einem langsamen Stromanstieg und damit auch zu einem langsameren Öffnen des Spuleninjektors führt, wird der Spulenantrieb erfin¬ dungsgemäß in dem Test-Zeitfenster mit einer konstanten
Test-Spannungspegel und nicht wie üblich mit einem eine Boost- bzw. Verstärkungsphase aufweisenden Spannungsprofil beauf¬ schlagt, welches zwar für eine erwünschte schnelle Öffnung des Spuleninjektors sorgt, welches jedoch ein Erkennen des cha¬ rakteristischen Merkmals schwierig oder sogar unmöglich macht.
Das Standardserien-Spannungsprofil kann insbesondere einen zeitlichen Spannungsverlauf aufweisen, bei dem zunächst während einer Verstärkungsphase eine Verstärkungsspannung an die Spule angelegt wird, um eine beschleunigte Bewegung des Magnetankers des Spulenantriebs von der Schließposition in die Öffnungs¬ position zu gewährleisten. Nach der Verstärkungsphase kann insbesondere eine sog. Freilaufphase folgen, während der keine Spannung oder lediglich eine im Vergleich zur Verstärkungsspannung deutlich kleinere Batteriespannung an die Spule angelegt wird. Der Magnetanker kann je nach spezifischer Anwendung seine Öffnungsposition bereits in der Verstärkungsphase oder auch erst in der Freilaufphase erreichen. Nach der Freilaufphase folgt typischerweise eine sog. Haltephase, innerhalb welcher der Magnetanker in seiner Öffnungsposition gehalten wird. In der Haltephase wird eine Haltespannung an die Spule angelegt. Dabei kann ein effektiver Haltespannungspegel durch eine
Pulsweitenmodulation erreicht werden, welcher eine Vielzahl von Haltepulsen aufweist, so dass sich ein vorgegebener Haltestrom mit einem unteren Halteniveau und einem oberen Halteniveau einstellt .
Anschaulich gesprochen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren versucht, anhand des Öffnungsverhaltens des Spuleninjektors unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils Informationen über die Geschwindigkeit des Öffnungsvorgangs zu erhalten, welche dann für eine Vorhersage der Geschwindigkeit des Öffnungs¬ vorgangs unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils verwendet wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein Spu¬ leninjektor, welcher sich unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils im Vergleich zu anderen Spuleninjektoren nur langsam öffnet, auch unter einer realen Ansteuerung ein vergleichsweise langsames Öffnungsverhalten zeigt. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für einen bestimmten Spuleninjektor, der sich unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils im Vergleich zu anderen Spuleninjektoren relativ schnell öffnet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das charakteristische Merkmal für das Erreichen der Öffnungsposition indikativ. Dies hat den Vorteil, dass mit dem beschriebenen Verfahren das Erreichen eines Zustandes des Spuleninjektors erkannt werden kann, welches im besonderen Maße charakteristisch für das Öffnungsverhalten des Spuleninjektors ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Identifizieren zumindest eines weiteren charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke, und (b) ein Ermitteln einer weiteren Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des Weiteren identifizierten charakteristischen Merkmals. Dabei wird das zeitliche Öffnungsverhalten des Kraftstoffinj ektors , welches sich bei einer Beaufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil ergibt, zusätzlich als Funktion der ermittelten weiteren Zeitdifferenz bestimmt .
Die Verwendung des Weiteren charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke während des Test-Zeitfensters hat den Vorteil, dass das Öffnungsverhalten des Spuleninjektors unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils besonders genau ermittelt werden kann. Dies ermöglicht wiederum eine besonders genaue Bestimmung zeitlichen Öffnungsverhaltens des Spulen- oder Kraftstoffinj ektors unter realen Bedingungen mit dem genannten Standardserien-Spannungsprofil.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das weitere charakteristische Merkmal für das Verlassen der
Schließposition indikativ. Dies hat den Vorteil, dass mit dem beschriebenen Verfahren ein weiterer Zeitpunkt bestimmt werden kann, welcher im besonderen Maße für das Öffnungsverhalten des Spuleninjektors charakteristisch ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Test-Spannung einen Pegel auf, welcher kleiner ist als oder welcher gleich groß ist wie der Spannungspegel einer Batterie des Kraftfahrzeugs. Dies hat den Vorteil, dass der
Test-Spannungspegel auch im realen Betrieb des Kraftfahrzeugs einen genau definierten Wert haben kann, welche eine besonders genaue Bestimmung des Bewegungsverhaltens unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils gewährleistet. Insbesondere ein Pegel der Test-Spannung, welche um einen gewissen Betrag (z.B. 1, 2 oder 3 Volt) kleiner ist als die Batteriespannung und welcher in bekannter Weise aus der Batteriespannung unter Verwendung eines eine feste Ausgangsspannung liefernden Spannungswandler erzeugt wird, hat den Vorteil, dass der Pegel der Test-Spannung sogar bei einer schwankenden Batteriespannung konstant gehalten werden kann. Damit ist die Genauigkeit des beschriebenen Verfahrens unabhängig von der aktuellen Batteriespannung. Schwankende Batteriespannungspegel, die sich innerhalb akzeptabler Grenzen bewegen, führen somit nicht zu einer Verschlechterung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Öffnungsverhaltens.
Die beschriebene Test-Spannung kann zum Beispiel mittels einer 9V Hilfswicklung auf einem in einem Motorsteuergerät integrierten DC/DC-Wandler erzeugt werden. Diese Test-Spannung zeichnet sich dann dadurch aus, dass sie auch bei einer schwankenden Batteriespannung in sehr guter Näherung konstant bleibt. Da die Test-Spannung somit prinzipiell kleiner ist als die zur Verfügung stehende Batteriespannung wird somit beim Betrieb des Spuleninjektors mit dieser konstanten Test-Spannung der zeitliche Stromverlauf zu einer ausgeprägten Erkennung der beiden charakteristischen Merkmale führen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das charakteristische Merkmal und/oder das weitere charakteris¬ tische Merkmal ein Wendepunkt in dem zeitlichen Verlauf der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms innerhalb des Test-Zeitfensters. Dies hat den Vorteil, dass bereits kleine mit den bloßen Augen nur schwer erkennbare charakteristische Merkmale in dem zeitlichen Verlaufs der Stromstärke identifiziert werden können. Dabei können insbe- sondere geeignete mathematische Verfahren zur Kurvenanalyse verwendet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass insbesondere bei verrauschten Messwerten für den zeitlichen Verlauf der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms innerhalb des Test- Zeitfensters der Wendepunkt des charakteristischen Merkmals und/oder der weitere Wendepunkt des weiteren charakteristischen Merkmals auch anhand einer Ausgleichskurve identifiziert werden kann bzw. können, welche den verrauschten Verlauf der Stromstärke beschreibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Korrelation zwischen einem zeitlichen
Test-Öffnungsverhalten und einem zeitlichen Standardse- rien-Öffnungsverhalten eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebene Korrelations- bestimmungsverfahren weist auf (a) ein Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem Test-Spannungsprofil, welches in- nerhalb eines vorbestimmten Test-Zeitfensters eine konstante Test-Spannung aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geschlossen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geöffnet ist, bewegt, (b) ein Messen des zeitlichen Verlaufs einer Test-Kraftstoff-Durchflussrate durch den Kraftstoff¬ injektor während des Test-Zeitfensters, (c) ein Ermitteln einer ersten zeitlichen Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Test-Zeitfensters und dem Zeitpunkt des Erreichens einer maximalen Test-Kraftstoff-Durchflussrate, (d) ein Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil, (e) ein Messen des zeitlichen Verlaufs einer Standardse¬ rien-Kraftstoff-Durchflussrate durch den Kraftstoffinj ektor unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils, (f) ein Ermitteln einer zweiten zeitlichen Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Standardserien-Spannungsprofils und dem Zeitpunkt des Erreichens einer maximalen Standardse- rien-Kraftstoff-Durchflussrate, und (g) ein Bestimmen der
Korrelation zwischen dem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten anhand eines Vergleichs zwischen der ersten zeitlichen Verzögerung und der zweiten zeitlichen Verzögerung.
Auch dem beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der Korrelation zwischen dem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Öffnungsverhalten des Kraftstoffinj ektors unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils wichtige Informationen über die Geschwindigkeit bzw. die Dynamik des Öffnungsvorgangs liefern kann, welches derselbe Kraftstoffinj ektor unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils zeigt. Dabei wird davon aus¬ gegangen, dass ein Kraftstoff- oder Spuleninjektor, welcher sich unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils im Vergleich zu anderen Injektoren nur langsam öffnet, auch bei einer realen Ansteuerung mit dem Standardserien-Spannungsprofil ein ver¬ gleichsweise langsames Öffnungsverhalten zeigt. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für einen Injektor, der sich unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils im Vergleich zu anderen Injektoren relativ schnell öffnet.
Wie bereits oben ausführlich erläutert, kann das Standard¬ serien-Spannungsprofil insbesondere eine Verstärkungsphase, eine nachfolgende Freilaufphase und ein spätere Haltephase aufweisen .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kor- relationsbestimmungsverfahren ferner auf (a) ein Ermitteln einer weiteren ersten zeitlichen Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Test-Zeitfensters und dem Zeitpunkt zu dem erstmalig eine von Null verschiedene Test-Kraftstoff-Durch¬ flussrate auftritt, und (b) ein Ermitteln einer weiteren zweiten zeitlichen Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Standardserien-Spannungsprofils und dem Zeitpunkt, zu dem erstmalig eine von Null verschiedene Standardserien-Kraftstoff- Durchflussrate auftritt. Dabei wird die Korrelation zwischen dem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten ferner anhand eines Vergleichs zwischen der weiteren ersten zeitlichen Verzögerung und der weiteren zweiten zeitlichen Verzögerung bestimmt. Die beschriebene Bestimmung der Korrelation anhand von zwei Paaren von zeitlichen Verzögerungen hat den Vorteil, dass eine besonders genaue Beziehung zwischen dem Öffnungsverhalten unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils und dem Öffnungsverhalten unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofil bestimmt werden kann. Damit kann im realen Betrieb des Kraftstoffinj ektors basierend auf einer zwischenzeitlichen Beaufschlagung des Kraftstoffinj ektors mit dem Test-Spannungsprofil und den weiteren Schritten des oben beschriebenen Verfahrens zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraftstoffinj ektors und der genannten Kor- relation zwischen dem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten das zu erwartende tatsächlich Öffnungsverhalten des Kraftstoffinj ektors unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils besonders genau bestimmt werden.
Der Zeitpunkt, zu dem erstmalig eine von Null verschiedene Kraftstoff-Durchflussrate auftrifft, definiert dabei den Beginn der jeweiligen Öffnungsphase des Injektors unter dem Einfluss des Test- bzw. unter dem Einfluss des Standardserien-Ansteuer- profils.
Anschaulich ausgedrückt kann die beschriebene Korrelation zwischen dem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten, welche insbesondere in einem Motorprüfstand, welcher eine genaue Erfassung der
Kraftstoff-Durchflussraten erlaubt, dazu verwendet werden, das zu erwartende Öffnungsverhalten des jeweiligen Kraftstoffinjektors nicht nur qualitativ in Relation zu anderen Kraft- Stoffinj ektoren sondern auch quantitativ zu beschreiben.
Insbesondere kann das zu erwartende Öffnungsverhalten des betreffenden Kraftstoffinj ektors anhand des genauen Zeitpunkts des Beginns der Öffnungsphase (= der magnetische Anker beginnt zu einem Zeitpunkt OPP_l sich aus seiner Schließposition in Richtung seiner Öffnungsposition zu bewegen) und des genauen Zeitpunkts des Endes der Öffnungsphase (= der magnetische Anker hat zu einem Zeitpunkt OPP_2 seine Öffnungsposition erreicht) quantitativ bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ansteuern eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoff¬ injektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebene Ansteuerverfahren weist auf (a) ein Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraft¬ stoffinj ektors nach einer Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens und (b) ein Anpassen der elektrischen Ansteuerung des Kraftstoffinj ektors basierend auf dem bestimmten zeitlichen Öffnungsverhalten so dass mit einem Einspritzvorgang eine vorbestimmte Menge an Kraftstoff injiziert wird.
Dem beschriebenen Ansteuerverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das oben erläuterte Verfahren zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors dazu verwendet werden kann, (a) das zu erwartende tatsächliche Bewegungsverhalten eines Magnetankers des Kraftstoffinj ektors unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils zu bestimmen, (b) basierend auf dem bestimmten Bewegungsverhalten die tatsächliche
Kraftstoff-Einspritzmenge zu ermitteln und (c) für einen nachfolgenden Einspritzvorgang unter dem Einfluss eines
Standardserien-Spannungsprofils die elektrische Ansteuerung des Kraftstoffinj ektors derart anzupassen, dass die Kraft¬ stoff-Einspritzmenge möglichst genau einer für einen bestimmten Betriebszustand vorgegebenen Sollmenge entspricht. Mit dem beschriebenen Ansteuerverfahren kann die Mengengenauigkeit des Kraftstoffinj ektors insbesondere bei kleinen Mengen erheblich verbessert werden und damit ein wichtiger Beitrag für einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder für reduzierte Schadstoffemissionen geleistet werden.
Die beschriebene Anpassung der elektrischen Ansteuerung des Spulen- oder Kraftstoffinj ektors kann dabei insbesondere durch die oben im Detail erläuterte Korrelation zwischen dem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien- Öffnungsverhalten des Kraftstoffinj ektors berechnet oder be¬ stimmt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) eine Stromregelungs¬ einrichtung zum Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem Test-Spannungsprofil, welches innerhalb eines vorbestimmten
Test-Zeitfensters eine konstante Test-Spannung aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geschlossen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher der
Kraftstoffinj ektor vollständig geöffnet ist, bewegt, (b) eine Messeinrichtung zum Messen des zeitlichen Verlaufs der
Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms innerhalb des Test-Zeitfensters, und (c) eine Daten¬ verarbeitungseinrichtung zum (cl) Identifizieren zumindest eines charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke, (c2) Ermitteln einer Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des identifizierten charakteristischen Merkmals, und (c3) Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraftstoffinj ektors , welches sich bei einer Beaufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil ergibt, als Funktion der ermittelten Zeitdifferenz. Auch der beschriebenen Vorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass anhand des Öffnungsverhaltens des Kraftstoff¬ injektors unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils In¬ formationen über die Geschwindigkeit des Öffnungsvorgangs gewonnen werden können, welche dann für eine Vorhersage der Geschwindigkeit des Öffnungsvorgangs unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils verwendet werden können. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein Kraftstoff- bzw. Spuleninjektor, welcher sich unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils im Vergleich zu anderen Spuleninjektoren nur langsam öffnet, auch unter einer realen Ansteuerung ein vergleichsweise langsames Öffnungsverhalten zeigt. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für einen Injektor, der sich unter dem Einfluss des Test-Spannungsprofils im Vergleich zu anderen Spuleninjektoren relativ schnell öffnet. Von dem Erfinder wurde ferner erkannt, dass das beschriebene charakteristische Merkmal, welches beispielsweise ein Knick in dem ansonsten stetig an¬ steigenden Verlauf sein kann, umso stärker ausgeprägt ist, je niedriger die an der Spule angelegte Spannung ist. Da eine niedrige Spulenspannung jedoch i. Allg. zu einem langsamen Stromanstieg und damit auch zu einem langsameren Öffnen des Spuleninjektors führt, wird der Spulenantrieb erfindungsgemäß in dem Test-Zeitfenster mit einer konstanten Test-Spannungspegel und nicht wie üblich mit einem eine Boost- bzw. Verstärkungsphase aufweisenden Spannungsprofil beaufschlagt, welches zwar für eine erwünschte schnelle Öffnung des Spuleninjektors sorgt, welches jedoch ein Erkennen des charakteristischen Merkmals schwierig oder sogar unmöglich macht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Computerprogramm ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des Verfahrens zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors eingerichtet . Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Com¬ puterprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Pro¬ gramm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen .
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blue-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher oder Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände be¬ schrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen des Öffnungsverhaltens eines Kraftstoffinj ektors .
Figur 2 zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung den zeitlichen Verlauf eines an einen Spuleninjektor angelegten Test-Spannungsprofils und den Verlauf der resultierenden Stromstärke, welche durch den Spulenantrieb des Spuleninjektors fließt.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung von typischen
Kraftstoff-Durchflussraten durch einen Kraftstoffinjektor, der in einem Motor-Teststand (a) mit einem eine Verstärkungsphase aufweisenden Standardse¬ rien-Spannungsprofil bzw. (b) mit einem einen Puls mit einer konstanten Testspannung aufweisenden
Test-Spannungsprofil beaufschlagt wird.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufs der
Stromstärke durch einen Spuleninjektor, welcher ab einem Zeitpunkt t=0 mit einer konstanten Test-Spannung be- aufschlagt wird.
Figur 5 zeigt eine Vorsteuerkennlinie zum optimierten Ansteuern eines Spuleninjektors.
Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten der Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder mit einem anderen Bezugszeichen versehen sind, welches sich lediglich in seiner ersten Ziffer von dem Bezugszeichen eines (funktional) entsprechenden Merkmals oder einer (funktional) entsprechenden Komponente unterscheidet. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend be- schriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte
Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dar- gestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen des Öffnungsverhaltens bzw. der Öffnungsdynamik eines Kraftstoffin- jektors. Bei dem nicht dargestellten Kraftstoffinj ektor handelt es sich um einen herkömmlichen Kraftstoffinj ektor, welcher in bekannter Weise einen Spulenantrieb mit einer Magnetspule aufweist. Durch eine geeignete Erregung der Magnetspule wird ein Magnetfeld erzeugt, welches einen Magnetanker des Spulenantriebs entlang einer Verschiebeachse bewegt. Mit dem Magnetanker ist eine Nadel des Kraftstoffinj ektors verbunden, welche abhängig von ihrer Position eine Öffnung des Kraftstoffinj ektors schließt oder zum Zwecke einer Kraftstoffeinspritzung für eine gewisse Zeit frei gibt.
Die Vorrichtung 100 weist eine Stromregelungseinrichtung 102, eine Messeinrichtung 104 und eine Datenverarbeitungseinrichtung 106 auf. Beim Betrieb des Kraftstoffinj ektors wird mittels der Stromregelungseinrichtung 102 der Spulenantriebs mit einem Test-Spannungsprofil beaufschlagt, welches innerhalb eines vorbestimmten Test-Zeitfensters eine konstante Test-Spannung aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geschlossen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher der Kraftstoffinjektor vollständig geöffnet ist, bewegt. Mittels der Messeinrichtung 104 wird zumindest innerhalb des Test-Zeitfensters der zeitliche Verlauf der Stromstärke des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms gemessen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 140, welche insbesondere in einem Motorsteuergerät mittels geeigneter Hardware und/oder mittels Software realisiert sein kann, dient (a) dem Identi¬ fizieren zumindest eines charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke, (b) dem Ermitteln einer Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des identifizierten charakteristischen Merkmals, und (c) dem Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraftstoffinj ektors , welches sich bei einer Be¬ aufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardse- rien-Spannungsprofil ergibt, als Funktion der ermittelten Zeitdifferenz .
Figur 2 zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung den zeitlichen Verlauf eines an einen Spuleninjektor angelegten Test-Spannungsprofils und den Verlauf der resultierenden
Stromstärke, welche durch den Spulenantrieb des Spuleninjektors fließt. In dem Diagramm von Figur 2 ist auf der Abszisse die Zeit t in der Einheit Millisekunden aufgetragen. Auf der Ordinate ist für die mit "U" bezeichnete Messkurve die an dem Spuleninjektor bzw. an der Spule des Spulenantriebs des Spuleninjektors an¬ gelegte Spannung in der Einheit 20 Volt aufgetragen. Für die mit "I" bezeichnete Messkurve ist auf der Ordinate die durch den Spuleninjektor bzw. durch die Spule des Spulenantriebs des Spuleninjektors fließende Stromstärke in der Einheit 2 Ampere aufgetragen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Nullpunkt für den Injektorstrom I gegenüber dem Nullpunkt für die
Injektorspannung U verschoben.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, zeigt das mit U bezeichnete Test-Spannungsprofil einen einfachen Verlauf, bei dem zu einem Zeitpunkt von ca. 0,8 ms ein Spannungspuls angelegt wird, welcher innerhalb eines Test-Zeitfensters von ca. 0,8 ms bis ca. 8,8 ms einen zumindest annähernd konstanten Spannungspegel von ca. 10 Volt annimmt. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Spannungspegel aus einer Batteriespannung mittels einer bekannten Spannungsreduzierung erhalten, so dass dieser Spannungspegel auch bei (geringfügigen) Schwankungen der Batteriespannung immer den festen Spannungspegel von ca. 10 Volt annimmt .
Während innerhalb des Test-Zeitfensters die zumindest annähernd konstante Test-Spannung angelegt ist, steigt aufgrund der Induktivität der Spule der Spulenstrom nicht stufenartig sondern in Richtung eines Sättigungswertes von ca. 6A exponentiell an. In diesem exponentiellen Anstieg sind jedoch zwei Wendepunkte oder Knicks vorhanden, welche als (charakteristische) Merkmale
1 und 2 bezeichnet sind. Die physikalische Ursache des Auftretens dieser Merkmale besteht in den relativ abrupten Änderungen der
Induktivität der (Magnet) Spule des Spuleninjektors (a) zu dem Zeitpunkt des Beginns der Öffnungsphase des Spuleninjektors (der magnetische Anker beginnt sich aus seiner Schließposition in Richtung seiner Öffnungsposition zu bewegen) und (b) zu dem Zeitpunkt des Endes der Öffnungsphase des Spuleninjektors (der magnetische Anker erreicht gerade seine Öffnungsposition) .
Es wird darauf hingewiesen, dass die beiden (charakteristischen) Merkmale 1 und 2 umso stärker ausgeprägt ist, je niedriger die an der Spule angelegte Test-Spannung ist. Um die Merkmale 1 und
2 durch eine geeignete Auswerteeinrichtung und/oder Auswerteprozedur zuverlässig detektieren zu können, sollte die Test-Spannung auf alle Fälle deutlich kleiner sein als eine Verstärkungsspannung, welche beim gewöhnlichen Betrieb des Spuleninjektors zum Zwecke einer möglichst schnellen Öffnung des Spuleninjektors angelegt wird. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Test-Spannung durch eine bekannte Spannungsreduzierung auf ein etwas niedrigeres Niveau als die Batteriespannung abgesenkt, so dass die Test-Spannung sogar bei einer geringfügigen Schwankung der Batteriespannung noch zumindest annähernd konstant bleibt. , 0
Durch ein Strommessverfahren wie beispielsweise einer analogen Erfassung des Stromwertes über einen Analog/Digitalwandler eines MikroControllers auf einem Motorsteuergerät ist es möglich in der Testpulsphase die beiden charakteristischen Merkmale 1 und 2 mit einem geeigneten Softwarealgorithmus zu bestimmen.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine Detektion der beiden charakteristischen Merkmale 1 und 2 bei der Beaufschlagung des Spuleninjektors mit einem üblichen Standardserien-Spannungs¬ profils in der Regel nicht möglich ist, da das für einen regulären Betrieb des Spuleninjektors notwendige Standard¬ serien-Spannungsprofil typischerweise aus einer mittels einer sogenannten Boostspannung erzeugten Boostphase und einer sich zeitlich anschließenden Holdphase besteht, die in der Regel mittels der Batteriespannung betrieben wird. Der Beginn des Öffnens des Spuleninjektors befindet sich typischerweise zeitlich im Bereich Boostphase. Das Ende des Öffnens des Spuleninjektors befindet sich typischerweise kurz nach der Boostphase, in dem Bereich der sogenannten Freilaufphase . Während der Boostphase ist der zeitliche Stromgradient stark positiv. Die sich anschließende Freilaufphase zeigt typi¬ scherweise einen negativen hohen Stromgradienten. Aus diesem Grund ist die Erkennung der beiden charakteristischen Merkmale 1 und 2 vor dem Hintergrund eines regulären Standardse¬ rien-Stromprofils mit starken Stromänderungen in der Regel nicht möglich.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung von typischen Kraftstoff-Durchflussraten durch einen Kraftstoffinj ektor, der in einem Motor-Teststand (a) mit einem eine Verstärkungsphase aufweisenden Standardserien-Spannungsprofil bzw. (b) mit einem einen Puls mit einer konstanten Testspannung aufweisenden Test-Spannungsprofil beaufschlagt wird. Mit dem Bezugszeichen 310 ist ein Standardserien-Stromprofil bezeichnet, welches sich aus einer Beaufschlagung des Spu¬ leninjektors mit einem eine Boostphase aufweisenden Stan¬ dardserien-Spannungsprofils ergibt. Die Boostphase beginnt dabei zum Zeitpunkt Null (Schnittpunkt zwischen Ordinate und Abszisse) . Mit dem Bezugszeichen 312 ist die zeitliche Ab¬ hängigkeit der resultierenden Kraftstoff-Durchflussrate be¬ zeichnet. Wie aus Figur 3 ersichtlich, beginnt zu einem Zeitpunkt OPP_l_N der Kraftstoffdurchfluss . Daher markiert der Zeitpunkt OPP_l_N den Beginn der Ankerbewegung des Spuleninjektors von seiner Schließposition in Richtung seiner Öffnungsposition. Wie ferner aus Figur 3 ersichtlich, erreicht zu einem Zeitpunkt OPP_2_N der Kraftstoffdurchfluss seinen maximalen Wert. Daher markiert der Zeitpunkt OPP_2_N das Ende der Ankerbewegung des Spuleninjektors von seiner Schließposition in seine Öffnungsposition .
Mit dem Bezugszeichen 320 ist ein Test-Stromprofil bezeichnet, welches sich aus einer Beaufschlagung des Spuleninjektors mit einer zumindest annähernd konstanten Test-Spannung ergibt. Der Beginn des Anlegens der Test-Spannung erfolgt ebenfalls zum Zeitpunkt Null. Mit dem Bezugszeichen 322 ist die zeitliche Abhängigkeit der resultierenden Kraftstoff-Durchflussrate unter dem Einfluss des Test-Stromprofils bezeichnet. Wie aus Figur 3 ersichtlich, beginnt zu einem Zeitpunkt OPP_l_T der Kraftstoff-Durchfluss und der Zeitpunkt OPP_l_T markiert somit den Beginn der Ankerbewegung des Spuleninjektors von seiner Schließposition in Richtung seiner Öffnungsposition. Wie ferner aus Figur 3 ersichtlich, erreicht zu einem Zeitpunkt OPP_2_T der Kraftstoffdurchfluss seinen maximalen Wert. Dieser Zeitpunkt markiert daher das Erreichen der Öffnungsposition des magnetischen Ankers des Spuleninjektors. Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass man durch Messungen an einem dafür geeigneten Motor-Prüfstand die zeitlichen Korrelationen At_OPP_l und At_OPP_2 zwischen den beiden Ereignissen vom Standardserien-Stromprofil (OPP_l_N und OPP_2_N) bzw.
Test-Stromprofil (OPP_l_T und OPP_2_T) auf einfache Weise bestimmen kann. Diese Korrelationen können dann im realen Betrieb des Kraftstoffinj ektors dazu verwendet werden, um den Kraft¬ stoffinj ektor auf optimierte Weise anzusteuern. Dabei wird im realen Betrieb des Kraftstoffinj ektors von Zeit zu Zeit ein Test-Spannungsprofil an die Spule des Kraftstoffinj ektors angelegt. Zeigt der Kraftstoffinj ektor dann gegenüber einem am Motor-Prüfstand vermessenen Kraftstoffinj ektor desselben Typs ein vergleichsweise langsames Öffnungsverhalten, dann wird davon ausgegangen, dass der Kraftstoffinj ektor auch unter einer realen Ansteuerung (mit einer Verstärkungsphase) ein vergleichsweise langsames Öffnungsverhalten zeigt. Die Ansteuerung des
Kraftstoffinj ektors wird dann hin zu etwas früheren Zeiten verschoben, um eine genaue Mengenanpassung für jeden Ein- spritzpuls zu haben. Entsprechendes gilt für einen sich besonders schnell öffnenden Kraftstoffinj ektor, bei dem dann in entsprechender Weise die elektrische Ansteuerung im Vergleich zu langsameren Kraftstoffinjektoren etwas später erfolgen kann, um die gleiche Einspritzmenge zu erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass neben der Injektorspannung U und der Injektor-Induktivität L auch die Temperatur T der Spule des Kraftstoffinj ektors einen weiteren Einfluss auf den sich einstellenden Injektorstrom I hat. Der Temperatureinfluss ergibt sich aus dem ohmschen Spulenwiderstand R(T), dessen Einfluss auf den Injektorstrom I schematisch in Figur 4 dargestellt ist.
In Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufs der Stromstärke durch einen Spuleninjektor, welcher ab einem Zeitpunkt t=0 (Schnittpunkt der Abszisse mit der Ordinate) mit einer konstanten Test-Spannung beaufschlagt wird. Mit dem Bezugszeichen 450 ist ein zeitlicher Stromverlauf durch einen realen Spuleninjektor bezeichnet, welcher sowohl eine gewisse Induktivität als auch einen gewissen (temperaturabhängigen) elektrischen Widerstand aufweist. Mit dem Bezugszeichen 452 ist ein zeitlicher Stromverlauf durch einen imaginären Spuleninjektor bezeichnet, welcher lediglich einen elektrischen Widerstand aufweist. Der Spulenstrom I ergibt sich aus folgender Gleichung :
I = U / R(T)
Dabei ist U die an den Spuleninjektor angelegte konstante Spannung und R(T) ist der temperaturabhängige elektrische Widerstand. Da bei einer höheren Temperatur der elektrische Widerstand der Spule typischerweise ansteigt, verschiebt sich bei einer Temperaturerhöhung die horizontale Gerade 452 nach unten . Mit dem Bezugszeichen 454 ist ein zeitlicher Stromverlauf durch einen imaginären Spuleninjektor bezeichnet, welcher lediglich eine Induktivität aufweist. Der Spulenstrom I ergibt sich aus folgender Gleichung:
I = (U / L) · t
Dabei ist U erneut die an den Spuleninjektor angelegte konstante Spannung. L ist die Spuleninduktivität und t die Zeit.
Wie aus Figur 4 ersichtlich, wird der Verlauf 450 des realen Spuleninjektors für sehr kleine Zeiten durch die Kurve 452 und für sehr große Zeiten durch die Kurve 454 beschrieben.
Durch geeignete temperaturabhängige Vorsteuerkennlinien oder Vorsteuerkennfeider kann die Korrelation zwischen dem Beginn der Öffnungsbewegung eines Spuleninjektors unter dem Einfluss eines Test-Spannungsprofils und dem Beginn der Öffnungsbewegung eines Spuleninjektors unter dem Einfluss eines Standardse¬ rien-Spannungsprofils beschrieben werden. Entsprechendes gilt für die Korrelation zwischen dem Ende der Öffnungsbewegung eines Spuleninjektors unter dem Einfluss eines Test-Spannungsprofils und dem Ende der Öffnungsbewegung eines Spuleninjektors unter dem Einfluss eines Standardserien-Spannungsprofils. Damit kann dann im realen Betrieb des Kraftstoffinj ektors nach einer
zwischenzeitlichen Vermessung des Öffnungsverhaltens unter dem Einfluss eines Test-Spannungsprofils durch eine einfache Subtraktion der entsprechenden Zeitpunkte für ein Standardserien-Spannungsprofil der Beginn und das Ende der Öffnungs¬ bewegung bestimmt werden.
Figur 5 zeigt eine beispielhafte Vorsteuerkennlinie zum op- timierten Ansteuern eines Spuleninj ektors , welche die Zeitspanne At_OPP_X als Funktion der Temperatur des Spuleninjektors (Injektortemperatur) angibt. Dabei steht "X" entsprechend der in Figur 3 angegebenen Zeitspannen At_OPP_l und At_OPP_2 für 1 oder 2.
Durch die Kenntnis der Zeitpunkte für den Beginn und das Ende der Öffnungsbewegung des Spuleninjektors unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils kann durch eine geeignete Anpassung der Bestromungsdauer die Einspritzmenge genauer eingestellt werden. Ist dabei der Beginn der Öffnungsbewegung zeitlich verschoben, so kann dies durch eine entsprechende Verschiebung des
Strombeginns korrigiert werden. Ist das Ende der Öffnungs¬ bewegung zeitlich verschoben, so kann dies durch eine entsprechende Verschiebung des Stromendes korrigiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die aufzuprägende Korrektur von weiteren physikalischen Systemparametern wie z.B. der
Kraftstofftemperatur, dem Abstand zur vorherigen Einspritzung, etc. abhängen kann. Diese Abhängigkeiten können nach ent- sprechenden Messungen in einem Motor-Prüfstand ebenfalls in geeigneten Vorsteuerkennlinien oder -Vorsteuerkennfeidern abgelegt oder ggf. auch durch ein Model beschrieben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, das Verfahren aufweisend
Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem
Test-Spannungsprofil (U) , welches innerhalb eines vorbestimmten Test-Zeitfensters eine zumindest annähernd konstante
Test-Spannung aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geschlossen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geöffnet ist, bewegt,
Messen des zeitlichen Verlaufs der Stromstärke (I) des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms innerhalb des
Test-Zeitfensters,
Identifizieren zumindest eines charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke (I), Ermitteln einer Zeitdifferenz (OPP_2_T) zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des identifizierten charakteristischen Merkmals, und
Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraft¬ stoffinj ektors , welches sich bei einer Beaufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil ergibt, als Funktion der ermittelten Zeitdifferenz (OPP_2_T) .
2. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei
das charakteristische Merkmal für das Erreichen der Öff- nungsposition indikativ ist.
3. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend
Identifizieren zumindest eines weiteren charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke ( I ) , und Ermitteln einer weiteren Zeitdifferenz (OPP_l_T) zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des Weiteren identifizierten charakteristischen Merkmals,
wobei das zeitliche Öffnungsverhaltens des Kraftstoffinj ektors , welches sich bei einer Beaufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil ergibt, zusätzlich als Funktion der ermittelten weiteren Zeitdifferenz (OPP_l_T) bestimmt wird.
4. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei
das weitere charakteristische Merkmal für das Verlassen der Schließposition indikativ ist.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Test-Spannung einen Pegel aufweist, welcher kleiner ist als oder welcher gleich groß ist wie der Spannungspegel einer Batterie des Kraftfahrzeugs.
6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das charakteristische Merkmal und/oder das weitere charakte¬ ristische Merkmal ein Wendepunkt in dem zeitlichen Verlauf der Stromstärke (I) des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms innerhalb des Test-Zeitfensters ist.
7. Verfahren zum Bestimmen einer Korrelation zwischen einem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und einem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, das Verfahren aufweisend
Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem
Test-Spannungsprofil (U) , welches innerhalb eines vorbestimmten Test-Zeitfensters eine konstante Test-Spannung aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließpo¬ sition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig ge- schlössen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher der
Kraftstoffinj ektor vollständig geöffnet ist, bewegt, Messen des zeitlichen Verlaufs einer
Test-Kraftstoff-Durchflussrate (322) durch den Kraftstoffin- jektor während des Test-Zeitfensters,
Ermitteln einer ersten zeitlichen Verzögerung (OPP_2_T) zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Test-Zeitfensters und dem Zeitpunkt des Erreichens einer maximalen
Test-Kraftstoff-Durchflussrate,
Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem Standardse¬ rien-Spannungsprofil,
Messen des zeitlichen Verlaufs einer Standardse¬ rien-Kraftstoff-Durchflussrate (312) durch den Kraftstoffin- jektor unter dem Einfluss des Standardserien-Spannungsprofils,
Ermitteln einer zweiten zeitlichen Verzögerung (OPP_2_N) zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Standardse- rien-Spannungsprofils und dem Zeitpunkt des Erreichens einer maximalen Standardserien-Kraftstoff-Durchflussrate, und
Bestimmen der Korrelation zwischen dem zeitlichen
Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten anhand eines Vergleichs zwischen der ersten zeitlichen Verzögerung (OPP_2_T) und der zweiten zeitlichen Verzögerung (OPP_2_N) .
8. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, ferner aufweisend Ermitteln einer weiteren ersten zeitlichen Verzögerung (OPP_l_T) zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des
Test-Zeitfensters und dem Zeitpunkt zu dem erstmalig eine von
Null verschiedene Test-Kraftstoff-Durchflussrate auftritt, und Ermitteln einer weiteren zweiten zeitlichen Verzögerung
(OPP_l_N) zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Standardse- rien-Spannungsprofils und dem Zeitpunkt, zu dem erstmalig eine von Null verschiedene Standardserien-Kraftstoff-Durchflussrate auftritt,
wobei
die Korrelation zwischen dem zeitlichen Test-Öffnungsverhalten und dem zeitlichen Standardserien-Öffnungsverhalten ferner anhand eines Vergleichs zwischen der weiteren ersten zeitlichen Verzögerung (OPP_l_T) und der weiteren zweiten zeitlichen Verzögerung (OPP_l_N) bestimmt wird.
9. Verfahren zum Ansteuern eines einen Spulenantrieb aufwei¬ senden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, das Verfahren aufweisend
Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraft- stoffinj ektors nach einem Verfahren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7,
Anpassen der elektrischen Ansteuerung des Kraftstoffin- jektors basierend auf dem bestimmten zeitlichen Öffnungsverhalten so dass mit einem Einspritzvorgang eine vorbestimmte Menge an Kraftstoff injiziert wird.
10. Vorrichtung zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, die Vorrichtung (100) aufweisend
eine Stromregelungseinrichtung (102) zum Beaufschlagen des Spulenantriebs mit einem Test-Spannungsprofil, welches in¬ nerhalb eines vorbestimmten Test-Zeitfensters eine konstante Test-Spannung (U) aufweist, so dass sich ein Magnetanker des Spulenantriebs von einer Schließposition, in welcher der
Kraftstoffinj ektor vollständig geschlossen ist, in eine Öffnungsposition, in welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geöffnet ist, bewegt,
eine Messeinrichtung (104) zum Messen des zeitlichen Verlaufs der Stromstärke (I) des durch den Spulenantrieb fließenden Stroms innerhalb des Test-Zeitfensters, und
eine Datenverarbeitungseinrichtung (106) zum
(a) Identifizieren zumindest eines charakteristischen Merkmals in dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Stromstärke (I), (b) Ermitteln einer Zeitdifferenz (OPP_2_T) zwischen dem Beginn des Test-Zeitfensters und dem Auftreten des identifizierten charakteristischen Merkmals, und
(c) Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens des Kraft¬ stoffinj ektors , welches sich bei einer Beaufschlagung des Spulenantriebs mit einem Standardserien-Spannungsprofil ergibt, als Funktion der ermittelten Zeitdifferenz (OPP 2 T) .
11. Computerprogramm zum Bestimmen des zeitlichen Öffnungsverhaltens eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoff injektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei das Computerprogramm, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10024264B2 (en) 2013-07-24 2018-07-17 Continental Automotive Gmbh Determination of the point in time of a predetermined open state of a fuel injector

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205518B4 (de) * 2013-03-27 2023-08-10 Vitesco Technologies GmbH Ermittlung des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines Kraftstoffinjektors
DE102013206600B4 (de) * 2013-04-12 2015-08-06 Continental Automotive Gmbh Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine und Regelverfahren für ein solches Einspritzsystem
DE102013207555B3 (de) 2013-04-25 2014-10-09 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Einspritzmengenadaption
EP2796703B1 (de) 2013-04-26 2016-07-20 Continental Automotive GmbH Ventilanordnung für ein Einspritzventil und Einspritzventil
DE102013209077B4 (de) 2013-05-16 2019-06-06 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der elektrischen Ansteuerdauer eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine
DE102014202136B4 (de) * 2013-09-19 2019-03-07 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Betriebszuständen eines elektromagnetisch angetriebenen Gerätes
DE102014209587B4 (de) * 2014-05-20 2016-03-31 Continental Automotive Gmbh Charakterisierung eines Messkanals zum Vermessen eines Rückkopplungssignals, welches von einem sich in Betrieb befindenden Kraftstoff-Injektor generiert wird
DE102015207954B3 (de) * 2015-04-29 2016-06-16 Continental Automotive Gmbh Ermittlung eines Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines Kraftstoffinjektors
JP6581420B2 (ja) * 2015-07-31 2019-09-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置の制御装置
US10087866B2 (en) 2015-08-31 2018-10-02 Infineon Technologies Ag Detecting fuel injector timing with current sensing
DE102015219383B3 (de) 2015-10-07 2017-02-09 Continental Automotive Gmbh Bestimmung eines Zeitpunktes, zu welchem sich ein Kraftstoffinjektor in einem vorbestimmten Zustand befindet
DE102015219673B4 (de) 2015-10-12 2025-08-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Erkennen eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors
DE102016203182A1 (de) * 2016-02-29 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Luftspalts eines Magnetventilinjektors
DE102016205268B3 (de) * 2016-03-31 2017-06-08 Continental Automotive Gmbh Ermitteln von Einspritzparameterwerten für Kraftstoffinjektoren
DE102020213169B3 (de) * 2020-10-19 2022-02-03 Vitesco Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bewegungsdiagnose eines Ankers eines Magnetventils
DE102021208757A1 (de) 2021-08-11 2023-02-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Bestimmen einer charakteristischen Größe eines Magnetventils
DE102023210453A1 (de) * 2023-10-24 2025-04-24 Vitesco Technologies GmbH Verfahren, Steuerungsvorrichtung, Computerprogrammprodukt und Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4142996A1 (de) * 1991-12-24 1993-07-01 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum messen der mechanischen bewegung eines magnetventilankers, insbesondere von elektrisch gesteuerten einspritzanlagen
DE19736773A1 (de) * 1997-08-23 1999-02-25 Bosch Gmbh Robert Sensoranordnung zur Erfassung der Lage eines elektromagnetisch bewegten Ankers
DE10129153A1 (de) * 2001-06-16 2003-01-09 Festo Ag & Co Elektromagnetisches Ventil mit Haltestromabsenkung
US7430899B2 (en) * 2006-10-27 2008-10-07 Ford Motor Company Methods and systems for testing electromagnetically actuated fuel injectors
DE102007031552A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Ankers in einem Magnetventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Magnetventils mit einem Anker
DE102007063479A1 (de) * 2007-12-20 2008-11-20 Siemens Ag Verfahren und Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines eine Endlage eines Elektromagneten anzeigenden Signals
DE102009045307A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Ventils

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10024264B2 (en) 2013-07-24 2018-07-17 Continental Automotive Gmbh Determination of the point in time of a predetermined open state of a fuel injector

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DE102011076363B4 (de) 2015-08-20
WO2012159877A3 (de) 2013-03-07
DE102011076363A1 (de) 2012-11-29

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