WO2013041291A1 - Verfahren zum bestimmen eines werts eines zum wechseln eines schaltzustands eines druckregelventils erforderlichen stroms - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines werts eines zum wechseln eines schaltzustands eines druckregelventils erforderlichen stroms Download PDF

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Sebastien CHATELAIN
Andreas Sommerer
Markus Viereck
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Werts eines Stroms, der zum Wechseln eines Schaltzustands eines Druckregelventils (38) einer Kraftstoffförderanlage (20) erforderlich ist, bei dem der durch das Druckregelventil (38) fließende Strom ausgehend von einem Startwert hin zu einem Zielwert verändert und ein zeitlicher Verlauf (11) des Stroms untersucht wird, wobei der zum Wechseln des Schaltzustands erforderliche Wert erreicht ist, wenn der Verlauf (11) des Stroms eine Änderung der Steigung aufweist, wobei diese Änderung über eine erste zeitliche Ableitung (15) des Stroms detektiert wird.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN ZUM BESTIMMEN EINES WERTS EINES ZUM WECHSELN EINES SCHALTZUSTANDS EINES DRUCKREGELVENTILS ERFORDERLICHEN STROMS Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Werts eines Stroms, ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffförderanlage und eine Anordnung, die ein Steuergerät aufweist, das zum Bestimmen eines Werts eines Stroms ausgebildet ist. Stand der Technik
Einspritzanlagen, die einen Kraftstoffspeicher aufweisen und als Common-Rail- Einspritzsysteme bezeichnet werden, weisen zur Druckregelung zwei Steller auf, wobei eine Mengenregelung über eine Zumesseinheit (ZME) und eine Druckre- gelung über ein Druckregelventil (DRV) durchgeführt wird. Im Druckregelbetrieb über die Zumesseinheit kann das Druckregelventil rein gesteuert betrieben werden. Die Steuerung des Druckregelventils wird in dem Druckregelbetrieb derart ausgeführt, dass das Druckregelventil unter Einbeziehung aller relevanten Toleranzquellen geschlossen bleibt. Ist dies nicht sichergestellt, so ist durch die sich einstellende permanente Leckage am Druckregelventil eine unzulässige Aufheizung der Einspritzanlage sowie des Kraftstoffs und eine daraus resultierende Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs zu erwarten. Eine hohe Leckage kann durch Überwachungsfunktionen erkannt werden und es kann daraufhin ein Notfahrbetrieb durchgeführt werden.
Weiterhin führt der notwendige Toleranzvorhalt am Druckregelventil dazu, dass eine Einspritzanlage je nach Toleranzlage mit einem übermäßig hohen Öffnungsdruck am Druckregelventil zu betreiben ist. Dies kann sich in einem Fehlerfall, wie bspw. einer offen klemmenden Zumesseinheit, dadurch nachteilig aus- wirken, dass Drücke herrschen, die weitaus größer als ein nominaler Druck der
Einspritzanlage sind. Die in einem solchen Fehlerfall auftretenden Drücke dürfen nicht zu einem Ausfall der Einspritzanlage führen. Zu hohe Drücke können platzende Leitungen und damit einen Austritt von Kraftstoff in den Motorraum sowie eine reduzierte Haltbarkeit oder einen Ausfall von Komponenten der Einspritzanlage verursachen. Außerdem können zu hohe Drücke zum Verlust der Notfahrfä- higkeit zur Bewegung eines Fahrzeugs aus einer Gefahrenzone führen. Unter
Berücksichtigung einer typischen Fehlererkennungs- und Reaktionszeit müssen daher die Komponenten der Einspritzanlage entsprechend aufwendig robust ausgelegt werden. Bislang sind für Druckregelventile unterschiedliche Adaptionsfunktionen bekannt.
Bei einer Art dieser Anpassungsfunktionen für ein Druckregelventil erfolgt ein Lernen nur im druckgeregelten Betrieb. Die Adaption findet bei nahezu beliebigen oder nur geringfügig kontrollierbaren Randbedingungen bzgl. eines Drucks und eines Durchflusses am Druckregelventil statt. Ein dabei anzupassender
Durchfluss von Kraftstoff durch das Druckregelventil ist hierbei immer wesentlich größer 0 l/h, wodurch sich eine Toleranzaussage für den Öffnungsdruck des Druckregelventils verschlechtert. Der höchste Druck, bei dem mit diesen Funktionen typischerweise gelernt werden kann, liegt weit unter der Druckgrenze der Einspritzanlage. Ausgehend von diesem Lerndruck verschlechtert sich jedoch eine Toleranzaussage mit zunehmendem Druck.
Als weitere Adaptionsfunktion ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Öffnungsstrom durch Auswertung eines Raildrucksignals und/oder Reglersignals ermittelt wird, während der Steuerstrom des Druckregelventils verändert wird.
Die Druckschrift DE 10 2009 045 563 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen wenigstens eines Raildruck-Schließstrom-Wertepaares für ein Druckregelventil eines Common-Rail-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine. Dabei wird das Common-Rail-Einspritzsystem in einem ZME-Regelbetrieb betrieben, wobei der Ansteuerstrom für das Druckregelventil abgesenkt, der zeitliche Druckverlauf in dem Common-Rail erfasst und der Raildruck bestimmt wird. Ein Bestimmen des Schließstroms erfolgt anhand des erfassten Druckverlaufs. Außerdem wird aus dem bestimmten Raildruck und dem bestimmten Schließstrom ein Raildruck-Schließstrom-Wertepaar gebildet. Ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine ist in der Druckschrift DE 10 2004 059 330 A1 beschrieben. Darin wird ein Durch- fluss durch ein Druckregelventil als Grundlage für eine Adaptionsfunktion berücksichtigt, wobei das Druckregelventil, mit dem Kraftstoff aus einem Kraftstoff- druckspeicher abgelassen werden kann, mit einem Vorsteuersignal vorgesteuert wird, das unter Berücksichtigung eines Solldrucks im Kraftstoffdruckspeicher ermittelt wird. Bei der Ermittlung des Vorsteuersignals wird ein Wert für eine durch die Druckregeleinrichtung hindurchströmende Kraftstoffmenge berücksichtigt. Außerdem sind noch weitere Druckschriften zum Bestimmen von Betriebsparametern von Einspritzanlagen bekannt. So wird bei einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, das in der Druckschrift DE 10 2004 006 694 A1 beschrieben ist, eine individuelle Pumpenkennlinie gelernt. Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzanlage, das aus der Druckschrift DE 10 2004 049 812 A1 bekannt ist, wird zum Ausgleich von
Fertigungstoleranzen bei einer Regelung eines Betriebsparameters über eine Zumesseinheit eine kennfeldbasierte Adaption durchgeführt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und eine Anordnung gemäß Patentanspruch 8 vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Be- Schreibung.
Üblicherweise weist ein Druckregelventil zwei Schaltzustände auf. Dies bedeutet, dass das Druckregelventil entweder geschlossen (erster Schaltzustand) oder geöffnet (zweiter Schaltzustand) ist. Bei einem Wechsel zwischen Schaltzuständen wird das Druckregelventil entweder geöffnet, um von dem geschlossenen zu dem geöffneten Schaltzustand zu gelangen, oder geschlossen, um von dem geöffneten Schaltzustand zu dem geschlossenen Schaltzustand zu gelangen. Eine Größe, durch die ein jeweiliger Schaltzustand des Druckregelventils bestimmt wird, ist ein Strom, der durch eine Spule des Druckregelventils fließt. Üblicherweise wird der Strom zum Wechseln des Schaltzustands erhöht oder abgesenkt. Mit der Erfindung kann in Ausgestaltung ein zum Öffnen und/oder Schließen erforderlicher Strom des Druckregelventils einer Einspritzanlage detektiert und somit bestimmt werden, wobei das hierzu vorgesehene Verfahren gegen eine Hochdruckleckage robust ist, da keine hohen Anforderungen an eine Stationaritat eines Betriebszustands der Einspritzanlage während eines Lernens des Werts für den Strom gestellt werden.
Die ausgewertete Größe ist der Strom des Druckregelventils, dessen Verlauf den Öffnungszeitpunkt und/oder Schließzeitpunkt des Druckregelventils markiert. Zu- sammen mit dem zum Zeitpunkt der Öffnung und/oder des Schließens anliegenden Druck des Kraftstoffs in einem Kraftstoffspeicher (Raildruck) kann ein Paar aus einem Wert für den Strom und einem Wert für den Druck gewonnen werden, wobei zumindest ein derartiges Paar in einem Steuergerät (ECU) zur Bereitstellung, Ergänzung und/oder Korrektur einer Charakteristik des Druckregelventils genutzt wird. Eine genauere Kenntnis der Charakteristik des Druckregelventils wird dann zur Verringerung des Schließvorhalts genutzt, so dass auf Fehlersituationen durch Wechsel des Schaltzustands des Druckregelventils schneller reagiert werden kann, wobei des Druckregelventil je nach Anforderung geöffnet oder geschlossen wird.
Üblicherweise weist das Druckregelventil eine Spule auf, in der ein relativ zu der Spule bewegbarer Anker angeordnet ist. Das Druckregelventil wird in Ausgestaltung durch den Strom, der durch die Spule fließt, geschlossen oder geöffnet. Dabei kann innerhalb der Spule ein Anker angeordnet sein, dessen Position und/oder Bewegung von dem fließenden Strom abhängig ist. Über diesen Anker wird eine Öffnung des Druckregelventils, über die Kraftstoff abgelassen werden kann, beaufschlagt.
Dabei wirkt eine durch den Strom erzeugte Schließkraft zum Schließen des Druckregelventils oder eine durch den Strom erzeugte Öffnungskraft zum Öffnen des Druckregelventils einer entgegengerichteten Öffnungskraft oder Schließkraft entgegen. Die Öffnungskraft oder Schließkraft, die einer Kraft, d. h. Schließ- oder Öffnungskraft, die vom Strom erzeugt wird, entgegengerichtet ist, wird bspw. durch den Druck des Kraftstoffs und ggf. durch eine Feder verursacht. Ein Betrieb eines Druckregelventils, das dem Wirksinn nach durch Bestromung geschlossen wird, wird durch eine Wechselwirkung der Schließkraft, die durch den Strom verursacht wird, und einer dagegen wirkenden Öffnungskraft, die durch den Druck des Kraftstoffs innerhalb der Kraftstoffförderanlage verursacht wird, bspw. durch den Druck innerhalb des Kraftstoffspeichers der Kraftstoffförderanlage, bestimmt.
Der Druck, bei dem das Druckregelventil geöffnet wird, so dass Kraftstoff aus der Kraftstoffförderanlage wieder in einen Tank abgelassen werden kann, kann über einen Wert des Stroms, der durch die Spule des Druckregelventils fließt, eingestellt werden. Eine erste Art von Druckregelventilen ist bei niedrigen Strömen, üblicherweise wenn der Strom null ist, geöffnet, wohingegen eine zweite Art von Druckregelventilen bei niedrigen Strömen, üblicherweise wenn der Strom null ist, geschlossen ist. Druckregelventile der ersten Art werden durch Erhöhung des Stroms geschlossen. Je höher der für den Strom eingestellte Wert ist, desto höher ist der Druck, den der Kraftstoff zur Bereitstellung der Öffnungskraft aufweisen muss, um die Schließkraft, die durch den erhöhten Strom erzeugt wird, zu überwinden. Bei der zweiten Art von Druckregelventilen wird das Druckregelventil bei erhöhtem Strom geöffnet, so dass durch den Strom eine Öffnungskraft be- reitgestellt wird, die umso größer ist, je höher der Strom ist. Je nach Ausgestaltung des Druckregelventils kann dieser Öffnungskraft eine durch den Druck des Kraftstoffs erzeugte Schließkraft entgegen wirken, die umso größer ist, je höher der Druck des Kraftstoffs ist. Bei anderen Varianten der Druckregelventile der zweiten Art kann eine Schließkraft durch eine Feder erzeugt werden, während durch den Druck des Kraftstoffs wie bei den Druckregelventilen erster Art ebenfalls eine Öffnungskraft erzeugt werden kann, die umso größer ist, je höher der Druck des Kraftstoffs ist. Üblicherweise kann die Erfindung für Druckregelventile eingesetzt werden, bei denen sich die Öffnungskraft und die Schließkraft durch Wechselwirkung aus einer Federkraft, einer Magnetkraft und/oder einer hydrauli- sehen Kraft ergeben.
In Ausgestaltung der Erfindung wird während eines Schubbetriebs ein Wechsel des Schaltzustands durch Öffnen oder Schließen des Druckregelventils zur Optimierung des Führungsverhaltens des Hochdruckreglers zunächst verzögert. Dabei wird der Strom des Druckregelventils ausgehend von einem Startwert stufenweise oder kontinuierlich hin zu einem Zielwert verändert, bis das Druckregel- ventil geöffnet oder geschlossen wird. Je nach Art und/oder Funktionsweise des Druckregelventils wird der Strom ausgehend von dem Startwert hin zum dem niedrigeren Zielwert abgesenkt, um dieses entweder zu öffnen oder zu schließen. Alternativ wird der Strom ausgehend von dem Startwert hin zu dem höheren Zielwert erhöht, um das Druckregelventil entweder zu schließen oder zu öffnen.
Der Zeitpunkt des Wechsels des Schaltzustands, d. h. des Öffnens oder Schließens, ist im Verlauf des Stroms, der durch das Druckregelventil fließt, unabhängig von der Art des Druckregelventils erkennbar, da die Induktion durch den sich bewegenden Anker zu einer Änderung der Steigung im Verlauf des Stroms führt, die über eine erste zeitliche Ableitung des Stroms detektiert wird. Dabei wird in der ersten zeitlichen Ableitung des Stroms bspw. ein Plateau sichtbar, das den Beginn einer Bewegung des Ankers und somit den Öffnungsvorgang oder Schließvorgang des Druckregelventils markiert. Es ist auch möglich, dass die Änderung im Verlauf des Stroms, die den Zeitpunkt der Öffnung oder des Schließens anzeigt, über einen Peak in der zeitlichen Ableitung des Stroms detektiert wird.
Die im Rahmen des Verfahrens verwendete Adaptionsfunktion dient zum Einlernen und zur Korrektur von Toleranzen bzgl. der Charakteristik eines Öffnungsdrucks oder Schließdrucks eines Druckregelventils.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens zum Bestimmen eines Werts des Stroms sowie des Verfahrens zum Betreiben einer Kraftstoffförderanlage durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte zumindest eines dieser Verfahren auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte zumindest eines der Verfahren umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte zumindest eines der Verfahren als Funktionen wenigstens einer Komponente der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung Diagramme, die bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel einer Kraftstoffförderanlage und eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Die in Figur 1 gezeigten Diagramme umfassen jeweils eine Abszisse 1 , entlang der eine Zeit in Sekunden aufgetragen ist. Entlang einer linken Ordinate 3 in dem ersten Diagramm sind Werte für einen elektrischen Strom in Ampere aufgetragen. Entlang einer rechten Ordinate 5 des ersten Diagramms sind Werte für eine erste zeitliche Ableitung des Stroms in A s aufgetragen. Bei dem zweiten Diagramm ist vorgesehen, dass entlang einer linken Ordinate 7 ein Druck in kbar und entlang einer rechten Ordinate 9 eine zeitliche Ableitung des Drucks in kbar/s aufgetragen ist.
Weiterhin umfasst das erste Diagramm aus Figur 1 einen zeitlichen Verlauf 1 1 eines Stroms, der durch ein Druckregelventil einer Kraftstoffförderanlage fließt. Mit dieser Kraftstoffförderanlage werden eine Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors und somit Zylinder des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff versorgt. Dabei ist zu beachten, dass der Wert eines Drucks des Kraftstoffs, dessen Verlauf 13 in dem zweiten Diagramm dargestellt ist, nicht zu hoch ist. Hierzu ist vorgesehen, dass eine Öffnungskraft auf das Druckregelventil, die durch den Druck des Kraftstoffs verursacht wird, durch eine Schließkraft des Druckregelventils, die durch den Strom, der durch eine Spule des Druckregelventils fließt, bereitgestellt wird, kompensiert wird. Alternativ ist es möglich, dass die Schließkraft durch eine Feder des Druckregelventils und die Öffnungskraft durch die stromdurchflossene Spule bereitgestellt wird. Dabei ist die Öffnungskraft des Druckregelventils umso stärker, je höher der Strom ist.
Zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Wechseln eines Schaltzustands des Druckregelventils, hier zum Öffnen des Druckregelventils, ein Wert des Stroms, der dem Druckregelventil ausgehend von einem Steuergerät bereitgestellt wird, ausgehend von einem Startwert hin zu einem Zielwert abgesenkt. Dabei wird ein zeitlicher Verlauf 1 1 des Stroms von dem Steuergerät erfasst. Weiterhin wird eine erste zeitliche Ableitung 15 des Stroms von dem Steuergerät berechnet und ebenfalls erfasst.
Hierzu zeigt das erste Diagramm, dass der anfänglich weitgehend konstante Strom ab ca. 0,5 Sekunden stark abgesenkt wird. Dabei ist vorgesehen, dass der
Startwert bzw. anfängliche Wert des Stroms groß genug ist, um das Druckregelventil bei einem aktuell herrschenden Druck des Kraftstoffs geschlossen zu halten. Sobald der ausgehend von dem Startwert abgesenkte Strom zu einem Öffnungszeitpunkt 17, der größer als 0,5 Sekunden ist, einen Wert erreicht, bei dem das Druckregelventil geöffnet wird, ändert der Verlauf 1 1 des Stroms seine Steigung. Die Änderung der Steigung im Verlauf 1 1 des Stroms kann über die erste zeitliche Ableitung 15 des Stroms, bspw. ein Merkmal im Verlauf der ersten zeitlichen Ableitung 15, detektiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform weist die erste zeitliche Ableitung des Stroms 15, wie das erste Diagramm zeigt, einen Peak auf, wenn das Druckregelventil bei Erreichen eines hinreichend abgesenkten Stroms geöffnet wird. Alternativ oder ergänzend weist die Ableitung 15 zum Öffnungszeitpunkt 17 ein Plateau auf. Durch diesen Wert, der durch Untersuchung des Verlaufs der ersten Ableitung 15 des Stroms bestimmt werden kann, wird der Öffnungszeitpunkt 17 des Druckregelventils festgelegt. In dem zweiten Diagramm aus Figur 1 ist neben dem Druck des Kraftstoffs auch eine erste zeitliche Ableitung 19 des Drucks des Kraftstoffs dargestellt. Ein zeitlicher Verlauf der ersten zeitlichen Ableitung 19 des Drucks zeigt an, dass sich dieser beim Öffnen 17 des Druckregelventils ebenfalls stark ändert.
Mit dem Verfahren kann allgemein ein Wert eines Stroms, der zum Wechseln eines Schaltzustands eines Druckregelventils einer Kraftstoffförderanlage erforderlich ist, bestimmt werden. Dabei wird der durch das Druckregelventil fließende Strom ausgehend von einem Startwert hin zu einem Zielwert verändert und ein zeitlicher Verlauf des Stroms untersucht, wobei der zum Wechseln des Schaltzustands erforderliche Wert erreicht ist, wenn der Verlauf 1 1 des Stroms eine Änderung der Steigung aufweist, wobei diese Änderung über eine erste zeitliche Ableitung 15 des Stroms detektiert wird.
Ein Wechsel des Schaltzustands des Druckregelventils kann, wie anhand der Diagramme aus Figur 1 beispielhaft dargestellt, ein Öffnen des Druckregelventils umfassen, bei dem der durch das Druckregelventil fließende Strom ausgehend von einem Startwert hin zu dem kleineren Zielwert abgesenkt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass das Druckregelventil je nach Art und/oder Funktionsweise durch Absenken des Stroms geschlossen wird. Auch in diesem Fall wird der Wechsel des Schaltzustands eines entsprechenden Druckregelventils durch eine Änderung der ersten Ableitung des Stroms detektiert.
Alternativ kann ein Wechsel des Schaltzustands des Druckregelventils ein Schließen des Druckregelventils umfassen, bei dem der durch das Druckregelventil fließende Strom ausgehend von einem Startwert hin zu dem größeren Zielwert erhöht wird.
In diesem Fall ist der Startwert bzw. anfängliche Wert des Stroms gering genug, so dass das Druckregelventil bei einem aktuell herrschenden Druck des Kraftstoffs offen ist. Sobald der ausgehend von dem Startwert erhöhte Strom zu einem Schließzeitpunkt einen Wert erreicht, bei dem das Druckregelventil geschlossen wird, ändert der Verlauf des Stroms ebenfalls seine Steigung. Die Änderung der Steigung im Verlauf des Stroms kann auch hier über die erste zeitliche Ableitung des Stroms, bspw. ein Merkmal im Verlauf der ersten zeitlichen Ableitung, detektiert werden, wobei die erste zeitliche Ableitung ebenfalls einen Peak und/oder ein Plateau aufweist, wenn das Druckregelventil bei Erreichen eines hinreichend erhöhten Stroms geschlossen wird. Durch diesen Wert, der durch Untersuchung des Verlaufs der ersten Ableitung des Stroms bestimmt werden kann, wird der Schließzeitpunkt des Druckregelventils festgelegt.
Weiterhin ist es je nach Funktionsweise und/oder Art des Druckregelventils möglich, dieses durch Erhöhung des Stroms ausgehend von einem Startwert bis zu einem Zielwert zu öffnen. Ein Öffnungszeitpunkt des Druckregelventils wird auch in diesem Fall über eine Änderung der Steigung des Verlaufs des Stroms nach- gewiesen, was ebenfalls durch einen Peak und/oder ein Plateau als Merkmal im
Verlauf der ersten Ableitung des Stroms angezeigt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens kann der Strom stufenförmig oder kontinuierlich verändert, d. h. abgesenkt oder erhöht, werden.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für eine Kraftstoffförderanlage 20, die dazu ausgebildet ist, Zylindern einer Brennkraftmaschine Kraftstoff zuzuführen. Im Detail umfasst die Kraftstoffförderanlage 20 einen Tank 24 zur Lagerung des Kraftstoffs, eine erste, als Niederdruckpumpe 26 ausgebildete elektronische Kraftstoffpumpe, einen Kraftstofffilter 28, eine Zumesseinheit 30, eine zweite, als Hochdruckpumpe 32 ausgebildete elektronische Kraftstoffpumpe, einen auch als Common-Rail bezeichneten Kraftstoffspeicher 34, einen Drucksensor 36 und ein Druckregelventil 38. Die genannten Komponenten der Kraftstoffförderanlage 20 sind über Kraftstoffleitungen miteinander verbunden.
Zum Betreiben der Kraftstoffförderanlage 20 wird Kraftstoff aus dem Tank 24 über die Niederdruckpumpe 26, den Kraftstofffilter 28, die Zumesseinheit 30 und die Hochdruckpumpe 32 zu dem Kraftstoffspeicher 34 gefördert, worin der Kraftstoff unter Druck gespeichert wird. Der Kraftstoffspeicher 34 ist mit Einspritzventi- len 40 verbunden, wobei jedes Einspritzventil 40 einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Falls der Druck innerhalb der Kraftstoffförderanlage 20 zu hoch sein sollte, kann Kraftstoff über das Druckregelventil 38 abgelassen und wieder in den Tank 24 zurückgeführt werden. Dabei wird ein Wert, bei dem das Druckregelventil 38 geöffnet wird, durch einen Strom, der durch eine Spule des Druckregelventils 38 fließt, festgelegt. In Figur 2 ist weiterhin ein Steuergerät 42 als Komponente einer erfindungsgemäßen Anordnung 44 dargestellt. Das Steuergerät 42 ist mit den Komponenten der Kraftstoffförderanlage 20 verbunden und tauscht mit diesen Signale aus, die als Sensor- und Aktorsignale ausgebildet sein können, so dass das Steuergerät 42 einen Betrieb der Komponenten der Kraftstoffförderanlage 20 kontrollieren, d. h. steuern und/oder regeln, kann.
Das Steuergerät 42 ist zum Bestimmen eines Werts des Stroms, der zum Wechseln eines Schaltzustands, d. h. zum Öffnen oder Schließen des Druckregelventils 38 erforderlich ist, ausgebildet. Hierzu wird durch das Steuergerät 42 der durch das Druckregelventil 38 fließende Strom, ausgehend von einem Startwert hin zu einem Zielwert verändert und von dem Steuergerät 42 ein Verlauf des Stroms untersucht und somit überwacht. Dabei überprüft das Steuergerät 42, für welchen Wert des Stroms der Verlauf des Stroms eine Änderung der Steigung aufweist, wobei dieser Wert von dem Steuergerät 42 als der zum Öffnen oder Schließen erforderliche Wert identifiziert wird. Die Änderung der Steigung kann von dem Steuergerät 42 durch Untersuchung und/oder Überprüfung der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufs des Stroms detektiert werden und ist in der Regel dann erreicht, wenn die erste zeitliche Ableitung des Stroms ein bestimmtes Merkmal, bspw. einen markanten Peak und/oder ein markantes Plateau, aufweist. In Abhängigkeit des vorgesehenen Wechsels des Schaltzustands kann der Strom, je nach Art und/oder Funktionsweise des Druckregelventils 38 zum Öffnen abgesenkt oder erhöht werden. Es ist auch möglich, den Strom zum Schließen des Druckregelventils 38, je nach dessen Art und/oder Funktionsweise zu erhöhen oder zu senken.
Weiterhin wird durch das Steuergerät 42 mindestens einem Wert des Stroms ein Wert für einen Druck, bei dem das Druckregelventil 38 geöffnet oder geschlossen wird und der von dem zumindest einen Drucksensor 36 gemessen wird, zuge- ordnet. Dabei stellt das Steuergerät eine Charakteristik des Druckregelventils 38, die mindestens ein Paar aus einem Wert für den Strom und einen Wert für den Druck umfasst, bereit, wobei das Steuergerät 42 die Charakteristik des Druckregelventils 38 intern korrigiert. Diese Charakteristik kann dabei durch neue Paare aus jeweils einem Wert für den Strom und den Druck ergänzt werden. Bereits existierende Paare können durch neue Paare ersetzt werden. Üblicherweise wird die Charakteristik betriebsbegleitend aktualisiert. Ein Verfahren zum Bestimmen des Werts des Stroms zum Öffnen oder Schließen des Druckregelventils 38 kann für eine Kraftstoffförderanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchgeführt werden, wenn sich das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb befindet. Dabei kann das Öffnen oder Schließen des Druckregelventils 38 zur Optimierung eines Führungsverhaltens eines Hochdruckreglers der Kraftstoffförderanlage verzögert werden.
Das beschriebene Verfahren kann bei Fahrzeugen mit Dieselmotor und Com- mon-Rail-Anlage mit einem Druckregelventil 38 und einer Zumesseinheit 30 eingesetzt werden.
Unabhängig von einer Art und/oder Funktionsweise des Druckregelventils 38 wird durch Änderung des Stroms ausgehend vom Startwert hin zum Zielwert des Stroms, wobei der Strom entweder abgesenkt oder erhöht werden kann, ein Wechsel des Schaltzustands des Druckregelventils 38 bewirkt, wobei dieses entweder geöffnet oder geschlossen werden kann. Der im Rahmen des beschriebenen Verfahrens zu bestimmende Wert des Stroms, durch den der Wechsel des Schaltzustands verursacht wird, wird in allen möglichen Fällen hinsichtlich der Art und/oder Funktionsweise des Druckregelventils 38 über eine Änderung des Verlaufs des entweder abgesenkten oder erhöhten Stroms bestimmt, wobei diese Änderung durch ein Merkmal in der ersten zeitlichen Ableitung des Stroms nachgewiesen wird. Dabei ist es möglich, ein Druckregelventil 38 je nach Art und/oder Funktionsweise durch Absenken des Stroms entweder zu öffnen oder zu schließen oder durch Erhöhen des Stroms entweder zu öffnen oder zu schließen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Bestimmen eines Werts eines Stroms, der zum Wechseln eines Schaltzustands eines Druckregelventils (38) einer Kraftstoffförderanlage (20) erforderlich ist, bei dem der durch das Druckregelventil (38) fließende Strom ausgehend von einem Startwert hin zu einem Zielwert verändert und ein zeitlicher Verlauf (1 1 ) des Stroms untersucht wird, wobei der zum Wechseln des Schaltzustands erforderliche Wert erreicht ist, wenn der Verlauf (1 1 ) des Stroms eine Änderung der Steigung aufweist, wobei diese Änderung über eine erste zeitliche Ableitung (15) des Stroms detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem der zum Wechseln des Betriebszustands erforderliche Wert erreicht ist, wenn die erste zeitliche Ableitung (15) des Stroms ein Plateau und/oder einen Peak aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das für eine Kraftstoffförderanlage (20) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, wenn sich das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb befindet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Wechseln des Schaltzustands des Druckregelventils (38) ein Öffnen oder ein Schließen des Druckregelventils (38) umfasst.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem zum Wechseln des Schaltzustands des Druckregelventils (38) der durch das Druckregelventil (38) fließende Strom (1 1 ) ausgehend von einem Startwert hin zu dem Zielwert abgesenkt oder erhöht wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Strom stufenförmig oder kontinuierlich verändert wird. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffförderanlage (20), bei dem mindestens ein Wert eines Stroms, der zum Wechseln eines Schaltzustands eines Druckregelventils (38) der Kraftstoffförderanlage (20) erforderlich ist, nach einem der voranstehenden Ansprüche ermittelt wird, wobei dem mindestens einen Wert des Stroms ein Wert für einen Druck, bei dem der Schaltzustand des Druckregelventils (38) gewechselt wird, zugeordnet wird, und wobei eine Charakteristik des Druckregelventils (38), die mindestens ein Paar aus einem Wert für den Strom und einem Wert für den Druck umfasst, bereitgestellt wird.
Anordnung, die ein Steuergerät (42) aufweist, das dazu ausgebildet ist, einen Wert eines Stroms, der zum Wechseln eines Schaltzustands eines Druckregelventils (38) einer Kraftstoffförderanlage (20) erforderlich ist, zu bestimmen, wobei das Steuergerät (42) einen durch das Druckregelventil (38) fließenden Strom ausgehend von einem Startwert hin zu einem Zielwert verändert und einen zeitlichen Verlauf (1 1 ) des Stroms untersucht, wobei das Steuergerät (42) überprüft, für welchen Wert des Stroms der Verlauf (1 1 ) des Stroms eine Änderung der Steigung aufweist und diesen Wert als den zum Wechseln des Schaltzustands erforderlichen Wert identifiziert, wobei das Steuergerät (42) diese Änderung über eine erste zeitliche Ableitung (15) des Stroms detektiert.
Anordnung nach Anspruch 8, die zumindest einen Drucksensor aufweist, der als Komponente der Kraftstoffförderanlage (20) ausgebildet ist, wobei das Steuergerät (42) dem Wert des Stroms einen Wert für einen Druck, bei dem das Druckregelventil (38) den Schaltzustand ändert und der von dem zumindest einen Drucksensor (36) gemessen wird, zuordnet, und wobei das Steuergerät (42) eine Charakteristik des Druckregelventils (38), die mindestens ein Paar aus einem Wert für den Strom und einen Wert für den Druck umfasst, bereitstellt.
0. Anordnung nach Anspruch 9, bei der das Steuergerät (42) die Charakteristik des Druckregelventils (38) intern korrigiert.
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