WO2013060630A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils und verfahren zur regelung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils und verfahren zur regelung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils Download PDF

Info

Publication number
WO2013060630A1
WO2013060630A1 PCT/EP2012/070781 EP2012070781W WO2013060630A1 WO 2013060630 A1 WO2013060630 A1 WO 2013060630A1 EP 2012070781 W EP2012070781 W EP 2012070781W WO 2013060630 A1 WO2013060630 A1 WO 2013060630A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
fuel injection
time
injection valve
coil
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/070781
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Bolz
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Publication of WO2013060630A1 publication Critical patent/WO2013060630A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2065—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control being related to the coil temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606—Fuel temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2217/00—Temperature measurement using electric or magnetic components already present in the system to be measured

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for determining the temperature of a fuel injection valve in which a arranged in the valve spool, the Ven ⁇ tilgephaseuse warmed formed of a resistive and a permeability material having by supplying an alternating current high frequency by induced eddy currents, wherein the alternating current of supplied by a DC voltage source oscillator circuit of the coil is supplied.
  • the invention also relates to a method for controlling the temperature of an inductively heated fuel injection valve, in which repeatedly determines the temperature and the supply of the oscillator circuit is interrupted when a predetermined temperature is reached.
  • this relatively high power may be applied only to reach the desired fuel temperature, or with the engine running and fuel injection running only to obtain the desired temperature. Otherwise, the fuel temperature could rise above its boiling point, resulting in the formation of vapor bubbles in the fuel system. this in turn Affects the fuel metering in the injection valve such that misfires or stoppage of the engine are the result. If, in addition, heating power continues to be supplied, the fuel injection valves or the windings of the induction heaters are damaged. Also, the fuel ⁇ system can be leaking, which is why then because of the very high temperatures of the fuel heater, or the injectors acute fire danger in the engine compartment of the car. This must be reliably prevented in any case, which in turn makes a reliable detection of the fuel temperature, as well as a suitable control to reduce the heating power as a function of the detected fuel temperature mandatory.
  • thermocouples are as thermocouples or hot ⁇ or PTC thermistors. Again, depending on the temperature detected by the sensor, the heat output is regulated.
  • This method provides with accurate selection and placement of the sensor very accurate results and is therefore ideally suited for heating control.
  • the electrical resistance of the Ven ⁇ tilgebliuses acting as a heating element, or a corresponding heating element changes depending on its temperature. Since the electrical resistance of the heating element increases with increasing temperature, the AC current flowing in the induction coil is reduced while the AC voltage is otherwise the same.
  • detection of the current value of the electrical resistance of the heating element and thus the current temperature of the heating element can be determined. It is particularly advantageous in this case that detection of the current value must be provided in commercially available control devices, since an impermissibly high current rise is detected in the event of a fault (short circuit of a heater supply to ground or battery potential) - and by switching off the
  • Heater electronics - must be avoided.
  • f 0 is the resonance frequency of an unloaded one
  • the resistance is determined in a particularly simple manner by measuring the voltage of the DC voltage source and the current which the DC voltage source supplies, and by quotienting these values. .
  • a circuit arrangement according to the invention for determining the temperature of an inductively heated fuel injection valve has a disposed within the valve coil, supplied by a DC voltage source oscillator circuit Ver ⁇ supply of the coil with a high frequency alternating current to be heated by induced eddy currents of the resist from a ⁇ was lossy and a permeability Furthermore, a voltage measuring device for determining the voltage of the DC voltage source, a current measuring device for determining the alternating current, a frequency measuring device for determining the frequency of the alternating current, a temperature sensor for determining the ambient temperature and a control device in which stores a characteristic data field is to determine the temperature of the inductively heated fuel injection valve.
  • the temperature can be determined inexpensively with mostly required for other purposes measuring devices in a simple manner.
  • the series circuit of a first formed with an n-channel MOSFET first switching element Tl and also formed with an n-channel MOSFET second switching element T2 is arranged.
  • the connection point of the two switching elements Tl, Tl is connected to the ground potential of a supply source via a third switching element T3 formed with an n-channel MOSFET and a current measuring resistor R_Shunt connected in series therewith.
  • the control terminal of the third switching element T3 is connected to a control terminal I / O, which serves for switching on and off the circuit arrangement shown in FIG.
  • the control terminals of the first Tl and second switching element T2 are each connected via a resistor Rl or R2 to the positive potential Vo of the supply source.
  • the control terminal of the first switching element Tl via a first directionally poled diode Dl with the second scarf ⁇ processing node 2 and the control terminal of the second switching element T2 is connected to the first circuit node 1 via a second diode D2, which is poled in the direction of flow.
  • the measurement voltage is amplified in an amplifier Amp and optionally filtered before being fed to the input of a microprocessor MPU.
  • Another voltage divider comprising resistors R3 and R4 is disposed between the first circuit node 1 and the ground potential and adjusts the AC voltage amplitude of the voltage across the resonant circuit from the capacitor Cl and the coil L3 Input range of a voltage comparator Comp on, which passes a frequency corresponding to the oscillation frequency f r digital signal to the input Freq of the microprocessor MPU. This signal can now be used to determine the oscillation frequency f r , or its temporal change.
  • Oscillating circuit frequency can be determined.
  • the value difference to the first measurement can be used with knowledge of the temperature dependency of the heating element resistance and resonant circuit frequency to determine the now prevailing temperature. This can be done for example by comparison with a stored in the microprocessor MPU characteristic field (look up table).
  • the change in the heater temperature within the predetermined period of time can now be used to predetermine the further temperature profile with applied heating.
  • the measurements of heater resistance and resonant circuit frequency are performed periodically. By comparing the measured values to the input value, the current temperature of the heater element can be continuously determined using the characteristic data field. A heating control is thus the required actual value available.
  • the heater resistance and the oscillation frequency of the temperature-determining oscillator supplying the heating coil with high-frequency energy make it possible to meet the requirements for measurement accuracy and reliability of the measurement at very low additional costs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils bei dem eine im Ventil angeordnete Spule (L3) durch Versorgung mit einem Wechselstrom hoher Frequenz das aus einem widerstandsbehafteten und eine Permeabilität aufweisenden Material gebildete Ventilgehäuse durch induzierte Wirbelströme erwärmt, wobei der Wechselstrom von einer durch eine Gleichspannungsquelle (V0) versorgten Oszillatorschaltung der Spule (L3) zugeführt wird. Zunächst wird der temperaturabhängige Widerstand, den die Oszillatorschaltung und die angeschlossene Spule (L3) für die Gleichspannungsquelle (V0) bilden, und die Frequenz des der Spule zugeführten Wechselstroms zu einem ersten Zeitpunkt nach Inbetriebnahme der Oszillatorschaltung, zu dem das Kraftstoffeinspritzventil noch Umgebungstemperatur hat, und zu einem zweiten Zeitpunkt eine vorgegebene Zeitspanne später ermittelt. Außerdem wird die Temperatur zu dem Zeitpunkt nach Inbetriebnahme der Oszillatorschaltung, zu dem das Kraftstoffeinspritzventil noch Umgebungstemperatur hat ermittelt. Anschließend wird aus der Differenz der Widerstandswerte und der Differenz der Frequenzwerte durch Vergleich mit Werten aus einem Kenndatenfeld eine Temperaturdifferenz und durch Addition der Temperaturdifferenz zur anfänglichen Umgebungstemperatur die Temperatur zu dem zweiten Zeitpunkt ermittelt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils und Verfahren zur Regelung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils bei dem eine im Ventil angeordnete Spule durch Versorgung mit einem Wechselstrom hoher Frequenz das aus einem widerstandsbehafteten und eine Permeabilität aufweisenden Material gebildete Ven¬ tilgehäuse durch induzierte Wirbelströme erwärmt, wobei der Wechselstrom von einer durch eine Gleichspannungsquelle versorgten Oszillatorschaltung der Spule zugeführt wird. Die Er- findung betrifft außerdem ein Verfahren zur Regelung der Temperatur eines induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils , bei dem wiederholt die Temperatur ermittelt und die Versorgung der Oszillatorschaltung unterbrochen wird, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist.
In der US 2007/020006 AI ist eine Vorrichtung zur induktiven Heizung der Kraftstoffeinspritzventile vorgeschlagen, wodurch auch bei Ethanol-betriebenen Motoren ein sicherer Start bei Temperaturen unterhalb des Flammpunktes ermöglicht wird. Um den Kraftstoff in akzeptabler Zeit für einen erfolgreichen Kaltstart aufzuheizen, ist eine Heizleistung von typisch 0, 8kW bis 1,6kW erforderlich .
Diese relativ hohe Leistung darf natürlich nur bis zum Erreichen der gewünschten Kraftstofftemperatur angelegt werden, bzw. bei laufendem Motor und laufender Kraftstoffeinspritzung nur zum Erhalt der gewünschten Temperatur. Andernfalls könnte sich die Kraftstofftemperatur bis über deren Siedepunkt erhöhen, was zur Bildung von Dampfblasen im KraftstoffSystem führt. Dies wiederum beeinträchtigt die Kraftstoffzumessung im Einspritzventil derartig, dass Aussetzer oder Stillstand des Motors die Folge sind. Wird darüber hinaus weiter Heizleistung zugeführt, werden die Kraftstoffeinspritzventile, bzw. die Wicklungen der In- duktionsheizungen beschädigt. Auch kann dabei das Kraftstoff¬ system undicht werden, weshalb dann wegen der sehr hohen Temperaturen der Kraftstoffheizung, bzw. der Einspritzventile akute Brandgefahr im Motorraum des Kfz besteht. Dies muss in jedem Falle sicher verhindert werden, was wiederum eine sichere Erfassung der Kraftstofftemperatur, sowie eine geeignete Regelung zur Verringerung der Heizleistung in Abhängigkeit von der erfassten Kraftstofftemperatur zwingend erforderlich macht.
Derzeit vorgeschlagene Methoden zur Bestimmung der Kraft- stofftemperatur sind zum Einen eine modellbasierte Tempera¬ turbestimmung. Da die Parameter, welche den Temperaturanstieg des Kraftstoffes bestimmen, bekannt sind, lässt sich unter Be¬ rücksichtigung der Temperatur zu Beginn des Heizvorganges die momentane Kraftstofftemperatur berechnen. Parameter sind dabei physikalische Größen wie z.B. Masse und thermische Kapazität von Kraftstoff und Heizelement, Heizdauer, Leistung und Wirkungsgrad der induktiven Heizung, sowie der momentane Kraftstoffdurchsatz bei laufendem Motor. Diese Temperaturbestimmung wird z.B. von einem Programm ausgeführt, welches im üblicherweise vorhandenen Mikrocontroller der Motorsteuerung, bzw. der Heizungssteuerung abläuft. Dieses Verfahren ist recht sicher, besonders dann, wenn der ausfOührende Mikrocontroller auch zugleich die Regelung/Steuerung der
Heizfunktion übernimmt.
Allerdings ist die damit erreichbare Genauigkeit der Tempera¬ turbestimmung vergleichsweise gering, weshalb sich dieses Verfahren eher als Schutzfunktion einsetzen lässt und sich weniger zur Temperaturregelung eignet.
Zum Anderen gibt es die sensorbasierte Temperaturbestimmung. Wird ein Temperatursensor nahe dem Kraftstoffheizelement angebracht, so kann hiermit die aktuelle Kraftstofftemperatur erfasst werden. Geeignete Temperatursensoren sind etwa Thermoelemente oder Hei߬ bzw. Kaltleiter. Auch hier wird - abhängig von der durch den Sensor erfassten Temperatur - die Heizleistung geregelt.
Dieses Verfahren liefert bei geeigneter Auswahl und Platzierung des Sensors sehr genaue Ergebnisse und ist deshalb bestens zur Heizungsregelung geeignet. Allerdings besteht die Gefahr einer Fehlmessung - etwa durch Beschädigung des Sensors, des thermischen Kontaktes des Sensors und/oder der Zuleitungen vom Sensor zur Auswerte- und Regeleinrichtung, weshalb dieses Verfahren die oben geforderte Schutzfunktion nicht sicher erfüllt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren und genauen Bestimmung der Temperatur in einem
Kraftstoffeinspritzventil mit induktiver Heizung anzugeben sowie diese Temperatur zu regeln.
Die Aufgabe wird durch Verfahren gemäß der Ansprüche 1, 4 und 5 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach wird der temperaturabhängige Widerstand, den die Os¬ zillatorschaltung und die angeschlossene Spule für die
Gleichspannungsquelle bilden, und die Frequenz des der Spule zugeführten Wechselstroms zu einem ersten Zeitpunkt nach Inbetriebnahme der Oszillatorschaltung, zu dem das Kraftstoff¬ einspritzventil noch Umgebungstemperatur hat, und zu einem zweiten Zeitpunkt eine vorgegebene Zeitspanne später ermittelt. Außerdem wird die Temperatur zu dem Zeitpunkt nach Inbetriebnahme der Oszillatorschaltung, zu dem das Kraftstoffeinspritzventil noch Umgebungstemperatur hat ermittelt. Aus der Differenz der Widerstandswerte und der Differenz der Frequenzwerte wird durch Vergleich mit Werten aus einem Kenndatenfeld eine Temperaturdifferenz und durch Addition der Temperaturdifferenz zur anfänglichen Umgebungstemperatur die Temperatur zu dem zweiten Zeitpunkt ermittelt. Dabei werden mehrere physikalische Eigenschaften des Heizsystems genutzt :
Der elektrische Widerstand des als Heizelement wirkenden Ven¬ tilgehäuses, bzw. eines entsprechenden Heizelementes ändert sich in Abhängigkeit seiner Temperatur. Da der elektrische Widerstand des Heizelementes mit steigender Temperatur zunimmt, verringert sich bei ansonsten gleicher Wechselspannung der in der Induktionswicklung fließende Wechselstrom. Durch geeignete Erfassung des Stromwertes kann daraus der elektrische Widerstand des Heizelementes und somit die aktuelle Temperatur des Heizelementes ermittelt werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass in marktüblichen Steuergeräten eine Erfassung des Stromwertes vorgesehen sein muss, da im Fehlerfall (Kurzschluss einer Heizerzuleitung nach Masse oder Batteriepotential) ein unzulässig hoher Stromanstieg erkannt - und durch Abschalten der
Heizerelektronik - vermieden werden muss.
Die Permeabilität und Sättigungsinduktion des ferromagnetischen Heizelementes ändern sich in Abhängigkeit von der Temperatur. Dadurch ändert sich die Induktivität der Heizwicklung und entsprechend die Resonanzfrequenz des Schwingkreises:
Figure imgf000007_0001
f0 ist hierbei die Resonanzfrequenz eines unbelasteten
Schwingkreises, fr die Schwingfrequenz, die sich unter Einfluss des Lastwiderstandes RL einstellt. Beide Effekte führen zu einer temperaturabhängigen Änderung der Schwingkreisfrequenz. Bei geeigneter Erfassung der Schwingkreisfrequenz kann somit die Temperatur des Heizelementes ermittelt werden. Dies kann in einfacher Weise durch Digitalisierung der Versorgungsspannung und anschließende Frequenzmessung mit Hilfe des MikroControllers erfolgen .
Die Kombination beider Verfahren erlaubt es nun, die Temperatur des Heizelementes sicher und genau zu erfassen, wodurch die oben aufgestellten Anforderungen erfüllt werden. Da zudem weder zusätzliche Sensoren oder Zuleitungen benötigt werden, sondern größtenteils bereits vorhandene Betriebsmittel (Stromerfassung, MikroController) genutzt werden, ist dies auch ein sehr kostengünstiger Ansatz.
In Weiterbildung der Erfindung werden zu weiteren Zeitpunkten nach dem zweiten Zeitpunkt die Ermittlungen des Widerstands und der Frequenz wiederholt und darauf basierend die zu den jeweiligen Zeitpunkten vorherrschenden Temperaturen durch Vergleich mit dem Kenndatenfeld ermittelt.
Der Widerstand wird in vorteilhafter weil besonders einfacher Weise durch Messung der Spannung der Gleichspannungsquelle und des Stromes, den die Gleichspannungsquelle liefert, und durch Quotientenbildung dieser Werte ermittelt. ,
b
Eine Regelung der Temperatur eines induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils erfolgt in erfindungsgemäßer Weise da¬ durch, dass die Temperatur nach dem oben beschriebenen Verfahren ermittelt und die Versorgung der Oszillatorschaltung unterbrochen wird, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, und pe¬ riodisch wiederholt nach einer vorgegebenen Zeitspanne die Versorgung wieder eingeschaltet und die Temperatur erneut ermittelt und die Versorgung der Oszillatorschaltung wieder unterbrochen wird, wenn die vorgegebene Temperatur wieder erreicht ist.
Dadurch lässt sich das Problem lösen, dass die Temperaturerfassung nur bei laufender Heizung erfolgen kann. Ist die Heizregelung z.B. als Zweipunktregler ausgelegt, wird das Erreichen der (oberen) Solltemperatur zwar erkannt, woraufhin die Heizung ausgeschaltet wird. Da nun jedoch keine erneuten Temperaturmessungen erfolgen, kann die gewünschte Wiedereinschalttemperatur nicht bestimmt werden. Eine Lösung ist die erfindungsgemäße Zweipunktregelung mit fester Aus-Zeit. Hier wird nach Erreichen der (oberen) Solltemperatur die Heizung für eine vorgegebene Zeitdauer ausgeschaltet und erst danach wieder eingeschaltet. Diese Zeitdauer muss allerdings sorgfältig vorherbestimmt werden. Nach Ausschalten der Heizung kann nämlich - bedingt durch thermische Zeitkonstanten - die Heizertemperatur zunächst noch weiter ansteigen, bevor sie letztendlich absinkt. Die Ausschaltzeit muss nun mindestens so lange dauern, bis die Heizertemperatur sicher unter die (obere) Solltemperatur abgesunken ist. Ansonsten könnte - bedingt durch die genannte thermischen Zeitkonstanten, sowie die Reaktionszeit der Heizerregelung - die Heizertemperatur un- kontrolliert ansteigen.
Alternativ kann die Temperatur ermittelt und die Versorgung der Oszillatorschaltung unterbrochen werden, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, und periodisch wiederholt nach vor- gegebenen Zeitspannen die Versorgung für eine kurze Zeitspanne, in der keine nennenswerte Erwärmung des Kraftstoffeinspritz- ventils erfolgt, wieder eingeschaltet und die Temperatur erneut ermittelt wird und die Versorgung der Oszillatorschaltung wieder unterbrochen wird, wenn die vorgegebene Temperatur wieder oder noch erreicht ist.
Es wird also die Heizung periodisch für einen sehr kurzen Zeitraum von etwa 200ys eingeschaltet und dabei die Temperatur (wie oben beschrieben) gemessen. Bei geeigneter Wahl der Wiederholfrequenz führt diese sehr kurze Heizperiode zu keiner nennenswerten Erwärmung des Heizelementes.
Das Kenndatenfeld kann in vorteilhafter Weise durch Versuche ermittelt wird.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Temperatur eines induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils weist eine in dem Ventil angeordneten Spule, eine durch eine Gleichspannungsquelle versorgte Oszillatorschaltung zur Ver¬ sorgung der Spule mit einem Wechselstrom hoher Frequenz zur Erwärmung durch induzierte Wirbelströme des aus einem wider¬ standsbehafteten und eine Permeabilität aufweisenden Material gebildeten Ventilgehäuses und ferner eine Spannungsmessein- richtung zur Ermittlung der Spannung der Gleichspannungsquelle, eine Strommesseinrichtung zur Ermittlung des Wechselstroms, eine Frequenzmesseinrichtung zur Ermittlung der Frequenz des Wechselstroms, einen Temperatursensor zur Ermittlung der Umgebungstemperatur und eine Steuereinrichtung, in der ein Kenn- datenfeld gespeichert ist, zur Ermittlung der Temperatur des induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils auf. Hierdurch kann auf einfache Weise mit zumeist zu anderen Zwecken erforderlichen Messeinrichtungen die Temperatur kostengünstig ermittelt werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils mit einer im
Kraftstoffeinspritzventil angeordneten Spule L3, die parallel zu einem Kondensator Cl geschaltet ist, wobei die Verbindungspunkte der Spule L3 und des Kondensators Cl einen ersten Schaltungsknoten 1 und einen zweiten Schaltungsknoten 2 bilden. Zwischen dem ersten Schaltungsknoten 1 und dem zweiten Schaltungsknoten 2 ist die Serienschaltung aus einem ersten mit einem n-Kanal-MOSFET gebildeten ersten Schaltelement Tl und einem ebenfalls mit einem n-Kanal-MOSFET gebildeten zweiten Schaltelement T2 angeordnet. Der Verbindungspunkt der beiden Schaltelemente Tl, Tl ist über ein drittes, mit einem n-Kanal-MOSFET gebildetes Schaltelement T3 und einen dazu in Serie geschalteten Strommesswiderstand R_Shunt mit dem Massepotenzial einer Versorgungsquelle verbunden. Der Steueranschluss des dritten Schaltelements T3 ist mit einem Steueranschluss E/A verbunden, der zum Ein- und Ausschalten der in der Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung dient. Die Steueranschlüsse des ersten Tl und zweiten Schaltelements T2 sind jeweils über einen Widerstand Rl bzw. R2 mit dem positiven Potenzial Vo der Versorgungsquelle verbunden. Außerdem ist der Steueranschluss des ersten Schaltelements Tl über eine in Flussrichtung gepolte erste Diode Dl mit dem zweiten Schal¬ tungsknoten 2 und der Steueranschluss des zweiten Schaltelements T2 über eine in Flussrichtung gepolte zweite Diode D2 mit dem ersten Schaltungsknoten 1 verbunden.
Zur Versorgung des Parallelschwingkreises aus der Spule L3 und dem Kondensator Cl mit Energie, um die in der als Heizwicklung dienenden Spule L3 dissipierte Energie wieder zu ersetzen, ist ein Mittelabgriff der Spule L3 über eine weitere Spule LI mit dem positiven Potenzial der Versorgungsquelle Vo verbunden. Die Vorrichtung zur Erfassung der zur Temperaturermittlung benötigten Signale umfasst den Strommesswiderstand im Strompfad der Versorgungsspannung zur die Heizwicklung mit hochfrequenter Energie versorgenden Oszillatorschaltung. An diesem Widerstand entsteht eine Spannung, die dem Strom im Resonanzkreis entspricht . Genau genommen handelt es sich hierbei um den Strom, der zur Aufrechterhaltung der Schwingung des Resonanzkreises benötigt wird. Er ist deshalb in besonderer Weise zur Bestimmung des Heizelementwiderstandes - also des Lastwiderstandes des
Schwingkreises - geeignet. Die Messspannung wird in einem Verstärker Amp verstärkt und gegebenenfalls gefiltert, bevor sie dem Eingang eines Mikroprozessors MPU zugeführt wird.
Die Spannung der wird mittels eines Spannungsteilers aus den Widerständen R5 und R6, die in Serie zwischen den Polen der Versorgungsquelle V0 geschaltet sind, dem Arbeitsbereich des
Einganges U des Mikroprozessors MPU angepasst. Die Signale, die zur Berechnung des elektrischen Widerstandes des Heizelementes benötigt werden, können nun vom Mikroprozessors MPU erfasst werden .
Ein weiterer Spannungsteiler aus Widerständen R3 und R4 ist zwischen dem ersten Schaltungsknoten 1 und dem Massepotential angeordnet und passt die Wechselspannungsamplitude der Spannung am Schwingkreis aus dem Kondensator Cl und der Spule L3 dem Eingangsbereich eines Spannungsvergleichers Comp an, der ein der Schwingfrequenz fr entsprechendes Digitalsignal an den Eingang Freq des Mikroprozessors MPU leitet. Dieses Signal kann nun zur Bestimmung der Schwingfrequenz fr, bzw. deren zeitlicher Änderung verwendet werden.
Der Ablauf zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes des Heizelementes bzw. der Schwingfrequenz fr sowie deren zeitlicher Verlauf erfolgt nun wie folgt. Fertigungsbedingt unterliegen die Werte der elektrischen Bauteile teils erheblichen Schwankungen, weshalb die Bestimmung der Absolutwerte von elektrischem Widerstand des Heizerelementes und der Schwingkreisfrequenz fr nicht genau erfolgen können. Dieser Mangel kann jedoch durch die Bestimmung der temperaturbedingten Änderung dieser Größen weitgehend behoben werden, da diese im Wesentlichen von der Temperaturabhängigkeit des Heizerelementes bestimmt werden. Dessen Temperaturabhängigkeit wird aber von seinen Material¬ eigenschaften bestimmt und schwankt somit nur minimal. Zur Bestimmung der temperaturabhängigen Änderungen sind jedoch mindestens zwei, zeitlich versetzt aufeinanderfolgende Messungen erforderlich. In einem ersten Schritt werden Heizelementwiderstand und Schwingkreisfrequenz kurz nach Beginn der Heizphase - z.B. nach 150ys - bestimmt. Diesen Werten wird die - bei- spielsweise vom Temperatursensor TS der Motorsteuerung oder einem anderen Sensor erfasste - aktuelle Umgebungs- oder Kraft¬ stofftemperatur zugeordnet, wodurch man einen ersten Bezugspunkt erhält . R0, f0 -> T0
Nun ergeben sich zwei weitere mögliche Vorgehensweisen: Nach einer vorgegeben Zeitspanne erfolgt eine zweite Messung, wobei ein zweiter Heizelementwiderstand und eine zweite
Schwingkreisfrequenz ermittelt werden. Die Wertedifferenz zur ersten Messung lässt sich unter Kenntnis der Temperaturabhän- gigkeit von Heizelementwiderstand und Schwingkreisfrequenz zur Ermittlung der nun vorherrschenden Temperatur verwenden. Dies kann beispielsweise durch Vergleich mit einem im Mikroprozessor MPU hinterlegten Kenndatenfeld (look up table) erfolgen. Ri-Ro, fi-fo -> ΔΤ
Ti = T0 + ΔΤ
Die Änderung der Heizertemperatur innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne kann nun dazu verwendet werden, den weiteren Tem- peraturverlauf bei angelegter Heizung vorher zu bestimmen.
Dadurch kann eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit der oben beschriebenen modellbasierten Temperaturbestimmung erreicht werden, so dass dieses Verfahren ggf. einsetzbar wird. Vorteilhaft ist dabei der Verzicht auf weitere Messungen, was wertvolle Ressourcen des Mikroprozessors MPU einspart.
Die Messungen von Heizelementwiderstand und Schwingkreisfrequenz werden periodisch durchgeführt. Durch Vergleich der gemessenen Werte zum Eingangswert kann mithilfe des Kenndatenfeldes fortlaufend die aktuelle Temperatur des Heizerelementes ermittelt werden. Einer Heizungsregelung steht somit der erforderliche Ist-Wert zur Verfügung.
Durch Verwendung der temperaturabhängigen Werte des
Heizerwiderstands und der Schwingfrequenz des die Heizwicklung mit hochfrequenter Energie versorgenden Oszillators zur Temperaturbestimmung gelingt es, die Anforderungen an Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung bei sehr geringen Zu- satzkosten zu erfüllen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines Kraftstoff- einspritzventils
bei demeine im Ventil angeordnete Spule (L3) durch Versorgung mit einem Wechselstrom hoher Frequenz das aus einem widerstandsbehafteten und eine Permeabilität aufweisenden Material gebildete Ventilgehäuse durch induzierte Wirbelströme erwärmt, wobei der Wechselstrom von einer durch eine Gleichspannungsquelle (Vo) versorgten Oszillatorschaltung der Spule (L3) zugeführt wird, mit den Schritten:
• es wird der temperaturabhängige Widerstand, den die Oszil¬ latorschaltung und die angeschlossene Spule (L3) für die Gleichspannungsquelle (V0) bilden, und die Frequenz des der Spule zugeführten Wechselstroms zu einem ersten Zeitpunkt nach
Inbetriebnahme der Oszillatorschaltung, zu dem das Kraftstoffeinspritzventil noch Umgebungstemperatur hat, und zu einem zweiten Zeitpunkt eine vorgegebene Zeitspanne später ermittelt,
· es wird die Temperatur zu dem Zeitpunkt nach Inbetriebnahme der Oszillatorschaltung, zu dem das Kraftstoffeinspritzventil noch Umgebungstemperatur hat ermittelt,
• aus der Differenz der Widerstandswerte und der Differenz der Frequenzwerte wird durch Vergleich mit Werten aus einem Kenndatenfeld eine Temperaturdifferenz und durch Addition der
Temperaturdifferenz zur anfänglichen Umgebungstemperatur die Temperatur zu dem zweiten Zeitpunkt ermittelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zu weiteren Zeitpunkten nach dem zweiten Zeitpunkt die Ermittlungen des Widerstands und der Frequenz wiederholt werden und darauf basierend die zu den jeweiligen Zeitpunkten vorherrschenden Temperaturen durch Vergleich mit dem Kenndatenfeld ermittelt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Widerstand durch Messung der Spannung der Gleichspannungsquelle (Vo) und des Stromes, den die Gleichspannungsquelle (Vo) liefert, und durch Quotientenbildung dieser Werte ermittelt wird.
4. Verfahren zur Regelung der Temperatur eines induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils , bei dem die Temperatur nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ermittelt wird und die Versorgung der Oszillatorschaltung unterbrochen wird, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, und periodisch wiederholt a) nach einer vorgegebenen Zeitspanne die Versorgung wieder eingeschaltet und die Temperatur erneut ermittelt wird und b) die Versorgung der Oszillatorschaltung unterbrochen wird, wenn die vorgegebene Temperatur wieder erreicht ist.
5. Verfahren zur Regelung der Temperatur eines induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils , bei dem die Temperatur nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ermittelt wird und die Versorgung der Oszillatorschaltung unterbrochen wird, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, und periodisch wiederholt a) nach vorgegebenen Zeitspannen die Versorgung für eine kurze Zeitspanne, in der keine nennenswerte Erwärmung des Kraft¬ stoffeinspritzventils erfolgt, wieder eingeschaltet und die Temperatur erneut ermittelt wird und
b) die Versorgung der Oszillatorschaltung wieder unterbrochen wird, wenn die vorgegebene Temperatur wieder oder noch erreicht ist .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Kenndatenfeld durch Versuche ermittelt wird.
7. Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Temperatur eines induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils mit einer in dem Ventil angeordneten Spule (L3) ,
einer durch eine Gleichspannungsquelle (Vo) versorgten Oszil¬ latorschaltung (Cl, L3, Tl, T2, Dl, D2) zur Versorgung der Spule (L3) mit einem Wechselstrom hoher Frequenz zur Erwärmung durch induzierte Wirbelströme des aus einem widerstandsbehafteten und eine Permeabilität aufweisenden Material gebildeten Ventilge¬ häuses,
einer Spannungsmesseinrichtung (R5, R6, MPU) zur Ermittlung der Spannung der Gleichspannungsquelle (Vo) ,
einer Strommesseinrichtung (R_Shunt, MPU) zur Ermittlung des Wechselstroms ,
einer Frequenzmesseinrichtung (R3, R4, Comp, MPU) zur Ermittlung der Frequenz des Wechselstroms,
einen Temperatursensor (TS) zur Ermittlung der Umgebungstemperatur und
einer Steuereinrichtung (MPU) , in der ein Kenndatenfeld gespeichert ist, zur Ermittlung der Temperatur des induktiv beheizten Kraftstoffeinspritzventils .
PCT/EP2012/070781 2011-10-24 2012-10-19 Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils und verfahren zur regelung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils WO2013060630A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110085082 DE102011085082B3 (de) 2011-10-24 2011-10-24 Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils und Verfahren zur Regelung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils
DE102011085082.1 2011-10-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013060630A1 true WO2013060630A1 (de) 2013-05-02

Family

ID=47076200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/070781 WO2013060630A1 (de) 2011-10-24 2012-10-19 Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils und verfahren zur regelung der temperatur eines kraftstoffeinspritzventils

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011085082B3 (de)
WO (1) WO2013060630A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2512039A (en) * 2012-12-31 2014-09-24 Continental Automotive Systems Using resistance equivalent to estimate temperature of a fuel-njector heater
US9212591B2 (en) 2012-12-31 2015-12-15 Continental Automotive Systems, Inc. Using resistance equivalent to estimate heater temperature of an exhaust gas after-treatment component
US9285403B2 (en) 2012-12-31 2016-03-15 Continental Automotive Systems, Inc Resistance determination for temperature control of heated automotive components
US9618947B2 (en) 2012-12-31 2017-04-11 Continental Automotive Systems, Inc. Resistance determination with increased sensitivity for temperature control of heated automotive components
KR101807400B1 (ko) 2015-06-22 2017-12-08 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 용량성 부하를 방전시키는 전류 싱크를 구동 제어하기 위한 방법
US11218014B2 (en) * 2018-11-20 2022-01-04 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Circuitry and method for detecting temperature of wireless charging coil, and storage medium

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218841B4 (de) 2013-09-19 2015-04-02 Continental Automotive Gmbh Bestimmung der durch einen Kraftstoffinjektor strömenden Kraftstoffmenge basierend auf einer Erwärmung des Kraftstoffes mittels einer elektrischen Heizeinrichtung
JP6625889B2 (ja) * 2016-02-01 2019-12-25 株式会社ケーヒン 内燃機関制御装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0149215A2 (de) * 1983-12-21 1985-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Elektronisches Medizinalthermometer
EP0284711A2 (de) * 1987-03-02 1988-10-05 Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft Einrichtung zum Erfassen der Wicklungstemperatur eines bürstenlosen Gleichstrommotors
EP0360790A2 (de) * 1988-09-21 1990-03-28 Robert Bosch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Kraftstofftemperatur bei einer elektronisch geregelten Brennkraftmaschine
US20070020006A1 (en) 2005-07-23 2007-01-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Cartridge for image forming apparatus
EP1762724A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-14 Beru AG Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben der Glühkerzen einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
US20110180624A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Czimmek Perry R Parametric temperature regulation of induction heated load

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11294220A (ja) * 1998-04-13 1999-10-26 Mitsubishi Electric Corp 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
FR2848263B1 (fr) * 2002-12-06 2005-01-28 Marwal Systems Procede et dispositif perfectionnes de mesure de temperature , en vue d'un dosage de fluide liquide sur vehicule
US7628340B2 (en) * 2006-02-27 2009-12-08 Continental Automotive Systems Us, Inc. Constant current zero-voltage switching induction heater driver for variable spray injection
DE102007053408A1 (de) * 2007-11-09 2009-05-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Kraftstofftemperatur bei einem Common-Rail-Kraftstoffsystem sowie Common-Rail-Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0149215A2 (de) * 1983-12-21 1985-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Elektronisches Medizinalthermometer
EP0284711A2 (de) * 1987-03-02 1988-10-05 Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft Einrichtung zum Erfassen der Wicklungstemperatur eines bürstenlosen Gleichstrommotors
EP0360790A2 (de) * 1988-09-21 1990-03-28 Robert Bosch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Kraftstofftemperatur bei einer elektronisch geregelten Brennkraftmaschine
US20070020006A1 (en) 2005-07-23 2007-01-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Cartridge for image forming apparatus
EP1762724A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-14 Beru AG Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben der Glühkerzen einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
US20110180624A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Czimmek Perry R Parametric temperature regulation of induction heated load

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2512039A (en) * 2012-12-31 2014-09-24 Continental Automotive Systems Using resistance equivalent to estimate temperature of a fuel-njector heater
US9212591B2 (en) 2012-12-31 2015-12-15 Continental Automotive Systems, Inc. Using resistance equivalent to estimate heater temperature of an exhaust gas after-treatment component
US9285403B2 (en) 2012-12-31 2016-03-15 Continental Automotive Systems, Inc Resistance determination for temperature control of heated automotive components
US9334843B2 (en) 2012-12-31 2016-05-10 Continental Automotive Systems, Inc. Using resistance equivalent to estimate temperature of a fuel-injector heater
US9618947B2 (en) 2012-12-31 2017-04-11 Continental Automotive Systems, Inc. Resistance determination with increased sensitivity for temperature control of heated automotive components
KR101807400B1 (ko) 2015-06-22 2017-12-08 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 용량성 부하를 방전시키는 전류 싱크를 구동 제어하기 위한 방법
US11218014B2 (en) * 2018-11-20 2022-01-04 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Circuitry and method for detecting temperature of wireless charging coil, and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011085082B3 (de) 2013-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011085082B3 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils und Verfahren zur Regelung der Temperatur eines Kraftstoffeinspritzventils
DE4141837B4 (de) Vorrichtung zur Regelung eines Generators
DE112015000721B4 (de) Kraftstoffeinspritzsteuereinheit
DE112011100315B4 (de) Parametrische Temperaturregulierung einer Induktions-beheizten Last
DE102011079325B4 (de) Verfahren zur Luftzahlregelung eines Brenners
EP1528253A1 (de) Verfahren zum Glühen einer Glühkerze für einen Dieselmotor
EP2625580A1 (de) Verfahren zur einstellung einer temperatur eines sensorelements
DE10314754A1 (de) Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor
EP3508029B1 (de) Elektrischer heizer und verfahren zum erkennen einer überhitzung eines solchen elektrischen heizers
EP1732357A2 (de) Heizvorrichtung für ein Induktionsgargerät
EP2550112B1 (de) Vorrichtung zum ausbringen eines mediums mit einer einstellbaren temperatur zugehöriges verfahren zur temperaturregelung und zur kalibrierung
EP2805869B1 (de) Heizeinrichtung für Kraftfahrzeuge, Sitzheizung sowie Lenkradheizung mit einer solchen Heizeinrichtung und Verfahren zur Steuerung der Temperatur einer Heizeinrichtung für Kraftfahrzeuge
EP3177107A1 (de) Verfahren zum betrieb eines induktionskochfelds
DE102018120377A1 (de) Heizvorrichtung und Verfahren zum Regeln eines gebläsebetriebenen Gasbrenners
EP3058205B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kraftstoffpumpe
EP1768461B1 (de) Verfahren zum Erzeugen, Verarbeiten und Auswerten eines mit der Temperatur korrelierten Signals und entsprechende Vorrichtung
WO2014102024A2 (de) Verfahren zum ermitteln der temperatur von kraftstoff in einer kraftstoffpumpe
EP1923634B1 (de) Regelung des Brenngas-Luft-Gemisches über die Brenner- oder Flammentemperatur eines Heizgerätes
EP3513698B1 (de) Verfahren zum betreiben eines heizelements
EP0806887A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen des Kochpunktes von Kochgut
AT505064B1 (de) Regelung des brenngas-luft-gemisches über die brenner- oder flammentemperatur eines heizgerätes
EP1920643B1 (de) Vorschaltgerät für eine entladungslampe mit adaptiver vorheizung
WO2013091874A1 (de) Einrichtung zur steuerung einer heizungsumwälzpumpe und steuerungsverfahren
DE102014216521B4 (de) Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung
DE19731258C2 (de) Vorrichtung zur Messung der Temperatur eines rotierenden Galettengehäuses eines Galettenaggregats einer Spinnereimaschine zur Herstellung synthetischer Fäden

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12778299

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12778299

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1