WO2014023600A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern eines einspritzvorgangs mit einem vor- und haupeinspritzung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum steuern eines einspritzvorgangs mit einem vor- und haupeinspritzung Download PDF

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Frank Denk
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Continental Automotive Gmbh
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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 in particular to a method, a device, a motor control and a computer program for adapting the time profile of a current flowing through a coil of a coil drive of a fuel injector and which during the operation of an internal combustion engine of a motor ⁇ vehicle to a multiple injection of fuel with at least two Operaeinspritzvor réellen, wherein the time course of the current for each partial injection process has at least one boost phase and a freewheeling phase.
  • directly driven fuel injectors which have a magnetic armature mechanically coupled to a valve needle and a coil drive having a coil for moving the magnetic armature, with the same current / voltage parameters, due to electrical, magnetic and / or mechanical tolerances at a different time opening and / or
  • Fuel injector required coil current is typically provided by a suitable current control device, often called short current controller hardware.
  • a very rapidly increasing current flow through the coil of the coil drive of the relevant fuel injector is typically generated during the beginning of the injection process by means of a so-called boost voltage. This is done until reaching a predetermined peak current, which defines the end of the so-called.
  • Boost phase The self-adjusting time course of the current through the coil of the coil drive is dependent inter alia on the inductance and the real electrical resistance of the coil. In so-called. Multiple injections adjusts the time course of the current also depends on the time interval of the various electrical on-control of the corresponding opening operation.
  • the real electrical resistance is composed of the ohmic resistance of the winding (s) of the coil and the electrical resistance of the (ferro) magnetic material of the fuel injector. Eddy currents induced in the ferromagnetic material due to magnetic flux changes are attenuated and converted into heat by the finite electrical resistance of the (ferro) magnetic material. This makes a further contribution to the real ohmic losses.
  • Both the ohmic resistance of Wick ⁇ ment (s) of the coil and the resistance of the (ferro) magnetic material of the Kraftstoffinj ector show a temperature dependence, so that the adjusting time course of the current also depends on the temperature.
  • the present invention has for its object, as possible without an additional expenditure on equipment to achieve the best possible equality of the electrical excitation of a coil of a coil drive of a Kraftstoffinj ector for different partial injection operations of a multiple injection.
  • a method for adapting the time course of a stream which stoffinj by a coil of a coil drive a motor ector flows and which during operation of an internal combustion engine of a motor vehicle to a multiple ⁇ injection of fuel with at least two parts throughout ⁇ injecting leads, wherein the time course of the current for each partial injection has at least one boost phase and a freewheeling phase.
  • the described method comprises (a) applying to the coil with a first electrical excitation profile, which leads to a first multiple injection, in the two consecutive Operaeinspritzvortician time so far apart that the fuel injector completely closes between the two split injections, (b) determining the closing timing of the fuel injector for the first split injection of the first multiple injection, (c) calculating, for a second multiple injection, a minimum possible separation time between (i) the end of the electrical energization for a first partial injection event and (ii) the beginning of the electrical energization for a subsequent second partial injection event, the fuel injector just barely closing between the two partial injection events, (d) energizing the coil a second electrical excitation profile which leads to the second multi-injection with at least the first part of the injection process and the second partial injection process, (e) determining the rise time of the current during the boost phase of the second parts throughout ⁇ spritzvorgan gs the second multiple injection, (f) identifying the determined rise time as a minimum rise time achievable for the
  • Pre-charge phase by means of which the coil drive is pre-magnetized, and the electrical excitation is dimensioned during the respective pre-charge phase so that the
  • the adaptation method described is based on the finding that, by using an adapted third electrical excitation curve, each partial injection process of the third multiple injection has an equal and, for the relevant fuel injector, the shortest possible boost phase is assigned.
  • the duration of this boost phase which is determined by the above-mentioned (minimum) rise time of the current through the coil of the coil drive, namely, has a direct influence on the amount of fuel injected with the respective partial injection operation of the fuel injector in the combustion chamber of an internal combustion engine becomes.
  • This relationship has been recognized by the inventor of the invention described in this document.
  • This can be achieved by a suitable adaptation of the electrical excitation of the coil, that the fuel injected with each partial injection process fuel quantities are aligned with each other in a multiple injection. This in turn has the consequence that the quantity accuracy of the fuel injection in multiple injections can be significantly improved.
  • the electrical excitation during the respective pre-charge phase can be adjusted by a suitable adaptation of the duration of the respective pre-charge phase and / or the strength of the electrical excitation (voltage level and / or current intensity) during the respective pre-charge phase ,
  • rise time in this document is to be understood as the time period within which the current intensity of the current through the coil increases from the start of the boost phase until a predetermined peak current is reached. After reaching the peak current then immediately follows in a known manner a reduction of the current.
  • Time range within which the current is reduced is also referred to as freewheeling phase.
  • a so-called holding phase can follow, within which the fuel injector is connected by a sufficiently large holding current, which results in a sufficiently large magnetic holding force. is held in its open position.
  • Determining the rise time can be effected directly by means of a suitable ge ⁇ current controller hardware, which is used for the generation of electrical excitation of the coil.
  • a suitable ge ⁇ current controller hardware which is used for the generation of electrical excitation of the coil.
  • it may also be a suitable separate current measuring device may be used, which, for example, an analog-to-digital converter having.
  • the electrical excitation of the coil may in particular be the electrical voltage.
  • the third electrical excitation course can of course be used not only for the third multiple injection but also for further multiple injections. This means that the electrical excitation characteristics of further multiple injections for each partial injection process then lead to the described shortest possible boost phase and thus to an effective equalization of the injection quantities for each partial injection operation of the further multiple injections.
  • the third electrical excitation profile for each partial injection process has an electric drive (Ti) of the same length, which starts at the beginning of the respective boost phase. This ensures that after the end of the invention according to the invention for all partial injections the same long boost phase no undesirable scattering of the injection quantities by different lengths of time periods in which the fuel injector is completely opened ector occur.
  • the electrical control of the fuel injector or the spool of the coil drive of the fuel injector thus begins together with the boost phase and, in addition to the freewheeling phase, the start of which is triggered by the achievement of the predetermined peak or maximum current, possibly even a typi ⁇ cally very have short holding phase.
  • Pre-charge phase are therefore not assigned to the actual electrical control.
  • the excitement in the pre-charge phases is so small that it is ensured that (still) no opening of the fuel injector takes place.
  • the electrical control is preferably realized by a control voltage to ⁇ , with the coil of the coil drive the Spuleninjektors is acted upon in the relevant period of time.
  • the electrical excitation during the respective pre-charge phase is further dimensioned such that at the time of the end of the same for each partial injection operation electrical control for each partial injection an equal residual current level of the course of the current through the Coil is given.
  • the coil drive thus has at the end of each partial injection ⁇ process each have a same residual magnetization, which can be clearly seen as a remaining in the coil drive and possibly temporally, for example, exponentially degrading residual energy. If a certain (magnetic) residual energy is still contained in the coil drive at the time of the beginning of the next electrical excitation for the subsequent partial injection process, then correspondingly less energy is required for the next partial injection process in order to realize the desired opening process. Therefore, the residual flow level, especially for small separation times between successive Operaeinspritzvor réellen an influence not only on the
  • the maintenance of the same residual flow level thus has the advantage that not only the closing behavior but also the opening behavior for different partial injection processes can be matched to one another. Consequently, a particular accurate approximation of the amounts of the different Part injection injections of injected fuel can be realized.
  • the separation time between two successive electrical actuations of the same length (Ti) in said third electrical excitation history is equal to the calculated for the second multi-injection ⁇ minimum possible separation time.
  • the described third multiple injection is thus carried out with the minimum possible separation time.
  • the energetic and / or magnetic influences that act on the directly subsequent Operaeinspritzvorgang from a previous partial injection process precisely defined and can by the above-described dimensioning of the electrical excitation during the respective pre-charge phase with regard to an optimal quantity equalization with each injected fuel injection amounts to be compensated.
  • the closing time of the fuel injector is determined for the first partial injection process by means of an evaluation of electrical signals applied to the coil.
  • the determination of the closing time for example, based on the effect that after switching off the current flow or the driving current, the closing movement of a magnet armature and an associated valve needle of the coil drive to a speed-dependent influencing the voltage applied to the coil (injector voltage) leads.
  • a coil-driven valve it comes namely after the switching off of the drive current to a reduction of the magnetic force.
  • a spring preload and applied to the valve hydraulic force results in a resultant force which the armature and the
  • Valve needle accelerates in the direction of the valve seat. Un ⁇ indirectly before impacting the valve seat armature and valve needle reach their maximum speed. With This speed then increases the air gap between a core of the coil and the armature. Due to the movement of the armature and the associated air gap ⁇ increase the residual magnetism of the armature results in a voltage induction in the coil. The maximum occurring movement induction voltage then characterizes the maximum speed of the magnetic needle and thus the time of mechanical closing of the valve. The voltage profile of the induced voltage in the currentless coil is thus determined at least partially by the movement of the magnet armature.
  • the proportion can be determined, at least to a good approximation, based on the relative movement between armature and coil. In this way, information about the course of motion is automatically obtained, which allow accurate conclusions about the time of the maximum speed and thus also about the time of closing the valve.
  • the electrical excitation during the respective pre-charge phase acts on the coil with a voltage provided by a battery of the motor vehicle.
  • a voltage provided by a battery of the motor vehicle This has the advantage that can be used for the electrical excitation during the respective pre-charge phase to a voltage level, which is already present in the motor vehicle. If the voltage supplied by the battery should be too high for optimum dimensioning of the electrical excitation during the respective pre-charge phase, then a two-step control can be used for example by means of a pulse width modulation to effectively reduced electrical excitation during the respective Pre-charge phase in an easy way to provide.
  • the electrical excitation at least during the beginning of the respective ⁇ Pre-charge phase loading with the coil a boost voltage, which is increased compared to the voltage provided by a battery of the motor vehicle.
  • a boost voltage which is increased compared to the voltage provided by a battery of the motor vehicle.
  • Pre-charge phase is applied to the coil of the coil drive of the fuel ⁇ injector can be the same boost voltage or another (different levels) boost voltage, which is applied during the boost phase until reaching the predetermined maximum peak current to the coil.
  • the charging of the coil with the first electrical excitation course is carried out at the beginning of a driving cycle of the motor vehicle.
  • This has the advantage that the subsequent determination of the closing time of the fuel injector and the calculation of the minimum possible separation time between two consecutive partial injection events of the second multiple injection takes place based on defined operating conditions of the fuel injector.
  • the temperature of the fuel injector at the beginning of a drive cycle is significantly lower than at a time at which the fuel injector and optionally also the internal combustion engine to which the fuel injector is mounted already in operation for a certain time was.
  • the rise time of the current to He ⁇ range of the predetermined peak current depends inter alia on the temperature T of the fuel injector.
  • the achievable minimum rise time becomes greater with increasing temperature T. Therefore, the beginning of a driving cycle, for example after the motor vehicle is suitable for at least one time, in particular, to determine the shortest rise time that can physically adjust in the fuel injector. This ensures that all subsequent rise times of the current during the respective boost phase, ie until reaching the predetermined peak current, are greater than or equal to the achievable for the fuel injector minimum rise time, which later the equivalent current rise times of the various partial injection events certainly.
  • the achievable minimum rise time which is used for the later balancing of the current signals for the individual partial injection processes, is determined at usually "cold" temperature conditions for the fuel injector a driving cycle of the engine, the self-adjusting fuel injector temperatures are always greater than the starting temperature. More driving cycles may possibly require a comparison of the starting temperature, for example, the coolant temperature of the previous driving cycle in order gradually to determine the mi ⁇ nimalste fuel injector temperature. at this point it should be noted that the current profile until reaching the predetermined peak current, and in particular ⁇ sondere the rise time further alseinan of the (electric) separation time between the electrical controls for two Ti depend on the following Generaleinspritzvortician.
  • the rise time decreases with decreasing (electrical) separation time.
  • the method further comprises determining the closing time of the fuel injector for the first partial injection operation of the third or a further multiple injection. If the specific closing time of the fuel injector for the first partial injection of the third or another Multiple injection is earlier than the predetermined closing timing of the fuel injector for the first parts throughout ⁇ injection process of the first multi-injection, then has that with this embodiment mentioned method further on (a) calculating, for a subsequent multiple injection, an updated minimum possible separation time between (i) the end of electrical excitement for a first
  • Boost phases lead.
  • these current (partial) curves can lead in addition to equally high and preferably as small as possible residual current levels, which in turn result in a reduced residual magnetization of the coil drive at the end of a respective activation for a partial injection process.
  • an apparatus for adapting the time course of a stream be ⁇ written which ector flowing through a coil of a coil drive a Kraftstoffinj and which during operation of an internal combustion engine of a motor vehicle to a more ⁇ multiple injection of fuel with at least two partial injections leads, wherein the time course of the current for each partial injection process has at least one boost phase and a freewheeling phase.
  • the device described comprises (a) a current control device (i) for applying a voltage to the coil and (ii) controlling the current flowing through the coil, and (b) a data processing unit coupled to the current control device.
  • the Current control means and the data processing unit are adapted to carry out the above-mentioned method.
  • the steps of loading the coil with the respective electrical excitation curve are preferably carried out largely by the current regulation device.
  • an engine control system for an internal combustion engine of a motor vehicle is described.
  • the engine control has a device of the abovementioned type for compensating for the temporal course of a current passing through a coil of a coil drive a motor ⁇ stoffinj ector flows.
  • a computer program for adapting the time profile of a current which flows through a coil of a coil drive of a fuel injector and which leads during operation of an internal combustion engine of a motor vehicle to a multiple injection of fuel with at least two partial injection processes. wherein the time course of the current for each partial injection process has at least one boost phase and a freewheeling phase.
  • the computer program when executed by a processor, is configured to perform the above-mentioned procedure.
  • Figure 2 shows a time course of the current I by a reel drive of a fuel injector, which leads to two temporally successive partial injection operations which are marked respectively by a characte ⁇ ristic curve of a fuel entry MFF charged and which are so far separated in time from each other that the Fuel injector between the two partial injection events for a period At_close closes.
  • Figure 3 shows a time course of a current I by a coil drive of a Kraftstoffinj injector, wherein a separation time between two current (part) - gradients, which are each associated with a Operaeinspritzvorgang is sized so that the
  • FIG. 4 shows a time profile of a current I through a coil drive of a fuel injector, whereby by adapted pre-charge phases before the actual electrical actuation of the coil drive
  • Figure 1 shows according to an embodiment of the invention, a device 100 for adapting the time course of a current which flows through a coil of a coil drive of a Kraftstoffinj ector and which during operation an internal combustion engine of a motor vehicle leads to a Mehr ⁇ fuel injection of fuel with at least two Operaeinspritzvor réellen, wherein the time course of the current for each partial injection process has at least one boost phase and a freewheeling phase.
  • the device 100 has a current control device 102 and a data processing unit 104.
  • the current control device 102 and the data processing unit 104 are set up to execute a method for adapting the time course of a current flowing through the coil and which leads to a multi ⁇ injection of fuel with at least two partial injections during operation of the internal combustion engine.
  • the time profile of the current for each partial injection process at least a boost phase and a freewheeling phase.
  • the adaptation method has the following steps:
  • Fuel injector completely closes between the two partial injections
  • steps (A), (D), and (G) are largely governed by the current controller 102 and steps (B), (C), (E), and (F ) is performed by the data processing unit 104.
  • the aim of the present invention is to equalize by a suitable bias the temporal course of the current for the individual flow sub-profiles, which are each associated with a partial injection multiple injection, regardless of temperature, inductance and electrical separation time and thus the variations in the opening duration of Kraftstoffinj ector for the various Minimize part injection operations.
  • the peak currents characteristic of the respective boost phase are achieved.
  • the power is turned off.
  • the shortest rise time t_rise_min of the current through the fuel injector is first determined according to the method described in this document until a predetermined peak current I_peak is reached, which is in the coil physically adjust the coil drive of the fuel injector. This ensures that all self-adjusting current rise times t_rise are at least as long or longer than the shortest
  • the current rise time t_rise decreases with decreasing injector temperature and decreasing separation time t_sep between the electrical actuations Ti for the individual partial injection processes. Consequently, the shortest possible rise time is determined according to the t_rise_min ector here be ⁇ signed embodiment for matching at an early stage of the injection start at even "cold" usually temperature conditions for the Kraftstoffinj.
  • the self-adjusting temperatures of the fuel injector are always greater than the starting temperature. Further driving cycles may possibly require a respective comparison of the starting temperature, for example with the coolant temperature of the previous driving cycle, in order to successively determine the minimum temperature of the fuel injector.
  • the separation time t_sep between two successive electrical actuations Ti for two consecutive sub-injection operations is minimized. In order to avoid an unstable operation of the multiple injection of the fuel injector, however, it must be ensured that the fuel injector closes for a minimal short time between the two partial injection processes.
  • the closing period is that period of time it takes for the fuel injector ⁇ to completely stop the ingress of fuel MFF after the end of the electrical control Ti.
  • the closing duration of the fuel injector is determined in accordance with the exemplary embodiment illustrated here in an operating state of the fuel injector in that two electrical actuations are in each case during a time period Ti_ref of
  • Fuel injector period are spaced so far apart that between two immediately successive partial injection operations of the Kraftstoffinj ector is completely closed at least for a certain period of time At_close.
  • FIG. 2 shows this operating state.
  • Two electrical on ⁇ controls each by means of a temporal voltage waveform, not shown, during the two periods Ti_ref lead each to a current flow I through the coil of the coil drive of the fuel injector.
  • the separation time between the two successive electrical actuations in the time periods Ti_ref is identified in FIG. 2 as t_sep.
  • a first current flow 210a through the coil leads to a first fuel entry 220a.
  • the rise time of the first current flow 210a up to a predetermined peak current I_peak is marked t_rise in FIG.
  • a second current flow 210b through the coil leads to a second fuel entry 220b.
  • the rise time of the second current flow 210b up to the peak current I_peak is also marked with t_rise in FIG. Due to the large time interval between the two electrical drives in the time periods Ti_ref, the characteristics of the two currents 210a and 210b are at least approximately equal. The same applies to the courses of the two resulting fuel inputs 220a and 220b, which are also at least approximately the same.
  • the closing time of the fuel injector can be determined.
  • a method which relies solely on an evaluation of electrical signals applied to the coil.
  • the determination of the closing time can be based on the effect that, after switching off the current flow or the drive current, the closing movement of a magnet armature and a valve needle of the coil drive connected thereto causes a speed-dependent influencing of the voltage applied to the coil (injector voltage ) leads.
  • the closing movement of a magnet armature and a valve needle of the coil drive connected thereto causes a speed-dependent influencing of the voltage applied to the coil (injector voltage ) leads.
  • the closing movement of a magnet armature and a valve needle of the coil drive connected thereto causes a speed-dependent influencing of the voltage applied to the coil (injector voltage ) leads.
  • the air gap between a core of the coil and the magnet armature then increases.
  • the remanent magnetism of the magnet armature leads to a voltage induction in the coil.
  • the maximum occurring movement induction voltage then characterizes the maximum speed of the magnetic needle and thus the time of mechanical closing of the valve.
  • the time separation between two successive electrical actuations Ti_ref can ector based on a knowledge of the actual closing duration of the Kraftstoffinj then to a minimum separation time between two t_sep_min be shortened alsei ⁇ nander concept electrical activations Ti_ref.
  • the minimum separation time t_sep_min is still there just so long that the fuel injector is only completely closed for a short time.
  • a requested temporal current pulse (corresponding to a defined requested fuel quantity entry Q_setpoint) can be divided into two consecutively following temporal pulses of the respective energization duration Ti_ref (corresponding summation entry Q_setpoint) in order to minimize the combustion engine response change during the adaptation described here.
  • Figure 3 shows the electrical control of the fuel injector ⁇ with the minimum separation time t_sep_min and the resulting fuel entries.
  • a first current flow 310a through the coil leads to a first fuel entry 320a.
  • a second current flow 310b through the coil leads to a second fuel entry 32b. It can be seen that (due to residual magnetization of the armature of the coil drive), the (now minimal) rise time t_rise_min of the second current flow is significantly shorter than the rise time t_rise of the first one
  • this control algorithm sets a bias. This is done with a pre-charge phase immediately prior to the respective boost phase.
  • the pre-charge phase can be regulated in time and in terms of their current intensity. However, premagnetization of the fuel injector must not result in premature opening of the fuel injector during the pre-charge phase.
  • the control is carried out according to the embodiment shown here by a stepwise approach to t_rise_min by means of stepwise change of the effective current value and / or the duration of the pre-charge phase.
  • the power supply needed for the power supply from the battery of the system.
  • other voltages for example a special boost voltage for the pre-charge phase may also be used.
  • the system, the necessary pre-charge phase he learn depending on the temporal position of the individual injection pulses ⁇ and if necessary determine a new value for t_rise_min at lower cold start conditions, and thus initiate a re-adaptation of the current waveform.
  • stepwise setting the pre-charge phase of the second pulse (after the equality described herein) to zero.
  • FIG. 4 shows a time profile of a current I through a coil drive of a fuel injector, where equality of the individual partial injection events with respect to the respective fuel inputs is achieved by adapted pre-charge phases 430a and 430b prior to the actual electrical actuation of the coil drive.
  • a first current flow 410a through the coil leads to a first fuel entry 420a.
  • a second current flow 410b through the coil leads to a second fuel entry 420b. It can be clearly seen from FIG.
  • the two current profiles 410a and 410b and in particular their rise times t_rise_min and their residual current levels at the end of the respective electrical activation are at least approximately identical in the time period Ti_ref
  • the resulting injected amounts of fuel which result from the integral (cam surface) over the respective course of the fuel input 420a and 420b.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Adaptieren des Verlaufs eines Stromes, welcher durch einen Kraftstoffinjektor fließt und zu einer Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt. Das Verfahren weist auf (a) Beaufschlagen einer Spule mit einem ersten Erregungsverlauf (210a, 210b), welcher zu einer ersten Mehrfacheinspritzung führt, bei der zwei Teileinspritzvorgänge so weit separiert sind, dass sich der Kraftstoffinj ektor zwischenzeitlich vollständig schließt, (b) Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinjektors für den ersten Teileinspritzvorgang, (c) Berechnen, für eine zweite Mehrfacheinspritzung, einer minimal möglichen Separationszeit (t_sep_min) zwischen dem Ende der Erregung für einen ersten Teileinspritzvorgang und dem Beginn der Erregung für einen zweiten Teileinspritzvorgang, wobei sich der Kraftstoffinjektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen gerade noch vollständig schließt, (d) Beaufschlagen der Spule mit einem zweiten Erregungsverlauf (310a, 310b), welcher zu der zweiten Mehrfacheinspritzung führt, (e) Bestimmen der Anstiegszeit der Stromstärke während einer Boostphase des zweiten Teileinspritzvorgangs, (f) Identifizieren der Anstiegszeit als eine minimale Anstiegszeit (t_rise_min) und (g) Beaufschlagen der Spule mit einem dritten elektrischen Erregungsverlauf (410a, 410b), wobei der dritte elektrische Erregungsverlauf für jeden Teileinspritzvorgang eine Pre-Charge-Phase (430a, 430b) aufweist, mittels welcher der Spulenantrieb vormagnetisiert wird.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM STEUERN EINES EINSPRITZVORGANGS MIT EINEM VOR- UND HAUPEINSPRITZUNG
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, eine Vorrichtung, eine Motorsteuerung sowie ein Computerprogramm zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes, welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt und welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraft¬ fahrzeugs zu einer Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist.
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 hinsichtlich der Menge des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffs .
Die relativen Einspritzmengenunterschiede von Kraftstoff¬ injektor zu Kraftstoffinj ektor 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 tatsächliche Bewegungsverhalten der Ventilnadel bzw. des magnetischen Ankers insbesondere während des Öffnungsvorgangs und/oder während des Schließvorgangs bekannt ist. Nur dann können Injektor-individuelle Variationen hinsichtlich der Menge des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffs durch eine geeignete Injektor-individuelle Adaption der elektrischen Ansteuerung eines betreffenden Kraftstoffinj ektors kompensiert werden. Der zum Betrieb eines einen Spulenantrieb aufweisenden
Kraftstoffinj ektors benötigte Spulenstrom wird typischerweise durch eine geeignete Stromregelungseinrichtung, häufig kurz Stromregler Hardware genannt, zur Verfügung gestellt. Dabei wird typischerweise während des Beginns des Einspritzvorgangs mit Hilfe einer sog. Boostspannung ein sehr schnell ansteigender Stromfluss durch die Spule des Spulenantriebs des betreffenden Kraftstoffinj ektors erzeugt. Dies geschieht bis zum Erreichen eines vorgegebenen Spitzenstromes, welcher das Ende der sog. Boostphase definiert. Der sich einstellende zeitliche Verlauf des Stromes durch die Spule des Spulenantriebs ist dabei unter anderem abhängig von der Induktivität und dem reellen elektrischen Widerstand der Spule. Bei sog. Mehrfacheinspritzungen hängt der sich einstellende zeitliche Verlauf des Stromes ferner vom zeitlichen Abstand der verschiedenen elektrischen An- Steuerungen des entsprechenden Öffnungsvorgangs ab.
Der reelle elektrische Widerstand setzt sich aus dem ohmschen Widerstand der Wicklung (en) der Spule und dem elektrischen Widerstand des (ferro) magnetischen Materials des Kraftstoff- injektors zusammen. Wirbelströme, die aufgrund von magnetischen Flussänderungen im ferromagnetischen Material induziert werden, werden durch den endlichen elektrischen Widerstand des (ferro) magnetischen Materials gedämpft und in Wärme umgewandelt. Dadurch wird ein weiterer Beitrag zu den reellen ohmschen Verlusten geleistet. Sowohl der ohmsche Widerstand der Wick¬ lung (en) der Spule als auch der Widerstand des (ferro) magnetischen Materials des Kraftstoffinj ektors zeigen eine Temperaturabhängigkeit, so dass der sich einstellende zeitliche Verlauf des Stromes ferner von der Temperatur abhängt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, möglichst ohne einen zusätzlichen apparativen Aufwand eine möglichst gute Gleichstellung der elektrischen Erregung einer Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors für verschiedenen Teileinspritzvorgänge einer Mehrfacheinspritzung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, weitere Merkmale und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der Vorrichtung, der Motorsteuerung sowie dem Computerprogramm, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung dieser Erfindung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes beschrieben, welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraft- stoffinj ektors fließt und welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu einer Mehrfach¬ einspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teilein¬ spritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) Beaufschlagen der Spule mit einem ersten elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu einer ersten Mehrfacheinspritzung führt, bei der zwei aufeinanderfolgende Teileinspritzvorgänge zeitlich so weit voneinander separiert sind, dass sich der Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen vollständig schließt, (b) Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der ersten Mehrfacheinspritzung, (c) Berechnen, für eine zweite Mehrfacheinspritzung, einer minimal möglichen Separationszeit zwischen (i) dem Ende der elektrischen Erregung für einen ersten Teileinspritzvorgang und (ii) dem Beginn der elektrischen Erregung für einen darauffolgenden zweiten Teileinspritzvor- gang, wobei sich der Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen gerade noch vollständig schließt, (d) Beaufschlagen der Spule mit einem zweiten elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu der zweiten Mehrfacheinspritzung mit zumindest dem ersten Teileinspritzvorgang und dem zweiten Teileinspritzvorgang führt, (e) Bestimmen der Anstiegszeit der Stromstärke während der Boostphase des zweiten Teilein¬ spritzvorgangs der zweiten Mehrfacheinspritzung, (f) Identifizieren der bestimmten Anstiegszeit als eine für den betreffenden Kraftstoffinj ektor erreichbare minimale Anstiegs- zeit, und (g) Beaufschlagen der Spule mit einem dritten elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu einer dritten
Mehrfacheinspritzung mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt. Erfindungsgemäß weist der dritte elektrische Erre¬ gungsverlauf für jeden Teileinspritzvorgang eine
Pre-Charge-Phase auf, mittels welcher der Spulenantrieb vor- magnetisiert wird, und die elektrische Erregung ist während der jeweiligen Pre-Charge-Phase so dimensioniert, dass die
Anstiegszeiten innerhalb des dritten elektrischen Erregungsverlaufs für die Boostphasen der zumindest zwei Teilein- spritzvorgänge der dritten Mehrfacheinspritzung zumindest annähernd gleich der identifizierten minimalen Anstiegszeit sind .
Dem beschriebenen Adaptionsverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Verwendung eines adaptierten dritten elektrischen Erregungsverlaufs jedem Teileinspritzvorgang der dritten Mehrfacheinspritzung eine gleich lange und für den betreffenden Kraftstoffinj ektor möglichst kurze Boostphase zugeordnet wird. Die Zeitdauer dieser Boostphase, welche durch die oben genannte (minimale) Anstiegszeit der Stromstärke durch die Spule des Spulenantriebs bestimmt ist, hat nämlich einen direkten Einfluss auf die Menge an Kraftstoff, welche mit dem jeweiligen Teileinspritzvorgang von dem Kraftstoffinj ektor in den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Dieser Zusammenhang wurde von dem Erfinder der in diesem Dokument beschriebenen Erfindung erkannt. Damit kann durch eine geeignete Adaption der elektrischen Erregung der Spule erreicht werden, dass die mit jedem Teileinspritzvorgang eingespritzten Kraftstoffmengen bei einer Mehrfacheinspritzung aneinander angeglichen werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Mengengenauigkeit der Kraftstoffeinspritzung bei Mehrfacheinspritzungen deutlich verbessert werden kann.
Die elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase kann durch eine geeignete Anpassung der Dauer der jeweiligen Pre-Charge-Phase und/oder der Stärke der elektrischen Erregung (Spannungsniveau und/oder Stromstärke) während der jeweiligen Pre-Charge-Phase angepasst werden.
Anschaulich ausgedrückt ergeben sich bei gleich langen
Boostphasen bzw. Zeitdauern (Anstiegszeiten) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Spitzenstromes, welcher das Ende der
Boostphase und den Beginn der sog. Freilaufphase bestimmt, für alle Teileinspritzvorgänge einer Mehrfacheinspritzung während des Öffnungsverhaltens des Kraftstoffinj ektors gleiche Werte für die zeitlichen Integrale über den Kraftstoffmengeneintrag (= eingespritzte Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit) . Somit kann man durch eine Angleichung der Anstiegszeiten hin zu der für den jeweiligen Kraftstoffinj ektor erreichbaren minimalen
Anstiegszeit eine effektive Angleichung oder Gleichstellung der Kraftstoffmengen für jeden Teileinspritzvorgang erreichen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Streuung des Kraftstoffmengeneintrags nach der Boostphase, d.h. während der Freilaufphase und einer ggf. sich anschließenden Haltephase einschließlich der Zeitspanne, welche zum (hydraulischen) Schließen des Kraftstoffinj ektors benötigt wird, im Vergleich zu der Variation des Kraftstoffmengeneintrags beim Öffnen des Kraftstoffinj ektors während der Boostphase relativ gering ist. Daher kann man bereits durch eine Angleichung des Öffnungs- Verhaltens für verschiedene Teileinspritzvorgänge auf effektive Weise zu einer relativ genauen Angleichung der jeweils eingespritzten Menge an Kraftstoff kommen. Dies bedeutet an¬ schaulich, dass durch eine Gleichstellung des zeitlichen Verlaufs des Stromes durch die Spule des Spulenantriebs des Kraftstoffinj ektors ein unterschiedliches Öffnungsverhalten des betreffenden Kraftstoffinj ektors kompensiert und damit die mit jedem Teileinspritzvorgang eingespritzte Kraftstoffmenge an die Mengen der anderen Teileinspritzvorgänge angeglichen werden kann. Dieses Angleichen wird in diesem Dokument auch als Gleichstellung bezeichnet.
Unter dem Begriff der Anstiegszeit ist in diesem Dokument diejenige Zeitspanne zu verstehen, innerhalb welcher die Stromstärke des Stroms durch die Spule vom Beginn der Boostphase bis zum Erreichen eines vorbestimmten Spitzenstrom ansteigt. Nach dem Erreichen des Spitzenstromes folgt dann in bekannter Weise unmittelbar eine Reduzierung der Stromstärke. Der
Zeitbereich, innerhalb welchem sich die Stromstärke reduziert, wird auch als Freilaufphase bezeichnet. Ggf. kann sich zumindest bei größeren einzuspritzenden Kraftstoffmengen, welche eine längere Zeitdauer der Öffnung des Kraftstoffinj ektors erfordern, nach der Freilaufphase noch eine sog. Haltephase anschließen, innerhalb welcher der Kraftstoffinj ektor durch einen ausreichend großen Haltestrom, welcher eine ausreichend große magnetische Haltekraft zur Folge hat, in seiner Öffnungsposition gehalten wird .
Das Bestimmen der Anstiegszeit kann direkt mittels einer ge¬ eigneten Stromregler Hardware erfolgen, welche zur Erzeugung der elektrischen Erregung der Spule verwendet wird. Es kann jedoch auch eine geeignete separate Strommesseinrichtung verwendet werden, welche beispielsweise einen Analog-Digital Konverter aufweist. Die elektrische Erregung der Spule kann insbesondere die elektrische Spannung sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass der dritte elektrische Er- regungsverlauf selbstverständlich nicht nur für die dritte Mehrfacheinspritzung sondern auch für weitere Mehrfacheinspritzungen verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass dann auch die elektrischen Erregungsverläufe von weiteren Mehrfacheinspritzungen für jeden Teileinspritzvorgang zu der be- schriebenen kürzest möglichen Boostphase und damit zu einer effektiven Angleichung der Einspritzmengen für jeden Teileinspritzvorgang der weiteren Mehrfacheinspritzungen führen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der dritte elektrische Erregungsverlauf für jeden Teileinspritzvorgang eine gleich lange elektrische Ansteuerung (Ti) auf, welche mit dem Beginn der jeweiligen Boostphase beginnt. Dadurch wird sichergestellt, dass nach dem Ende der erfindungsgemäß für alle Teileinspritzvorgänge gleich langen Boostphase keine uner- wünschten Streuungen der Einspritzmengen durch unterschiedlich lange Zeitspannen, in denen der Kraftstoffinj ektor vollständig geöffnet ist, auftreten.
Die elektrische Ansteuerung des Kraftstoffinj ektors bzw. der Spule des Spulenantriebs des Kraftstoffinj ektors beginnt also zusammen mit der Boostphase und kann neben der Freilaufphase, deren Beginn durch das Erreichen des vorgegebenen Spitzen- oder Maximalstromes getriggert wird, ggf. auch noch eine typi¬ scherweise sehr kurze Haltephase aufweisen. Die in dem dritten elektrischen Erregungsverlauf enthaltenen Zeitspannen der
Pre-Charge-Phase werden also nicht der eigentlichen elektrischen Ansteuerung zugeordnet. Die Erregung in den Pre-Charge-Phasen ist nämlich so klein, dass gewährleistet ist, dass (noch) keine Öffnung des Kraftstoffinj ektors erfolgt.
Die elektrische Ansteuerung wird bevorzugt durch eine An¬ steuerspannung realisiert, mit der die Spule des Spulenantriebs des Spuleninjektors in der betreffenden Zeitspanne beaufschlagt wird .
Auch in diesem Zusammenhang gilt, dass das Merkmal der gleich langen elektrischen Ansteuerungen auf für den dritten elektrischen Erregungsverlauf nachfolgende weitere elektrische Erregungsverläufe gilt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase ferner so dimensioniert, dass zum Zeitpunkt des Endes der für jeden Teileinspritzvorgang gleich langen elektrischen An- steuerung für jeden Teileinspritzvorgang ein gleich hohes Reststromniveau des Verlaufs des Stromes durch die Spule gegeben ist.
Der Spulenantrieb weist also zum Ende jedes Teileinspritz¬ vorgangs jeweils eine gleiche Restmagnetisierung auf, welche anschaulich ausgedrückt als eine in dem Spulenantrieb ver- bleibende und ggf. sich zeitlich beispielsweise exponentiell abbauende Restenergie betrachtet werden kann. Sofern zum Zeitpunkt des Beginns der nächsten elektrischen Erregung für den nachfolgenden Teileinspritzvorgang also noch eine gewisse (magnetische) Restenergie in dem Spulenantrieb enthalten ist, dann wird für den nächsten Teileinspritzvorgang entsprechend weniger Energie benötigt, um den gewünschten Öffnungsvorgang zu realisieren. Daher hat das Reststromniveau insbesondere bei kleinen Separationszeiten zwischen aufeinander folgenden Teileinspritzvorgängen einen Einfluss nicht nur auf das
Schließverhalten des Kraftstoffinj ektors sondern auch auf das Öffnungsverhalten des nachfolgenden Teileinspritzvorgangs des Kraftstoffinj ektors.
Die Einhaltung des gleichen Reststromniveaus hat also den Vorteil, dass nicht nur das Schließverhalten sondern auch das Öffnungsverhalten für verschiedene Teileinspritzvorgänge an¬ einander angeglichen werden kann. Folglich kann eine besondere genaue Angleichung der Mengen des von den verschiedenen Teileinspritzvorgängen eingespritzten Kraftstoffs realisiert werden .
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Separationszeit zwischen zwei aufeinander folgenden gleich langen elektrischen Ansteuerungen (Ti) in dem dritten elektrische Erregungsverlauf gleich der für die zweite Mehrfach¬ einspritzung berechneten minimal mögliche Separationszeit. Die beschriebene dritte Mehrfacheinspritzung wird also mit der minimal möglichen Separationszeit durchgeführt. Dadurch sind die energetischen und/oder magnetischen Einflüsse, die von einem vorangehenden Teileinspritzvorgang auf den direkt nachfolgenden Teileinspritzvorgang wirken, genau definiert und können durch die oben beschriebene Dimensionierung der elektrischen Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase in Hinblick auf eine optimale Mengenangleichung der mit jedem Teileinspritzvorgang eingespritzten Kraftstoffmengen kompensiert werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang mittels einer Auswertung von elektrischen Signalen, welche an der Spule anliegen. Die Bestimmung des Schließzeitpunkts kann beispielsweise auf dem Effekt beruhen, dass nach dem Abschalten des Stromflusses bzw. des Ansteuerstromes die Schließbewegung eines Magnetankers und einer damit verbundenen Ventilnadel des Spulenantriebs zu einer geschwindigkeitsabhängigen Beeinflussung der an der Spule anliegenden Spannung (Injektorspannung) führt. Bei einem spulengetriebenen Ventil kommt es nämlich nach dem Abschalten des Ansteuerstromes zu einem Abbau der Magnetkraft. Durch eine Federvorspannung und eine an dem Ventil anliegende hydraulische Kraft (verursacht z.B. durch einen Kraftstoffdruck) ergibt sich eine resultierende Kraft, welche den Magnetanker und die
Ventilnadel in Richtung des Ventilsitzes beschleunigt. Un¬ mittelbar vor dem Aufschlag auf den Ventilsitz erreichen Magnetanker und Ventilnadel ihre maximale Geschwindigkeit. Mit dieser Geschwindigkeit vergrößert sich dann auch der Luftspalt zwischen einem Kern der Spule und dem Magnetanker. Aufgrund der Bewegung des Magnetankers und der damit einhergehenden Luft¬ spalterhöhung führt der Restmagnetismus des Magnetankers zu einer Spannungsinduktion in der Spule. Die maximal auftretende Bewegungs-Induktionsspannung kennzeichnet dann die maximale Geschwindigkeit der Magnetnadel und damit den Zeitpunkt des mechanischen Schließens des Ventils. Der Spannungsverlauf der in der stromlosen Spule induzierten Spannung wird somit zumindest teilweise durch die Bewegung des Magnetankers bestimmt. Durch eine geeignete Auswertung des zeitlichen Verlaufs der in der Spule induzierten Spannung kann zumindest in guter Näherung der Anteil ermittelt werden, der auf der Relativbewegung zwischen Magnetanker und Spule basiert. Auf diese Weise werden automatisch auch Informationen über den Bewegungsverlauf gewonnen, welche genaue Rückschlüsse über den Zeitpunkt der maximalen Geschwindigkeit und damit auch über den Zeitpunkt des Schließens des Ventils zulassen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase eine Beaufschlagung der Spule mit einer von einer Batterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Spannung auf. Dies hat den Vorteil, dass für die elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase auf ein Spannungsniveau zurückgegriffen werden kann, welches ohnehin in dem Kraftfahrzeug vorhanden ist. Falls die von der Batterie zur Verfügung gestellte Spannung für eine optimale Dimensionierung der elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase zu hoch sein sollte, dann kann auch eine Zweipunktregelung beispielsweise mittels einer Pulsweitenmodulation verwendet werden, um eine effektiv reduzierte elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase auf einfache Weise bereit zu stellen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die elektrische Erregung zumindest während des Beginns der je¬ weiligen Pre-Charge-Phase eine Beaufschlagung der Spule mit einer Boostspannung auf, welche im Vergleich zu der von einer Batterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Spannung erhöht ist. Dies hat den Vorteil, dass auch mit einer verkürzten Pre-Charge-Phase eine ausreichende und geeignete Vormagneti- sierung des Spulenantriebs erreicht werden kann. Selbstverständlich muss dabei geachtet werden, dass die Zeitdauer des Anlegens der Boostspannung so kurz ist, dass sich nicht bereits während der Pre-Charge-Phase eine unerwünschte Öffnung des Kraftstoffinj ektors einstellt.
Die Boostspannung, welche während der jeweiligen
Pre-Charge-Phase an die Spule des Spulenantriebs des Kraft¬ stoffinj ektors angelegt wird, kann die gleiche Boostspannung oder eine andere (unterschiedlich hohe) Boostspannung sein, welche während der Boostphase bis zum Erreichen des vorgegebenen maximalen Spitzenstroms an die Spule angelegt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Beaufschlagen der Spule mit dem ersten elektrischen Erre- gungsverlauf zum Beginn eines Fahrzykluses des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass das nachfolgende Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors sowie das Berechnen der minimal möglichen Separationszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teileinspritzvorgängen der zweiten Mehrfacheinspritzung basierend auf definierten Betriebsbedingungen des Kraftstoffinj ektors erfolgt. Insbesondere kann davon ausgegangen werden, dass die Temperatur des Kraftstoffinj ektors zum Beginn eines Fahrzykluses deutlich niedriger ist als zu einem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoffinj ektor und ggf. auch der Verbrennungsmotor, an welchem der Kraftstoffinj ektor angebracht ist, bereits eine gewisse Zeit in Betrieb war. In diesem Zusammenhang ist es nämlich von Bedeutung, dass in bekannter Weise die Anstiegszeit der Stromstärke bis zum Er¬ reichen des vorgegebenen Spitzenstromes unter anderem von der Temperatur T des Kraftstoffinj ektors abhängt. Insbesondere wird die erreichbare minimale Anstiegszeit mit steigender Temperatur T größer. Daher eignet sich der Beginn eines Fahrzykluses, beispielsweise nachdem das Kraftfahrzeug zumindest für eine gewisse Zeit abgestellt war, in besonderer Weise, um die kürzeste Anstiegszeit zu ermitteln, welche sich in dem Kraftstoffinj ektor physikalisch einstellen kann. Damit wird sichergestellt, dass alle sich später einstellenden Anstiegszeiten der Stromstärke während der betreffenden Boostphase, d.h. bis zum Erreichen des vorgegebenen Spitzenstromes, größer oder gleich sind wie die für den betreffenden Kraftstoffinj ektor erreichbare minimale Anstiegszeit, welche später die gleichgestellten Stromstärken-Anstiegszeiten der verschiedenen Teileinspritzvorgänge bestimmt.
Anschaulich ausgedrückt wird bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die erreichbare minimale Anstiegszeit, welche für den späteren Abgleich der Stromsignale für die einzelnen Teileinspritzvorgänge verwendet wird, bei in der Regel noch „kalten" Temperaturbedingungen für den Kraftstoffinj ektor bestimmt. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass während eines Fahrzykluses des Verbrennungsmotors die sich einstellenden Kraftstoffinj ektor-Temperaturen immer größer sind als die Starttemperatur. Weitere Fahrzyklen können ggf. einen Vergleich der Starttemperatur z.B. mit der Kühlmitteltemperatur des letzten Fahrzykluses erfordern, um damit sukzessive die mi¬ nimalste Kraftstoffinj ektor-Temperatur zu ermitteln. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass der Stromverlauf bis zum Erreichen des vorgegebenen Spitzenstromes und insbe¬ sondere auch die Anstiegszeit ferner von der (elektrischen) Separationszeit zwischen den elektrischen Ansteuerungen Ti für zwei aufeinanderfolgende Teileinspritzvorgänge abhängen.
Insbesondere verkleinert sich die Anstiegszeit mit abnehmender (elektrischer) Separationszeit.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner ein Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der dritten oder einer weiteren Mehrfacheinspritzung auf. Falls der bestimmte Schließzeitpunkt des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der dritten oder einer weiteren Mehrfacheinspritzung früher liegt als der bestimmte Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teilein¬ spritzvorgang der ersten Mehrfacheinspritzung, dann weist das mit diesem Ausführungsbeispiel angegebene Verfahren ferner auf (a) ein Berechnen, für eine nachfolgende Mehrfacheinspritzung, einer aktualisierten minimal möglichen Separationszeit zwischen (i) dem Ende der elektrischen Erregung für einen ersten
Teileinspritzvorgang und (ii) dem Beginn der elektrischen Erregung für einen darauffolgenden zweiten Teileinspritzvor- gang, bei sich der Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden
Teileinspritzvorgängen gerade noch vollständig schließt, (b) ein Beaufschlagen der Spule mit einem nachfolgenden elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu der nachfolgenden Mehrfacheinspritzung mit zumindest dem ersten Teileinspritzvorgang und dem zweiten Teileinspritzvorgang führt, (c) ein Bestimmen einer aktualisierten Anstiegszeit der Stromstärke während der
Boostphase des zweiten Teileinspritzvorgangs der nachfolgenden Mehrfacheinspritzung, (d) ein Identifizieren der bestimmten aktualisierten Anstiegszeit als eine für den betreffenden Kraftstoffinj ektor erreichbare aktualisierte minimale
Anstiegszeit und (e) ein Beaufschlagen der Spule mit einem weiteren nachfolgenden elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu einer weiteren nachfolgenden Mehrfacheinspritzung mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt. Dabei weist der weitere nachfolgende elektrische Erregungsverlauf für jeden
Teileinspritzvorgang eine weitere nachfolgende Pre-Charge-Phase auf, mittels welcher der Spulenantrieb vormagnetisiert wird. Ferner ist die elektrische Erregung während der jeweiligen weiteren nachfolgenden Pre-Charge-Phase so dimensioniert, dass die Anstiegszeiten innerhalb des weiteren nachfolgenden elektrischen Erregungsverlaufs für die Boostphasen der zumindest zwei Teileinspritzvorgänge der weiteren nachfolgenden Mehrfacheinspritzung zumindest annähernd gleich der identifizierten aktualisierten minimalen Anstiegszeit sind.
Anschaulich ausgedrückt kann dies bedeuteten, dass basierend auf einer weiteren Bestimmung des Schließzeitpunkts des Kraft¬ stoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der dritten oder einer weiteren Mehrfacheinspritzung eine weitere Optimierung der Gleichstellung der Strom (teil) erlaufe für die verschiedenen Teileinspritzvorgänge von zumindest einer wei¬ teren nachfolgenden Mehrfacheinspritzung durchgeführt werden kann. Sollte sich nämlich herausstellen, dass infolge eines schneller gewordenen Schließvorgangs zukünftig eine noch kleinere Separationszeit (= aktualisierte minimal mögliche Separationszeit) möglich ist, dann kann für den weiteren Betrieb des Kraftstoffinj ektors diese aktualisierte minimal mögliche Separationszeit, eine darauf basierende aktualisierte minimale Anstiegszeit und geeignet dimensionierte weitere nachfolgende Pre-Charge-Phasen verwendet werden, um eine noch besserer Gleichstellung der Strom (teil) Verläufe für die verschiedenen Teileinspritzvorgänge von weiteren nachfolgenden Mehrfach- einspritzung zu erreichen.
Wie bereits oben erläutert, können diese Strom (teil) Verläufe insbesondere zu einheitlichen und möglichst kurzen
Anstiegszeiten des Stromverlaufs während den jeweiligen
Boostphasen führen. Bevorzugt können diese Strom (teil) Verläufe zusätzlich zu gleich hohen und bevorzugt möglichst kleinen Reststromniveaus führen, welche wiederum eine reduzierte Restmagnetisierung des Spulenantriebs am Ende einer jeweiligen Ansteuerung für einen Teileinspritzvorgang zur Folge haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes be¬ schrieben, welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt und welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu einer Mehr¬ facheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) eine Stromregelungseinrichtung (i) zum Beaufschlagen der Spule mit einer Spannung und (ii) zum Regeln des durch die Spule fließenden Stromes, und (b) eine Datenverarbeitungseinheit, welche mit der Stromregelungsvorrichtung gekoppelt ist. Die Stromregelungseinrichtung und die Datenverarbeitungseinheit sind so eingerichtet, das o.g. Verfahren auszuführen.
Bevorzugt werden die Schritte des Beaufschlagens der Spule mit dem jeweiligen elektrischen Erregungsverlauf maßgeblich von der Stromregelungseinrichtung durchgeführt. Die Schritte (a) des Bestimmens des Schließzeitpunkts, (b) des Berechnens der minimal möglichen Separationszeit, (c) des Bestimmens der Anstiegszeit der Stromstärke, (d) des Identifizierens der bestimmten
Anstiegszeit als eine für den betreffenden Kraftstoffinj ektor erreichbare minimale Anstiegszeit und (e) die geeignete Di¬ mensionierung der elektrischen Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase werden bevorzugt von der Datenverarbei¬ tungseinheit durchgeführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Die Motorsteuerung weist eine Vorrichtung der o.g. Art zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes auf, welche durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraft¬ stoffinj ektors fließt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes beschrieben, welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt und welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu einer Mehr¬ facheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist. Das Computerprogramm ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des o.g. Verfahrens eingerichtet. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Figur 1 zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Vorrichtung zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt.
Figur 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Stromes I durch einen Spulenantrieb eines Kraftstoffinj ektors , welcher zu zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Teileinspritzvorgängen führt, die jeweils durch einen charakte¬ ristischen Verlauf eines Kraftstoffeintrags MFF ge- kennzeichnet sind und die zeitlich soweit voneinander beabstandet sind, dass sich der Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen für eine Zeitspanne At_close schließt.
Figur 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Stromes I durch einen Spulenantrieb eines Kraftstoffinj ektors , wobei eine Separationszeit zwischen zwei Strom (teil) - Verläufen, welche jeweils einem Teileinspritzvorgang zugeordnet sind, so bemessen ist, dass sich der
Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teilein- spritzvorgängen lediglich für einen kurzen Zeitpunkt schließt .
Figur 4 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Stromes I durch einen Spulenantrieb eines Kraftstoffinj ektors , wobei durch adaptierte Pre-Charge-Phasen vor der eigentlichen elektrischen Ansteuerung des Spulenantriebs eine
Gleichstellung der einzelnen Teileinspritzvorgänge hinsichtlich der jeweiligen Kraftstoffeinträge erreicht ist .
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
Figur 1 zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Vorrichtung 100 zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt und welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu einer Mehr¬ facheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist. Die Vorrichtung 100 weist eine Stromregelungseinrichtung 102 und eine Datenverarbeitungseinheit 104 auf. Die Stromregelungseinrichtung 102 und die Datenverarbeitungseinheit 104 sind eingerichtet, ein Verfahren zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes auszuführen, welcher durch die Spule fließt und welcher während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu einer Mehrfach¬ einspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt. Dabei weist der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase auf. Das Adaptionsverfahren weist folgende Schritte auf:
(A) Beaufschlagen der Spule mit einem ersten elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu einer ersten Mehrfacheinspritzung führt, bei der zwei aufeinanderfolgende Teileinspritzvorgänge zeitlich so weit voneinander separiert sind, dass sich der
Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen vollständig schließt,
(B) Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der ersten Mehrfacheinsprit- zung,
(C) Berechnen, für eine zweite Mehrfacheinspritzung, einer minimal möglichen Separationszeit zwischen (i) dem Ende der elektrischen Erregung für einen ersten Teileinspritzvorgang und (ii) dem Beginn der elektrischen Erregung für einen darauf- folgenden zweiten Teileinspritzvorgang, wobei sich der
Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen gerade noch vollständig schließt,
(D) Beaufschlagen der Spule mit einem zweiten elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu der zweiten Mehrfacheinspritzung mit zumindest dem ersten Teileinspritzvorgang und dem zweiten Teileinspritzvorgang führt, (E) Bestimmen der Anstiegszeit der Stromstärke während der Boostphase des zweiten Teileinspritzvorgangs der zweiten Mehrfacheinspritzung,
(F) Identifizieren der bestimmten Anstiegszeit als eine für den betreffenden Kraftstoffinj ektor erreichbare minimale
Anstiegszeit und
(G) Beaufschlagen der Spule mit einem dritten elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu einer dritten Mehrfacheinspritzung mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt, wobei (i) der dritte elektrische Erregungsverlauf für jeden Teileinspritz¬ vorgang eine Pre-Charge-Phase aufweist, mittels welcher der Spulenantrieb vormagnetisiert wird, und wobei (ii) die elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase so dimensioniert ist, dass die Anstiegszeiten innerhalb des dritten elektrischen Erregungsverlaufs für die Boostphasen der zumindest zwei Teileinspritzvorgänge der dritten Mehrfacheinspritzung zumindest annähernd gleich der identifizierten minimalen Anstiegszeit sind. Auch wenn die Stromregelungseinrichtung 102 und die Datenverarbeitungseinheit 104 in geeigneter Weise zusammenarbeiten, werden die Schritte (A) , (D) und (G) maßgeblich von der Stromregelungseinrichtung 102 und die Schritte (B) , (C) , (E) und (F) maßgeblich von der Datenverarbeitungseinheit 104 durchgeführt .
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine geeignete Vormagnetisierung den zeitlichen Stromverlauf für die einzelnen Stromteilverläufe, welche jeweils einem Teileinspritzvorgang einer Mehrfacheinspritzung zugeordnet sind, unabhängig von Temperatur, Induktivität und elektrischer Separationszeit anzugleichen und somit die Streuungen in der Öffnungsdauer des Kraftstoffinj ektors für die verschiedenen Teileinspritzvorgänge zu minimieren. Typischerweise werden bereits bei kleinen Einspritzzeiten die für die jeweilige Boostphase charakteristischen Spitzenströme erreicht. In der sich anschließenden Abkommutierungsphase (Freilaufphase) wird der Strom abgeschaltet. Durch die in diesem Dokument beschriebene Angleichung der Ströme in der Ab¬ schaltphase kann bei jeweils identischen Einspritzzeiten von einem gleichem Reststromniveau (am Ende der eigentlichen elektrischen Ansteuerung) abgeschaltet bzw. abkommutiert werden. Dies führt durch die nun gleichen Entmagnetisierungs- verhältnisse zu einer kleineren Streuung im Schließverhalten des Kraftstoffinjektors.
Um mittels einer aktiven Vormagnetisierung eine Gleichstellung der Stromanstiegszeiten für die einzelnen Teileinspritzvorgänge realisieren zu können, wird gemäß dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren zunächst die kürzeste Anstiegszeit t_rise_min des Stromes durch den Kraftstoffinj ektor bis zum Erreichen eines vorgegebenen Spitzenstromes I_peak ermittelt, die sich in der Spule des Spulenantriebs des Kraftstoffinj ektors physikalisch einstellen kann. Damit kann sichergestellt werden, dass alle sich selbst einstellenden Stromanstiegszeiten t_rise zumindest gleich lang oder länger sind als die kürzeste
Anstiegszeit t_rise_min, welche später für alle Teilein- spritzvorgänge die gleichgestellte Stromanstiegszeit sein soll.
Die Stromanstiegszeit t_rise verkleinert sich mit abnehmender Injektortemperatur und abnehmender Separationszeit t_sep zwischen den elektrischen Ansteuerungen Ti für die einzelnen Teileinspritzvorgänge. Demzufolge wird gemäß dem hier be¬ schriebenen Ausführungsbeispiel für den Abgleich in einer frühen Phase des Einspritzbeginns bei in der Regel noch „kalten" Temperaturbedingungen für den Kraftstoffinj ektor die kürzest mögliche Anstiegszeit t_rise_min bestimmt.
Dabei wird vorausgesetzt, dass während eines Fahrzykluses des Verbrennungsmotors die sich einstellenden Temperaturen des Kraftstoffinj ektors immer größer sind als die Starttemperatur. Weitere Fahrzyklen können ggf. einen jeweiligen Vergleich der Starttemperatur beispielsweise mit der Kühlmitteltemperatur des vorherigen Fahrzykluses erfordern um damit sukzessive die minimalste Temperatur des Kraftstoffinj ektors zu ermitteln. Um die kürzest mögliche Stromanstiegszeit t_rise_min zu er¬ reichen, ist es erforderlich, wie oben beschrieben, die Separationszeit t_sep zwischen zwei aufeinander folgenden elektrischen Ansteuerungen Ti für zwei aufeinander folgende Teileinspritzvorgänge zu minimieren. Um dabei einen instabilen Betrieb der Mehrfacheinspritzung des Kraftstoffinj ektors zu vermeiden, muss jedoch sichergestellt werden, dass sich der Kraftstoffinj ektor für eine minimal kurze Zeit zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen schließt. Um die elektrischen Ansteuerungen Ti in Hinblick auf diese Bedingungen optimal einstellen zu können, muss man jedoch die Schließdauern des Kraftstoffinj ektors kennen. In diesem Zusammenhang ist die Schließdauer diejenige Zeitspanne, welche der Kraftstoff¬ injektor benötigt, um nach dem Ende der elektrischen Ansteuerung Ti den Kraftstoffeintrags MFF vollständig zu stoppen.
Die Schließdauer des Kraftstoffinj ektors wird gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Betriebszustand des Kraftstoffinj ektors dadurch bestimmt, dass zwei elektrische Ansteuerungen während jeweils einer Zeitspanne Ti_ref des
Kraftstoffinj ektors zeitlich so weit voneinander beabstandet sind, dass zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Teileinspritzvorgängen der Kraftstoffinj ektor zumindest für eine gewisse Zeitspanne At_close vollständig geschlossen ist.
Figur 2 zeigt diesem Betriebszustand. Zwei elektrische An¬ Steuerungen mittels jeweils eines nicht dargestellten zeitlichen Spannungsverlaufs während den beiden Zeitspannen Ti_ref führen jeweils zu einem Stromfluss I durch die Spule des Spulenantriebs des Kraftstoffinj ektors . Die Separationszeit zwischen den beiden aufeinanderfolgenden elektrischen Ansteuerungen in den Zeitspannen Ti_ref ist in Figur 2 mit t_sep gekennzeichnet.
Ein erster Stromfluss 210a durch die Spule führt zu einem ersten Kraftstoffeintrag 220a . Die Anstiegszeit des ersten Stromflusses 210a bis hin zu einem vorbestimmten Spitzenstrom I_peak, dessen Erreichen in bekannter Weise das Ende der Boostphase markiert, ist in Figur 2 mit t_rise gekennzeichnet. Ein zweiter Stromfluss 210b durch die Spule führt zu einem zweiten Kraftstoffeintrag 220b. Die Anstiegszeit des zweiten Stromflusses 210b bis hin zu dem Spitzenstrom I_peak ist in Figur 2 ebenfalls mit t_rise gekennzeichnet. Infolge des großen zeitlichen Abstandes zwischen den beiden elektrischen Ansteuerungen in den Zeitspannen Ti_ref sind die Verläufe der beiden Ströme 210a und 210b zumindest annähernd gleich. Gleiches gilt für die Verläufe der beiden resultierender Kraftstoffeinträge 220a und 220b, die ebenfalls zumindest annähernd gleich sind.
Zur Bestimmung der Schließdauer des Kraftstoffinj ektors können verschiedene bekannte Verfahren angewendet werden. Bevorzugt wird jedoch ein Verfahren angewandt, welches lediglich auf einer Auswertung von elektrischen Signalen beruht, welche an der Spule anliegen. Wie bereits vorstehend erläutert, kann die Bestimmung des Schließzeitpunkts auf dem Effekt beruhen, dass nach dem Abschalten des Stromflusses bzw. des Ansteuerstromes die Schließbewegung eines Magnetankers und einer damit verbundenen Ventilnadel des Spulenantriebs zu einer geschwindigkeitsab- hängigen Beeinflussung der an der Spule anliegenden Spannung (Injektorspannung) führt. Unmittelbar vor dem Aufschlag auf den Ventilsitz erreichen Magnetanker und Ventilnadel ihre maximale Geschwindigkeit. Mit dieser Geschwindigkeit vergrößert sich dann auch der Luftspalt zwischen einem Kern der Spule und dem Magnetanker. Aufgrund der Bewegung des Magnetankers und der damit einhergehenden Luftspalterhöhung führt der remanente Magnetismus des Magnetankers zu einer Spannungsinduktion in der Spule. Die maximal auftretende Bewegungs-Induktionsspannung kennzeichnet dann die maximale Geschwindigkeit der Magnetnadel und damit den Zeitpunkt des mechanischen Schließens des Ventils.
Basierend auf einer Kenntnis der tatsächlichen Schließdauer des Kraftstoffinj ektors kann dann die Separationszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden elektrischen Ansteuerungen Ti_ref bis auf eine minimale Separationszeit t_sep_min zwischen zwei aufei¬ nanderfolgenden elektrischen Ansteuerungen Ti_ref verkürzt werden. Die minimale Separationszeit t_sep_min ist dabei noch gerade so lang, dass der Kraftstoffinj ektor lediglich für einen kurzen Zeitpunkt vollständig geschlossen ist.
Anschaulich ausgedrückt bedeutet dies, dass nach Kenntnis des tatsächlichen Zeitpunkts des Schließens des Kraftstoffinj ektors eine Zweifach- bzw. eine Mehrfacheinspritzung mit minimalster elektrischer Separationszeit t_sep_min eingestellt wird.
Idealerweise kann hier ein angeforderter zeitlicher Strompuls (entspricht einem definierten angeforderten Kraftstoff- mengeneintrag Q_soll) in zwei direkt hintereinander folgende zeitliche Pulse der jeweiligen Bestromungsdauer Ti_ref (entsprechendem Summeneintrag Q_soll) aufgeteilt werden um die verbrennungsmotorische Reaktionsänderung während der hier beschriebenen Adaption möglichst gering zu halten.
Figur 3 zeigt die elektrische Ansteuerung des Kraftstoff¬ injektors mit der minimalen Separationszeit t_sep_min und die resultierenden Kraftstoffeinträge . Ein erster Stromfluss 310a durch die Spule führt zu einem ersten Kraftstoffeintrag 320a. Ein zweiter Stromfluss 310b durch die Spule führt zu einem zweiten Kraftstoffeintrag 32 Ob . Es ist ersichtlich, dass (aufgrund einer Restmagnetisierung des Ankers des Spulenantriebs) die (nun minimale) Anstiegszeit t_rise_min des zweiten Stromflusses deutlich kürzer ist als die Anstiegszeit t_rise des ersten
Stromflusses 310a. Ebenfalls ist aus Figur 3 ersichtlich, dass zum Ende der elektrischen Ansteuerung während Ti_ref das Restromniveau des ersten Stromflusses 310a deutlich größer ist als das Restromniveau des zweiten Stromflusses 310b. Ferner ist die Kurvenfläche unter dem Verlauf des ersten Kraftstoffeintrags 320a größer als die Kurvenfläche unter dem Verlauf des zweiten Kraftstoffeintrags 320b.
Bei dem hier beschriebenen Adaptionsverfahren ermittelt nun eine Stromregler Hardware oder ein separates zeitliches Strom¬ messverfahren die sich bei dem Betriebszustand von Figur 3 einstellende minimale Anstiegszeit t_rise_min des Stromes durch den Kraftstoffinj ektor . Ziel ist es nun für alle weiteren Teileinspritzvorgänge diese gemessene minimale Anstiegszeit t_rise_min durch einen Regelalgorhythmus einzustellen.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel stellt dieser Regelalgorhythmus eine Vormagnetisierung ein. Dies erfolgt mit einer zeitlich unmittelbar vor der jeweiligen Boostphase gelegenen Pre-Charge-Phase . Die Pre-Charge-Phase kann zeitlich in der Länge und hinsichtlich ihrer Stromstärke geregelt werden. Die Vormagnetisierung des Kraftstoffinj ektors darf jedoch nicht zu einer vorzeitigen Öffnung des Kraftstoffinj ektors während der Pre-Charge-Phase führen.
Die Regelung erfolgt gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine schrittweise Annäherung an t_rise_min mittels schrittweiser Änderung des Stromeffektivwertes und/oder der Dauer der Pre-Charge-Phase. Idealerweise erfolgt die zur Bestromung nötige Spannungsversorgung aus der Batterie des Systems. Es können jedoch auch andere Spannungen, beispielsweise eine spezielle Boostspannung für die Pre-Charge-Phase verwendet werden. Das System kann abhängig von der zeitlichen Lage der einzelnen Einspritzpulse die notwendige Pre-Charge-Phase er¬ lernen und gegebenenfalls bei niedrigeren Kaltstartbedingungen einen neuen Wert für t_rise_min ermitteln und somit eine erneute Adaption des Stromverlaufs anstoßen.
Es ist ferner möglich die bereits adaptierte minimale
Anstiegszeit t_rise_min weiter zu verkleinern (d.h. die Öffnungsdauer des Kraftstoffinj ektors zu verkürzen) indem die Pre-Charge-Phase des zweiten Pulses (nach der hier beschriebenen Gleichstellung) schrittweise auf 0 gesetzt wird.
Figur 4 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Stromes I durch einen Spulenantrieb eines Kraftstoffinj ektors , wobei durch adaptierte Pre-Charge-Phasen 430a und 430b vor der eigentlichen elektrischen Ansteuerung des Spulenantriebs eine Gleichstellung der einzelnen Teileinspritzvorgänge hinsichtlich der jeweiligen Kraftstoffeinträge erreicht ist. Ein erster Stromfluss 410a durch die Spule führt zu einem ersten Kraftstoffeintrag 420a. Ein zweiter Stromfluss 410b durch die Spule führt zu einem zweiten Kraftstoffeintrag 420b. Aus Figur 4 ist deutlich ersichtlich, dass (aufgrund der beiden unterschiedlichen adaptierten Pre-Charge-Phasen 430a und 430b die beiden Stromverläufe 410a und 410b und insbesondere deren Anstiegszeiten t_rise_min sowie deren Reststromniveaus am Ende der jeweiligen elektrischen Ansteuerung in der Zeitspanne Ti_ref zumindest annähernd identisch sind. Gleiches gilt für die resultierenden eingespritzten Kraftstoffmengen, welche sich aus dem Integral (Kurvenfläche) über den jeweiligen Verlauf des Kraftstoffeintrags 420a und 420b ergeben.
Bezugs zeichenliste
100 Vorrichtung zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes / Motorsteuerung
102 Stromregelungseinrichtung
104 Datenverarbeitungseinheit
210a/b Strom durch Spule eines Spulenantriebs eines
Kraftstoffinjektors
220a/b resultierender Kraftstoffeintrag
I Strom durch Kraftstoffinj ektor
MFF Kraftstoffeintrag
t Zeit
I_peak Spitzenstrom
t_rise Anstiegszeit des Stromes durch den Kraftstoffin- j ektor
Ti_ref Elektrische Ansteuerung des Spulenantriebs t_sep Separationszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden elektrischen Ansteuerungen Ti_ref
At close Zeitspanne innerhalb welcher der Kraftstoffinj ektor vollständig geschlossen ist
310a/b Strom durch Spule eines Spulenantriebs eines
Kraftstoffinjektors
320a/b resultierender Kraftstoffeintrag
t_sep_min minimale Separationszeit zwischen zwei aufeinan¬ derfolgenden elektrischen Ansteuerungen Ti_ref t rise min minimale Anstiegszeit des Stromes durch den
Kraftstoffinj ektor
410a/b Strom durch Spule eines Spulenantriebs eines
Kraftstoffinj ektors
420a/b resultierender Kraftstoffeintrag
430a/b adaptierte Pre-Charge-Phasen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes, welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt und welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu einer Mehr¬ facheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist, das Verfahren aufweisend
Beaufschlagen der Spule mit einem ersten elektrischen Erregungsverlauf (210a, 210b) , welcher zu einer ersten Mehr¬ facheinspritzung führt, bei der zwei aufeinanderfolgende Teileinspritzvorgänge zeitlich so weit voneinander separiert sind, dass sich der Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen vollständig schließt,
Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der ersten Mehrfacheinspritzung,
Berechnen, für eine zweite Mehrfacheinspritzung, einer minimal möglichen Separationszeit (t_sep_min) zwischen (i) dem Ende der elektrischen Erregung für einen ersten Teileinspritzvorgang und (ii) dem Beginn der elektrischen Erregung für einen darauffolgenden zweiten Teileinspritzvorgang, wobei sich der Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen gerade noch vollständig schließt,
Beaufschlagen der Spule mit einem zweiten elektrischen Erregungsverlauf (310a, 310b) , welcher zu der zweiten Mehr¬ facheinspritzung mit zumindest dem ersten Teileinspritzvorgang und dem zweiten Teileinspritzvorgang führt,
Bestimmen der Anstiegszeit der Stromstärke während der Boostphase des zweiten Teileinspritzvorgangs der zweiten Mehrfacheinspritzung,
Identifizieren der bestimmten Anstiegszeit als eine für den betreffenden Kraftstoffinj ektor erreichbare minimale
Anstiegszeit (t_rise_min) und
Beaufschlagen der Spule mit einem dritten elektrischen Erregungsverlauf (410a, 410b) , welcher zu einer dritten Mehrfacheinspritzung mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt,
wobei der dritte elektrische Erregungsverlauf (410a, 410b) für jeden Teileinspritzvorgang eine Pre-Charge-Phase (430a, 430b) aufweist, mittels welcher der Spulenantrieb vormagnetisiert wird, und
wobei die elektrische Erregung während der jeweiligen
Pre-Charge-Phase (430a, 430b) so dimensioniert ist, dass die Anstiegszeiten innerhalb des dritten elektrischen Erregungs- Verlaufs (410a, 410b) für die Boostphasen der zumindest zwei Teileinspritzvorgänge der dritten Mehrfacheinspritzung zumindest annähernd gleich der identifizierten minimalen
Anstiegszeit (t_rise_min) sind.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei
der dritte elektrische Erregungsverlauf (410a, 410b) für jeden Teileinspritzvorgang eine gleich lange elektrische Ansteuerung (Ti_ref) aufweist, welche mit dem Beginn der jeweiligen
Boostphase beginnt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei
die elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase (430a, 430b) ferner so dimensioniert ist, dass zum Zeitpunkt des Endes der für jeden Teileinspritzvorgang gleich langen elektrischen Ansteuerung (Ti_ref) für jeden Teileinspritzvorgang ein gleich hohes Reststromniveau des Verlaufs des Stromes durch die Spule gegeben ist.
4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 3, wobei
der die Separationszeit zwischen zwei aufeinander folgenden gleich langen elektrischen Ansteuerungen (Ti_ref) in dem dritten elektrische Erregungsverlauf gleich der für die zweite Mehr¬ facheinspritzung berechneten minimal mögliche Separationszeit ist.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang mittels einer Auswertung von elektrischen Signalen erfolgt, welche an der Spule anliegen.
6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei
die elektrische Erregung während der jeweiligen Pre-Charge-Phase (430a, 430b) eine Beaufschlagung der Spule mit einer von einer Batterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Spannung aufweist.
7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei
die elektrische Erregung zumindest während des Beginns der j eweiligen Pre-Charge-Phase (430a, 430b) eine Beaufschlagung der Spule mit einer Boostspannung aufweist, welche im Vergleich zu der von einer Batterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Spannung erhöht ist.
8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beaufschlagen der Spule mit dem ersten elektrischen Erregungsverlauf zum Beginn eines Fahrzykluses des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird.
9. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend
Bestimmen des Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der dritten oder einer weiteren Mehrfacheinspritzung, und
falls der bestimmte Schließzeitpunkt des Kraftstoff¬ injektors für den ersten Teileinspritzvorgang der dritten oder einer weiteren Mehrfacheinspritzung früher liegt als der bestimmte Schließzeitpunkts des Kraftstoffinj ektors für den ersten Teileinspritzvorgang der ersten Mehrfacheinspritzung,
Berechnen, für eine nachfolgende Mehrfacheinspritzung, einer aktualisierten minimal möglichen Separationszeit zwischen (a) dem Ende der elektrischen Erregung für einen ersten Teileinspritzvorgang und (b) dem Beginn der elektrischen Erregung für einen darauffolgenden zweiten Teileinspritzvorgang, bei sich der Kraftstoffinj ektor zwischen den beiden Teileinspritzvorgängen gerade noch vollständig schließt,
Beaufschlagen der Spule mit einem nachfolgenden elekt- rischen Erregungsverlauf, welcher zu der nachfolgenden Mehrfacheinspritzung mit zumindest dem ersten Teileinspritzvorgang und dem zweiten Teileinspritzvorgang führt,
Bestimmen einer aktualisierten Anstiegszeit der Stromstärke während der Boostphase des zweiten Teileinspritzvorgangs der nachfolgenden Mehrfacheinspritzung,
Identifizieren der bestimmten aktualisierten Anstiegszeit als eine für den betreffenden Kraftstoffinj ektor erreichbare aktualisierte minimale Anstiegszeit und
Beaufschlagen der Spule mit einem weiteren nachfolgenden elektrischen Erregungsverlauf, welcher zu einer weiteren nachfolgenden Mehrfacheinspritzung mit zumindest zwei Teileinspritzvorgängen führt,
wobei der weitere nachfolgende elektrische Erregungsverlauf für jeden Teileinspritzvorgang eine weitere nachfolgende
Pre-Charge-Phase aufweist, mittels welcher der Spulenantrieb vormagnetisiert wird, und
wobei die elektrische Erregung während der jeweiligen weiteren nachfolgenden Pre-Charge-Phase so dimensioniert ist, dass die Anstiegszeiten innerhalb des weiteren nachfolgenden elektri- sehen Erregungsverlaufs für die Boostphasen der zumindest zwei Teileinspritzvorgänge der weiteren nachfolgenden Mehrfacheinspritzung zumindest annähernd gleich der identifizierten aktualisierten minimalen Anstiegszeit sind.
10. Vorrichtung zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes, welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt und welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu einer Mehr¬ facheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teilein- spritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist, die Vorrichtung (100) aufweisend eine Stromregelungseinrichtung (102) (a) zum Beaufschlagen der Spule mit einer Spannung und (b) zum Regeln des durch die Spule fließenden Stromes, und
eine Datenverarbeitungseinheit (104), welche mit der Stromregelungsvorrichtung gekoppelt ist, wobei
die Stromregelungseinrichtung und die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet sind, das Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
11. Motorsteuerung für einen Verbrennungsmotor eines Kraft fahrzeuges, die Motorsteuerung aufweisend
eine Vorrichtung (100) gemäß dem vorangehenden Anspruch Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes.
12. Computerprogramm zum Adaptieren des zeitlichen Verlaufs eines Stromes, welcher durch eine Spule eines Spulenantriebs eines Kraftstoffinj ektors fließt und welcher während des Be¬ triebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu einer Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff mit zumindest zwei Teil- einspritzvorgängen führt, wobei der zeitliche Verlauf des
Stromes für jeden Teileinspritzvorgang zumindest eine Boostphase und eine Freilaufphase aufweist, wobei das Computerprogramm, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.
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