WO2016180594A1 - Druckbestimmung in einem kraftstoff-einspritzventil - Google Patents

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Christian Hauser
Gerd RÖSEL
Markus Stutika
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    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F02D2200/0604—Estimation of fuel pressure

Definitions

  • the present invention relates to a method and a
  • Apparatus for determining a pressure of a fuel using a magnetic flux within a solenoid valve Furthermore, the present invention relates to a pressure measuring system with a solenoid valve and a device for determining a pressure of a fuel.
  • Fuel injection systems conventionally consist of an electronic part and a hydraulic part.
  • the hydraulic part of the fuel is compressed to a predetermined pressure, so that in the injection process in a combustion chamber, such as a cylinder, the requested amount of fuel or a desired amount of fuel can be introduced with an optimized atomization.
  • the fuel pressure which is typically measured by pressure sensors. Errors or deviations of the measured fuel pressure from the actual fuel pressure can lead to deviating injection quantities, to non-optimal atomization of the fuel and thus to a deterioration of emissions or deterioration of the performance of the internal combustion engine. Therefore, it is basically necessary to determine the fuel pressure with sufficient accuracy, which is typically done by pressure sensors. Furthermore, it is necessary to make the measured values supplied by the pressure sensor plausible, as it may lead to drift or even failure of the sensor during operation.
  • a measurement of the fuel pressure is performed with the aid of a pressure sensor.
  • the checking of electrical parameters of the fuel pressure sensor can be used to check the function of the sensor or for plausibility.
  • pressure measurement by means of a pressure sensor can not be performed with sufficient accuracy and reliability in all situations.
  • a plausibility check of the measured values of a pressure sensor by monitoring electrical parameters is not reliable in all situations and circumstances.
  • pressure measurement by means of a pressure sensor may not have sufficient accuracy. It is thus an object of the present invention to provide a
  • Propose a method and an apparatus for determining a pressure of a fuel, which allows an accurate and reliable pressure determination or in particular for
  • Plausibility check of pressure measurements of a pressure sensor can be used.
  • the present invention is a method for determining a pressure of a fuel be ⁇ riding provided, which is to be injected via a controllable closure element of a solenoid valve in a combustion chamber.
  • the method comprises generating a current flow through a coil of the solenoid valve in order to generate a magnetic field in order to generate a magnetic force on an armature, which shifts the armature towards the opening of the closure element (or at least a force in it) Direction), determining a magnitude of a magnetic flux of the magnetic field prior to or upon reaching a first state where the armature begins to displace the closure element and determining a magnitude of the pressure based on the determined magnitude of the magnetic flux.
  • a solenoid valve or a brine noise injector For injecting fuel into a combustion chamber, such as a cylinder, a solenoid valve or a brine noise injector can be used.
  • a solenoid injector (Also called coil injector) has a coil which generates a magnetic field when current flows through the coil, whereby a magnetic force is exerted on an armature, so that the armature shifts, to open or close a nozzle needle or a closure element to cause opening or closing of the Mag ⁇ netventils.
  • the solenoid valve or the soleoid injector has a so-called idle stroke between the armature and the nozzle needle or between the armature and the closure element, a displacement of the armature does not directly also lead to a displacement of the closure element or the nozzle needle, but only after a Displacement of the armature has been completed by the amount of idle stroke.
  • Polschuhs (pole piece) moves.
  • a mechanical coupling eg, a mechanical contact
  • the armature and nozzle needle or closure element continue to move until the armature abuts or abuts the pole piece.
  • the distance between the stop of the armature to a driver of the closure element or the nozzle needle and the stop of the armature to the pole piece is also referred to as needle stroke or working stroke.
  • the excitation voltage applied to the coil is turned off and the coil is short-circuited to relieve the magnetic force.
  • the coil short circuit causes a reversal of the voltage due to the degradation of the magnetic field stored in the coil.
  • the amount of voltage is limited by a diode.
  • Due to a restoring force, which is provided for example by a spring the nozzle needle or closure element including the armature are moved into the closed position.
  • the idle stroke and the needle stroke are reversed.
  • the timing of the start of the needle movement when opening the solenoid valve is dependent on the size of the idle stroke.
  • the timing of the stop of the needle or the armature on the pole piece depends on the size of the needle stroke or working stroke.
  • the inventive method may be partially implemented in hardware and / or software.
  • the method can be implemented in a diagnostic device or in particular also in an engine control unit.
  • the method can be performed in a workshop, in an assembly factory, or in an in-service vehicle.
  • the method can be carried out during a normal driving operation of the vehicle, in particular at certain intervals in which it is possible to use a special coil drive profile for driving the coil of the solenoid valve.
  • This drive signal may have a reduced boost voltage (e.g., less than 65V) during a boost phase, e.g. a voltage between 3V and 12V is applied.
  • the current flow can be generated by applying a voltage to the coil, in particular according to a certain voltage curve, which has a boost phase, a holding phase and a short closing phase.
  • the armature may in particular comprise a slotted armature or an armature, which is formed by a plurality of layers of a ferromagnetic material, which are each electrically insulated from one another in order to reduce eddy currents.
  • a commonly used size of between 60V and 70V can be used for the boost voltage.
  • the magnetic flux can be determined either before or upon reaching the first state.
  • the magnetic flux becomes both before and during reaching of the first state (or even thereafter) and could be combined, for example, averaged, for example, to further increase accuracy.
  • Embodiments of the invention are based on the observation that the fuel pressure has an influence on a magnetic flux during opening (and also during closing) of a solenoid valve. From the monitoring of the magnetic flux, it is thus possible to deduce the pressure of the fuel.
  • the magnetic flux may e.g. from measured current (through the coil of the solenoid valve), measured voltage (which is applied to the coil of the solenoid valve) and a known ohmic resistance of the coil.
  • the magnetic flux may e.g. in a coordinate system, which has applied the current on one axis and the magnetic flux on the other axis, are plotted against the measured current to obtain a state law or ⁇ -1 curve.
  • the first state can be determined, for example, from a form of the curve or state law ectorie.
  • the first state may be, for example, in the event of a kink of the state law ectorie, in which a Gradient in sign changes. This embodiment is particularly useful if the solenoid valve has no idle stroke.
  • the closure element can be embodied, for example, as a nozzle needle which has a closure ball at one end in order to touch a conical seat in the closed state or to release the conical seat in the opened state.
  • the Ver ⁇ closing element begins to move together with the armature in the direction of a open position.
  • the pressure can be determined as a function of the specific size of the magnetic flux, in particular if a reference curve and / or a
  • Sensitivity of the magnetic flux is used by the pressure or the pressure of the magnetic flux.
  • Pressure determination in injection systems with magnetic injectors can thus be carried out from ⁇ - ⁇ curves.
  • the changes in the ⁇ - ⁇ curves can reveal the mechanical deformations (evaluation of the gap changes) and the force changes (evaluation of the buckling points according to force proportional to ⁇ 2 ), which result from pressure changes.
  • the pressure values which according to embodiments of the present
  • the measurement can be performed as an absolute measurement or as a relative pressure ⁇ measurement.
  • a recording of curves at known pressures can be made. Measurements on solenoid valves with unknown fuel pressure can be made by comparison with these reference curves.
  • a recording of a Refe rence ⁇ curve or a plurality of reference curves can be carried out (for example, at 0 bar when the vehicle stops) at a known pressure and known pressures. The difference of curves of other pressures to the reference curve can then with pressure sensitivities (eg
  • a relative pressure measurement may be performed such that the difference between curves or the difference between magnetic fluxes can be considered as a measure of the pressure change.
  • the calculation of the pressure change can be based on the difference with the aid of a pressure sensitivity he follow.
  • the pressure measurement can be carried out in normal driving operation if the injection behavior (in particular spray formation) is not significantly changed by the activation (emissions).
  • the control can eg before the vehicle start at reduced fuel pressure to determine reference curves at eg 0 bar be possible (no or minimum injection quantities) or in start-stop mode or after the end of driving while the pressure is still applied.
  • the added fuel quantities and their combustion do not lead to exceeding the emission limits.
  • the pressure measurement can be performed when using the standard drive profile during normal vehicle operation.
  • the determined pressure values can be corrected for example with regard to temperature, fuel pressure.
  • the control and evaluation can be done with a special measuring device respectively.
  • the method is performed with the existing (modified) engine controller.
  • a sensitivity of the magnitude of the magnetic flux may be known depending on the magnitude of the pressure or a sensitivity of the magnitude of the pressure depending on the magnitude of the magnetic flux.
  • determining the magnitude of the pressure may be performed as a determination of a pressure change based on the determined magnitude of the magnetic flux (more specifically, further based on a previous predetermined magnitude of the magnetic flux) and the known sensitivity. This can correspond to a series expansion of a function, whereby the first member or the linear member is broken off. Thus, the process can be carried out in a simple manner. Different sensitivities can be in different
  • Pressure ranges or different areas of the magnetic flux can be defined and that sensitivity can be applied, which is closest to the measured pair of magnetic flux and current.
  • the magnitude of the pressure may also be determined from reference data containing at least one magnitude of the magnetic flux at known pressure, or, for example, an entire trajectory during various states of the armature, representing many pairs of magnetic flux and current during an opening or closing operation of the armature Solenoid valve may include.
  • an absolute pressure determination can be performed.
  • the magnitude of the magnetic flux (genaus) upon reaching the first state ie, just when the closure element begins to be moved from the armature) can be determined.
  • the magnitude of the pressure may be determined to be proportional to the square of the magnitude of the magnetic flux. This may be because the magnetic force is proportional to the square of the magnetic flux.
  • Magnetic force prevail. This could be done an accurate pressure determination. Furthermore, only one value of the magnetic flux needs to be used. According to another alternative (which may, however, also be used together with the first alternative), the magnitude of the magnetic flux before reaching the first state (i.e., when the armature bears against the catch or closure element) will not shift
  • the force built up due to the pressure is greater than the force built up due to the magnetic field) and from this the magnitude of the pressure and / or a magnitude of a total stroke, consisting of idle stroke and power stroke, (determination of the total stroke, since flux determination before point I , ie before armature movement) of the armature can be determined, wherein in particular a sensitivity of the size of the magnetic flux depending on the size of the stroke (Leerhubs or Hähubs) can be considered.
  • the advantage of this alternative is that the measurement can be performed without opening the valve, i. without fuel flowing into the combustion chamber. This can be used to reduce or avoid emissions. If the solenoid valve additionally also has an idle stroke, the determination of the magnitude of the magnetic flux can be carried out after reaching a state in which the armature strikes or contacts the driver or the closure element and also before it reaches the first state.
  • pairs of a magnitude of a current and a magnitude of the magnetic flux in particular in a graph, may be considered (in particular in a graph)
  • Graphene applied which (in particular when applying a voltage according to a drive profile to the coil) can correspond to a Statestraj ektorie the closure element or the armature during a flow of the solenoid valve.
  • the first state can be associated with a pair in which, along the state law ectorie, a sign of a slope changes. This can be the first state be detected in a simple and reliable way.
  • the curve may have a pole.
  • the first state may be identified in a graph plotting the current through the coil on the abscissa and the magnetic flux on an ordinate as the point at which a positive slope changes to a negative slope.
  • the first state may also be identified as a location between a portion of a positive slope and a portion of a negative slope. This allows a simple identification of the first state. For this, e.g. A second derivative can be considered or a pole can be found in a graph of the first derivative.
  • boost voltage for example rectangular
  • holding voltage in particular between 6V and 14V
  • Voltage profile may be, for example, between 1 ms and 3 ms, wherein the duration of the application of the boost voltage may be for example between 0.2 and 0.7 ms. Other parameters are possible. It should be understood that features which have been individually or in any combination, provided or applied in conjunction with a method for determining a pressure of a fuel be ⁇ written as individual or in any combination to an apparatus for determining a pressure of a fuel can be provided or used according to embodiments of the present invention and vice versa.
  • an apparatus for determining a pressure of a fuel is provided, which is to be injected via a controllable closure element of a solenoid valve in a combustion chamber.
  • the device a driver for generating a current flow through a coil of the solenoid valve to generate a magnetic field to generate a magnetic force on an armature that displaces the armature in the direction to open the closure element, and a Be ⁇ mood module , which for determining a size a magnetic flux of the magnetic field before or upon reaching a first state in which the armature begins to move the Ver ⁇ closing element , and determining a size of the pressure is formed based on the determined size of the magnetic flux.
  • the engine controller may be used in a conventional vehicle.
  • the determination module may be an arithmetic / logical unit and further e.g. include a memory where, for example, reference data may be stored.
  • a pressure measuring system which is a magnetic ⁇ valve with a controllable closure element, a coil, and an armature, which is generated by current flow through the coil, a Mag ⁇ netfeld to a magnetic force on the armature which displaces the armature in the direction of opening the closure element and has a device according to one of the previously described embodiments for determining a pressure of a fuel which is to be injected into a combustion space via the closure element of the solenoid valve, the armature in particular slotted ferromagnetic material and / or electrically insulated layers of ferromagnetic material comprises to reduce eddy currents. If the armature comprises an eddy-current-reduced material, a drive of the coil can be carried out according to a standard drive profile, wherein a
  • Boost voltage of about 65V is used. In other cases, lower boost voltages can be used.
  • Fig. 1 illustrates in a schematic
  • FIG. 2 illustrates graphs of reference data resp
  • Fig. 3 shows ⁇ - ⁇ curves of a solenoid valve without idle stroke at various needle strokes
  • Fig. 4 shows an enlarged sectional view of the in
  • Fig. 3 illustrated graph
  • Fig. 5 illustrates graphs of state paths obtained by different drive voltage profiles
  • Fig. 6 shows ⁇ - ⁇ curves of a solenoid valve at various pressures
  • FIG. 7 is an enlarged sectional view of FIG.
  • Fig. 6 illustrated curves
  • FIG. 8 illustrates another enlarged section of the curves illustrated in FIG. 6.
  • the illustrated in Figure 1 in a schematic sectional view of the solenoid valve 1 has a coil 3, to which a voltage can be applied, so that a current flow through the coil 3 takes place in order to build up a magnetic field.
  • the magnetic field essentially points in a longitudinal direction 5 of a guide cylinder 7.
  • the magnetic field acts on a ferromagnetic armature 9, which is displaceable within the guide cylinder 7.
  • a nozzle needle 11 or a closure element of the solenoid valve 1 can be displaced in the longitudinal direction 5, in particular by contacting the armature 9 with an annular driver 13 which is fixedly connected to the closure element 11.
  • a locking ball 15 of a conical seat is subjected Retired ⁇ 17, so that fuel 19 in the seat can pass for combustion through an opening 21 into a combustion chamber 23.
  • the armature 9 bears against the pole shoe 27, and thus can not be displaced further upwards.
  • the armature 9 In a closed state of the solenoid valve 1 not illustrated in FIG. 1, the armature 9 is displaced downwards by the coil 3 in the absence of current flow through a return spring 25, so that the driver 13 together with the closure element 11 is also displaced downwards such that the closure ball 15 sealingly abuts against the conical seat 17, so that fuel 19 can not enter the combustion chamber 23.
  • the driver 13 In this after down shifted state of the armature 9 has the driver 13 and also the armature 9 at least one working stroke 12 covered (while the armature 9 and the driver 13 are in contact) and optionally also an additional idle stroke 10, in which between the armature 9 and the Driver 13 a gap exists.
  • a device 2 for determining a pressure of a fuel 19 is further illustrated.
  • the device 2 comprises a driver 4, which can generate a current flow through the coil 3 (in particular according to a control profile).
  • the device 2 comprises a determination module 6, which for determining a magnitude of a magnetic magnetic ⁇ magnetic flow before or upon reaching a first state in which the armature 9 begins, the closure element 11 (in particular together with the driver 13) and further adapted to determine a magnitude of the pressure based on the determined magnitude of the magnetic flux.
  • the device 2 can receive, for example, current and voltage via the control and data line 8, which is connected to the coil 3, and calculate a magnetic flux therefrom.
  • Embodiments of the present invention allow the pressure of fuel 19 to be determined by determining and evaluating the magnetic flux passing through the armature 9 and partially through the pole piece 27 and catch 13.
  • the determination of the pressure can be done by means of the measurement and analysis of the chained magnetic flux ⁇ .
  • the concatenated magnetic flux ⁇ can be calculated from the current flowing through the coil 3, the voltage applied to the coil 3, and the ohmic resistance of the coil 3.
  • the measured voltage u (t) consists of an ohmic component (i (t) * R) and an inductive component (ui nt (t)).
  • the inductive voltage is calculated from the time derivative of the chained magnetic flux, where ⁇ is dependent on the current change i (t) and the air gap x (t).
  • the "mechanical part of the induction by the armature movement then describes the strokes (idle stroke and / or working stroke) of the solenoid valve.
  • the magnetic flux ⁇ can be determined and then evaluated.
  • the determination of the stroke (eg idle stroke and / or working stroke) and also the pressure can be made from ⁇ -1 diagrams such as the diagrams shown in FIG.
  • the current i flowing through the coil 3 is plotted on an abscissa 30 and the magnetic flux berechn calculated according to the above equation is plotted on the ordinate 32.
  • 2 shows the trajectories ( ⁇ -1 curves) 37 and 39 of a solenoid valve without idle stroke.
  • the state I corresponds to a state in which the armature 9 bears against the driver 13 of the closure element 11 and is just beginning to open the closure element 11 together with the driver 13 move upwards.
  • the state I can be determined, for example, by analyzing the graph 35 or in particular the trajectory (or ⁇ -1 curve) 37, for example as a break point at which a slope changes in the sign.
  • the working stroke 50 ym to 0 ym, ie the suit of the armature 9 in the working stroke.
  • a determination of a stroke and also a determination of a pressure may be in an area before the condition
  • the state trap 37 is passed during a suit (i.e., during an opening operation), and the trajectory 39 is traversed during a fall (i.e., during a closing operation) of the solenoid valve 1 (here, in the case of no idle stroke).
  • the pressure of the fuel can be determined from a comparison with reference data or reference trajectories not illustrated in FIG. 2.
  • the area of the trajectory 37 before the point I is evaluated for a solenoid valve without idle stroke.
  • FIG. 3 illustrates a graph 41, wherein the abscissa 30, the coil current and on an ordinate 32, the magnetic flux PSI is plotted.
  • the trajectories 43, 45 and 47 were performed by measuring one and the same solenoid valve at different positions of the pole piece 27 to set different working strokes, particularly 77 ym, 59 ym and 52 ym, respectively.
  • the ⁇ -1 curves 43, 45 and 47 differ slightly from one another, which is illustrated in an enlarged view in a certain section in FIG. 4. The measurements were carried out at constant fuel pressure.
  • Curves 43, 45 and 47 can be used to determine reference data for determining a lift from measurements of the magnetic flux. For example, a relationship between the power stroke or pressure and a measured magne- can be determined, for example, in a region before state I or a sensitivity of the magnetic flux as a function of the working stroke or pressure can be determined. After measuring a magnetic flux of a solenoid valve with unknown stroke or Leerhub or pressure from the sensitivity or from the relationship between magnetic flux and stroke or the pressure of the desired unknown stroke (especially working stroke, idle stroke) of the solenoid valve or pressure of the fuel be determined.
  • Figures 6, 7 and 8 illustrate ⁇ -1 curves 55, 57, 59 and 61 taken at one and the same solenoid valve at various pressures, namely 200 bar, 50 bar, 20 bar and 1 bar of fuel, respectively were plotted on the abscissa 30, the current through the coil 3 and on the ordinate 32, respectively, the magnetic flux. 7 and 8 show certain sections 63 and 64 of the illustrated in Fig. 6 on a smaller scale curves 55, 57, 59 and 61.
  • a determination of a fuel pressure by determining ⁇ - ⁇ curves of Magnetic actuators, in particular solenoid valves or injectors, in injection systems.
  • the magnetic flux 65 is determined (accurately) at the state I to calculate the fuel pressure therefrom. Namely, at this point or in this state, an equilibrium of forces between the force generated due to the force ⁇ fuel pressure and the force generated due to the magnetic field or the magnetic flux prevail.
  • the force generated by the magnetic flux is proportional to the square per ⁇ the magnetic flux.
  • the pressure of the fuel should be proportional to the square of the magnetic flux evaluated in the state I.
  • FIG. 8 illustrates the region 64 of the curves 55, 57, 59 and 61 illustrated in FIG. 6. The region 64 lies in front of the state I, ie in a region in which the armature bears against the driver 13 and the closure element 11 and is in contact, the , _
  • the magnetic fluxes of the curves 55, 57, 59 and 61 differ, with no apparent linear relationship between changes in magnetic flux and changes in pressure. Therefore, different sensitivities can be determined and stored in different regions of the magnetic flux, which can later be used for the interpretation or evaluation of further measurement curves for pressure determination.
  • High accuracy of the method can be achieved when eddy currents within the armature or other elements of the solenoid valve are relatively low.
  • a relatively slow drive for energizing the coil 3 can be used.
  • a relatively low boost voltage e.g. between 3V and 12V, as also mentioned in connection with FIG.
  • determination of the state I in any case can be carried out in a reliable manner.
  • an actuator in particular comprising the armature and the nozzle
  • a slotted armature or an armature may be provided, which is constructed of layers of ferromagnetic material, which are each electrically isolated from each other.
  • the coil of the solenoid valve can also be acted upon by means of the standard control with power, since the curves in the strokes are more pronounced.
  • the determination of the stroke is possible without measuring the complete curves. It can e.g. be sufficient to measure the curves only up to the state I.
  • both the pressure determination and the stroke determination can be carried out with or without reference data. From a difference of magnetic flux (under different pressure conditions) a difference of pressures can be deduced. By means of reference data, a calibration can be carried out so that an absolute pressure determination is also possible.
  • the method can be implemented, for example, in a motor control device.

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Abstract

Bereitgestellt ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs (19), welcher über ein steuerbares Verschlusselement (11) eines Magnetventils (1) in einen Verbrennungsraum (23) einzuspritzen ist, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen eines Stromflusses (i) durch eine Spule (3) des Magnetventils (1), um ein Magnetfeld zu erzeugen, um eine Magnetkraft auf einen Anker (9) zu erzeugen, die den Anker (9) in Richtung zum Öffnen des Verschlusselements (11) verschiebt; Bestimmen einer Größe eines magnetischen Flusses (ψ) des Magnetfeldes vor oder bei Erreichen eines ersten Zustandes (I), bei dem der Anker beginnt, das Verschlusselement zu verschieben; und Bestimmen einer Größe des Druckes basierend auf der bestimmten Größe des magnetischen Flusses.

Description

Beschreibung
Druckbestimmung in einem Kraftstoff-Einspritzventil Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs, wobei dazu ein magnetischer Fluss innerhalb eines Magnetventils herangezogen wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Druckmess-System mit einem Magnetventil und einer Vorrichtung zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffes.
Kraftstoff-Einspritz-Systeme bestehen herkömmlicher Weise aus einem elektronischen Teil und einem hydraulischen Teil. In dem hydraulischen Teil wird der Kraftstoff auf einen vorgegebenen Druck verdichtet, damit beim Einspritz-Vorgang in einen Verbrennungsraum, wie etwa einen Zylinder, die angeforderte Kraftstoffmenge bzw. eine gewünschte Kraftstoffmenge mit einer optimierten Zerstäubung eingebracht werden kann. Zum korrekten Ablauf des Verfahrens ist die Kenntnis des Kraftstoffdruckes notwendig, der typischerweise durch Drucksensoren gemessen wird. Fehler oder Abweichungen des gemessenen Kraftstoffdrucks von dem tatsächlichen Kraftstoffdruck können zu abweichenden Einspritzmengen, zu nicht-optimaler Zerstäubung des Kraftstoffes und somit zu einer Verschlechterung von Emissionen bzw. Ver- schlechterung von der Leistung des Verbrennungsmotors führen. Daher ist es grundsätzlich notwendig, den Kraftstoffdruck mit hinreichender Genauigkeit zu ermitteln, was typischerweise durch Drucksensoren erfolgt. Ferner ist es notwendig, die von dem Drucksensor gelieferten Messwerte zu plausibilisieren, da es während eines Betriebs zu einer Drift oder gar zu einem Ausfall des Sensors führen kann.
Herkömmlicherweise wird eine Messung des Kraftstoffdrucks unter Zuhilfenahme eines Drucksensors durchgeführt. Die Überprüfung elektrischer Parameter des Kraftstoffdrucksensors kann dabei zur Funktionsüberprüfung des Sensors bzw. zur Plausibilisierung dienen . Es ist jedoch beobachtet worden, dass eine Druckmessung mittels eines Drucksensors nicht in allen Situationen mit hinreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit durchgeführt werden kann. Auch eine Plausibilisierung der Messwerte eines Drucksensors durch Überwachung von elektrischen Parametern ist nicht in allen Situationen und Umständen zuverlässig. Ferner kann unter bestimmten Umständen eine Druckmessung mittels eines Drucksensors keine ausreichende Genauigkeit aufweisen. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs vorzuschlagen, welches eine genaue und zuverlässige Druckbestimmung ermöglicht oder insbesondere zur
Plausibilisierung von Druckmessungen eines Drucksensors ver- wendbar ist.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche spezifizieren besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs be¬ reitgestellt, welcher über ein steuerbares Verschlusselement eines Magnetventils in einen Verbrennungsraum einzuspritzen ist . Dabei weist das Verfahren auf Erzeugen eines Stromflusses durch eine Spule des Magnetventils, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um eine Magnetkraft auf einen Anker zu erzeugen, die den Anker in Richtung zum Öffnen des Verschlusselements (hin) verschiebt (bzw. jedenfalls eine Kraft in diese Richtung ausübt) , Bestimmen einer Größe eines magnetischen Flusses des Magnetfeldes vor oder bei Erreichen eines ersten Zustandes, bei dem der Anker beginnt, das Verschlusselement zu verschieben und Bestimmen einer Größe des Druckes basierend auf der bestimmten Größe des magnetischen Flusses .
Zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum, wie etwa einen Zylinder, kann ein Magnetventil bzw. ein Sole- noid-Inj ektor verwendet werden. Solch ein Solenoid-Inj ektor (auch Spulen-Injektor genannt) weist eine Spule auf, welche bei Stromfluss durch die Spule ein Magnetfeld erzeugt, wodurch eine Magnetkraft auf einen Anker ausgeübt wird, so dass sich der Anker verschiebt, um ein Öffnen bzw. Schließen einer Düsennadel bzw. eines Verschlusselements zum Öffnen bzw. Schließen des Mag¬ netventils zu bewirken. Weist das Magnetventil bzw. der So- lenoid-Inj ektor einen sogenannten Leerhub zwischen Anker und Düsennadel bzw. zwischen Anker und Verschlusselement auf, so führt eine Verschiebung des Ankers nicht unmittelbar auch zu einer Verschiebung des Verschlusselements bzw. der Düsennadel, sondern erst nachdem eine Verschiebung des Ankers um die Größe des Leerhubs vollzogen worden ist.
Beim Anlegen einer Spannung an die Spule des Magnetventils wird durch elektromagnetische Kräfte der Anker in Richtung eines
Polschuhs (pole piece) bewegt. Durch eine mechanische Kopplung (z.B. einen mechanischen Kontakt) bewegt sich nach Überwinden des Leerhubs ebenfalls die Düsennadel bzw. das Verschlusselement und gibt, bei entsprechender Verschiebung, Einspritzlöcher zur Kraftstoffzufuhr in den Verbrennungsraum frei. Wenn weiter Stromfluss durch die Spule herrscht, bewegen sich Anker und Düsennadel bzw. Verschlusselement weiter, bis der Anker an den Polschuh anlangt bzw. anschlägt. Die Distanz zwischen dem Anschlag des Ankers an einen Mitnehmer des Verschlusselements bzw. der Düsennadel und dem Anschlag des Ankers an den Polschuh wird auch als Nadelhub bzw. Arbeitshub bezeichnet. Um das Ventil zu schließen, wird die an die Spule angelegte Erregerspannung abgeschaltet und die Spule kurzgeschlossen, so dass sich die magnetische Kraft abbaut. Der Spulenkurzschluss verursacht aufgrund des Abbaus des in der Spule gespeicherten magnetischen Feldes eine Umpolung der Spannung. Die Höhe der Spannung wird mit einer Diode begrenzt. Aufgrund einer Rückstellkraft, welche beispielsweise durch eine Feder bereitgestellt ist, werden die Düsennadel bzw. Verschlusselement einschließlich Anker in die Schließposition bewegt . Dabei werden der Leerhub und der Nadelhub in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen. Der Zeitpunkt des Beginns der Nadelbewegung beim Öffnen des Magnetventils ist von der Größe des Leerhubs abhängig. Der Zeitpunkt des Anschlags der Nadel bzw. des Ankers am Polschuh ist abhängig von der Größe des Nadelhubs bzw. Arbeitshubs. Die Injektor-individuellen zeitlichen Variationen des Beginns der Nadelbewegung (Öffnen) und des Endes der Nadelbewegung
(Schließen) können bei identischer elektrischer Ansteuerung unterschiedliche Einspritzmengen ergeben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann teilweise in Hardware und/oder Software implementiert sein. Insbesondere kann das Verfahren in einer Diagnose-Vorrichtung oder insbesondere auch in einem Motor-Steuergerät implementiert werden. Das Verfahren kann in einer Werkstatt, in einer Montagefabrik, oder in einem sich in Betrieb befindlichen Fahrzeug durchgeführt werden. Das Verfahren kann während eines normalen Fahrbetriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden, insbesondere in bestimmten zeitlichen Abständen, in denen es möglich ist, ein spezielles Spu- len-Ansteuerungsprofil zur Ansteuerung der Spule des Magnet- ventils einzusetzen. Dieses Ansteuerungssignal bzw. Span- nungs-Ansteuerungsprofil kann eine verringerte Boostspannung (z.B. kleiner als 65V) während einer Boost-Phase aufweisen, wobei z.B. eine Spannung zwischen 3V und 12V angewendet wird. Der Stromfluss kann durch Anlegen einer Spannung an die Spule erzeugt werden, insbesondere gemäß einem bestimmten Spannungsverlaufes, welcher eine Boost-Phase, eine Haltephase und eine kurze Schließphase aufweist. Der Anker kann insbesondere einen geschlitzten Anker aufweisen bzw. einen Anker, welcher durch mehrere Schichten eines ferromagnetischen Materials gebildet ist, welche jeweils elektrisch isoliert voneinander sind, um Wirbelströme zu vermindern. In diesem Fall kann für die Boost-Spannung auch eine herkömmlich verwendete Größe von zwischen 60V und 70V verwendet werden.
Der magnetische Fluss kann entweder vor oder bei Erreichen des ersten Zustandes bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen wird der magnetische Fluss sowohl vor als auch bei dem Erreichen des ersten Zustandes (oder sogar danach) bestimmt und könnte beispielsweise kombiniert werden, etwa gemittelt werden, um z.B. eine Genauigkeit weiter zu erhöhen. Ausführungsformen der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass der Kraftstoffdruck einen Einfluss auf einen magnetischen Fluss während eines Öffnens (und auch während eines Schließens) eines Magnetventils hat. Aus der Überwachung des magnetischen Flusses kann somit auf den Druck des Kraftstoffs zurückge- schlössen werden.
In einem herkömmlichen Standard-Drucksensor im Rail wird typischerweise der Kraftstoffdruck gemessen. An dieser Stelle kann jedoch ein anderer Druck vorherrschen, als er tatsächlich am Injektor, d.h. Magnetventil, vorliegt. Abweichungen können z.B. durch Drosseleffekte an Leitungen, am Injektor usw. hervorgerufen sein. Wird nun der Druck gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe des Magnetventils selbst bzw. mit Hilfe des Injektors gemessen (insbesondere Wirbelstrom-reduzierter Injektor mit Standard-Ansteuerung der Spule) , dann kann der tatsächliche Druck innerhalb des Injektors bzw. Magnetventils bestimmt werden, was zu einer genaueren Druckbestimmung führt und somit zu einer erhöhten Einspritz-Genauigkeit führt.
Der magnetische Fluss kann z.B. aus gemessenem Strom (durch die Spule des Magnetventils) , gemessener Spannung (welche an die Spule des Magnetventils angelegt ist) und einem bekannten Ohm' sehen Widerstand der Spule berechnet werden. Der magnetische Fluss kann z.B. in einem Koordinatensystem, welches auf einer Achse den Strom und auf der anderen Achse den magnetischen Fluss aufgetragen hat, gegen den gemessenen Strom aufgezeichnet bzw. aufgetragen werden, um eine Zustandstraj ektorie bzw. Ψ-1-Kurve zu erhalten.
Der erste Zustand kann dabei z.B. aus einer Form der Kurve bzw. Zustandstraj ektorie bestimmt werden. Der erste Zustand kann z.B. bei einem Knick der Zustandstraj ektorie liegen, bei der sich eine Steigung im Vorzeichen ändert. Diese Ausführungsform kommt insbesondere zum Tragen, falls das Magnetventil keinen Leerhub aufweist . Das Verschlusselement kann z.B. als eine Düsennadel ausgeführt sein, welche an einem Ende eine Verschlusskugel aufweist, um einen kegelförmigen Sitz im geschlossenen Zustand zu berühren bzw. den kegelförmigen Sitz im geöffneten Zustand freizugeben. Wenn der Anker während eines Öffnungsvorganges des Magnetventils mit dem Verschlusselement (oder einem Mitnehmer, welcher fest mit dem Verschlusselement verbunden ist ) in Anschlag kommt, kann noch eine weitere Krafterhöhung erforderlich sein, bevor sich das Verschlusselement ( insbesondere über den Mitnehmer) zusammen mit dem Anker in Richtung einer Öffnungsstellung verschiebt, da das Verschlusselement über eine Rückstellfeder in dem geöffneten Zustand vorgespannt sein kann. Nichtsdestotrotz kann aus diesem Abschnitt der Trajektorie (also noch vor Bewegen des Ver¬ schlusselements) ein Rückschluss auf den Druck gezogen werden, wenn der magnetische Fluss in diesem Abschnitt betrachtet wird. Bei Erreichen des ersten Zustandes beginnt sich das Ver¬ schlusselement zusammen mit dem Anker in Richtung einer Ge- öffnet-Stellung zu verschieben. Der Druck kann in Abhängigkeit der bestimmten Größe des magnetischen Flusses bestimmt werden, insbesondere wenn ferner eine Referenzkurve und/oder eine
Empfindlichkeit des magnetischen Flusses von dem Druck bzw. des Druckes von dem magnetischen Fluss herangezogen wird.
Eine Druckbestimmung in Einspritz-Systemen mit Magnetinjektoren kann somit aus Ψ-Ι-Kurven durchgeführt werden. Dabei können die Änderungen in den Ψ-Ι-Kurven die mechanischen Verformungen (Auswertung der Spaltänderungen) und die Kraftänderungen (Auswertung der Knickpunkte gemäß Kraft proportional zu Ψ2) erkennen lassen, die sich bei Druckänderungen ergeben. Die Druckwerte, welche gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung bestimmt sind, können als Plausibilisierung der Werte eines Drucksensors verwendet werden oder beispielsweise als Ersatzwert bei Ausfall des Drucksensors (Notlauf) . Die Messung kann als eine absolute Messung oder als eine relative Druck¬ messung ausgeführt werden. Bei einer absoluten Druckmessung kann eine Aufnahme von Kurven bei bekannten Drücken vorgenommen werden. Messungen an Magnetventilen mit unbekanntem Kraft- stoffdruck können unter Vergleich mit diesen Referenzkurven durchgeführt werden. Ferner kann eine Aufnahme einer Refe¬ renzkurve oder mehrerer Referenzkurven bei bekanntem Druck bzw. bekannten Drücken durchgeführt werden (z.B. bei 0 Bar bei Fahrzeugstillstand) . Die Differenz von Kurven anderer Drücke zur Referenzkurve kann dann mit Drucksensitivitäten (z.B.
Δψ/Δ-Druck) berechnet werden.
Eine relative Druckmessung kann derart durchgeführt werden, dass die Differenz zwischen Kurven oder die Differenz zwischen magnetischen Flüssen als ein Maß für die Druckänderung betrachtet werden kann. Die Berechnung der Druckänderung kann basierend auf der Differenz unter Zuhilfenahme einer Drucksensitivität er¬ folgen . Die Druckmessung kann im normalen Fahrbetrieb erfolgen, wenn durch die Ansteuerung das Einspritzverhalten (insbesondere Spraybildung) nicht signifikant verändert wird (Emissionen) . Bei speziellen Ansteuerungsprofilen (Spannungsprofil, welches die Spannung über die Zeit definiert, welche an die Spule angelegt wird) kann die Ansteuerung z.B. auch vor dem Fahrzeugstart bei abgebautem Kraftstoffdruck zur Ermittlung von Referenzkurven bei z.B. 0 Bar möglich sein (keine bzw. geringste Einspritzmengen) oder im Start-Stopp-Betrieb oder nach Ende des Fahrbetriebs bei noch anliegendem Druck. Grundsätzlich könnte beachtet werden, dass die zugegebenen Kraftstoffmengen und deren Verbrennung nicht zu einer Überschreitung der Emissionsgrenzen führen.
Bei einem Wirbelstrom-reduzierten, bzw. Wirbelstrom-freien Injektor kann bei Benutzung des Standard-Ansteuerprofils während des normalen Fahrzeugbetriebs die Druckmessung durchgeführt werden. Die ermittelten Druckwerte können beispielsweise hinsichtlich Temperatur, Kraftstoffdruck korrigiert werden . Die Ansteuerung und Auswertung kann mit einem speziellen Messgerät erfolgen. Vorzugsweise wird das Verfahren jedoch mit dem vorhandenen (modifizierten) Motor-Steuergerät durchgeführt.
Aus vorherigen Messungen an dem (selben) Magnetventil kann eine Empfindlichkeit der Größe des magnetischen Flusses abhängig von der Größe des Druckes oder eine Empfindlichkeit der Größe des Druckes abhängig von der Größe des magnetischen Flusses bekannt sein. In diesem Fall kann das Bestimmen der Größe des Druckes als eine Bestimmung einer Druckänderung basierend auf der bestimmten Größe des magnetischen Flusses (insbesondere ferner basierend auf einer vorherigen bestimmten Größe des magnetischen Flusses) und der bekannten Empfindlichkeit durchgeführt werden. Dies kann einer Reihenentwicklung einer Funktion entsprechen, wobei nach dem ersten Glied bzw. dem linearen Glied abgebrochen wird. Damit kann das Verfahren auf einfache Weise durchgeführt werden. Verschiedene Empfindlichkeiten können in verschiedenen
Druckbereichen bzw. verschiedenen Bereichen des magnetischen Flusses definiert werden und diejenige Empfindlichkeit kann angewendet werden, welche am nächsten zu dem gemessenen Paar von magnetischen Fluss und Strom liegt.
Die Größe des Drucks kann ferner aus Referenzdaten bestimmt sein, die zumindest eine Größe des magnetischen Flusses bei bekanntem Druck enthalten, oder beispielsweise eine gesamte Trajektorie während verschiedener Zustände des Ankers, was viele Paare von magnetischem Fluss und Strom während eines Öffnungsvorgangs bzw. eines Schließvorgangs des Magnetventils umfassen kann. Damit kann auch eine absolute Druckbestimmung durchgeführt werden. Gemäß einer Alternative kann die Größe des magnetischen Flusses (genaus) bei Erreichen des ersten Zustandes (d.h. genau dann, wenn das Verschlusselement beginnt von dem Anker bewegt zu werden) bestimmt werden. In diesem Fall kann die Größe des Druckes als proportional zum Quadrat der Größe des magnetischen Flusses bestimmt sein. Dies kann darauf beruhen, dass die magnetische Kraft proportional zum Quadrat des magnetischen Flusses ist. Bei dem ersten Zustand kann gerade ein Kräftegleichgewicht zwischen der aufgrund des Druckes aufgebauten Kraft und der aufgrund des _
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Magnetfeldes aufgebauten Kraft herrschen. Damit könnte eine genaue Druckbestimmung durchgeführt werden. Ferner muss lediglich ein Wert des magnetischen Flusses verwendet werden. Gemäß einer anderen Alternative (die jedoch auch zusammen mit der ersten Alternative zur Anwendung kommen kann) wird die Größe des magnetischen Flusses vor Erreichen des ersten Zustandes (d.h., wenn der Anker an dem Mitnehmer bzw. dem Verschlusselement anliegt, dieses jedoch nicht verschiebt, da
die aufgrund des Druckes aufgebaute Kraft größer ist als die aufgrund des Magnetfeldes aufgebaute Kraft) bestimmt werden und daraus kann die Größe des Druckes und/oder eine Größe eines Gesamthubs, bestehend aus Leerhub und Arbeitshub, (Bestimmung des Gesamthubs deshalb, da Flußermittlung vor Punkt I, d.h. vor Ankerbewegung) des Ankers bestimmt werden, wobei insbesondere eine Empfindlichkeit der Größe des magnetischen Flusses abhängig von der Größe des Hubs (Leerhubs bzw. Arbeitshubs) berücksichtigt werden kann. Der Vorteil dieser Alternative besteht darin, dass die Messung ohne ein Öffnen des Ventils durchgeführt werden kann, d.h. ohne dass Kraftstoff in den Verbrennungsraum einströmt. Damit können Emissionen reduziert bzw. vermieden werden. Weist das Magnetventil zusätzlich auch einen Leerhub auf, so kann die Bestimmung der Größe des magnetischen Flusses nach Erreichen eines Zustandes, bei dem der Anker an dem Mitnehmer bzw. das Verschlusselement anschlägt bzw. dieses kontaktiert und auch vor Erreichen des ersten Zustandes durchgeführt werden.
Gemäß einer Option in dem Verfahren können Paare einer Größe eines Stromes und einer Größe des magnetischen Flusses, insbesondere in einem Graphen, betrachtet werden (insbesondere in einem
Graphen aufgetragen werden) , die (insbesondere bei Anlegen einer Spannung gemäß einem Ansteuerungsprofil an die Spule) einer Zustandstraj ektorie des Verschlusselements bzw. des Ankers während eines Fließvorganges des Magnetventils entsprechen können. Dabei kann der erste Zustand mit einem Paar assoziiert sein, bei dem sich, entlang der Zustandstraj ektorie, ein Vorzeichen einer Steigung ändert. Damit kann der erste Zustand auf einfache und zuverlässige Weise detektiert werden. Bei dem ersten Zustand kann die Kurve einen Pol aufweisen.
Der erste Zustand kann in einem Graphen, in dem auf der Abszisse der Strom durch die Spule und auf einer Ordinate der magnetische Fluss aufgetragen ist, als der Stelle zugeordnet identifiziert werden, bei der sich eine positive Steigung in eine negative Steigung ändert. Der erste Zustand kann auch als eine Stelle zwischen einem Abschnitt einer positiven Steigung und einem Abschnitt einer negativen Steigung zugeordnet identifiziert werden. Damit ist eine einfache Identifizierung des ersten Zustandes ermöglicht. Dazu kann z.B. eine zweite Ableitung betrachtet werden oder in einem Graphen der ersten Ableitung kann ein Pol aufgesucht werden.
Zum Erzeugen des Stromflusses durch die Spule kann zunächst eine Boost-Spannung (z.B. rechteckförmig) , insbesondere zwischen 3V und 65V, und danach eine Haltespannung, insbesondere zwischen 6V und 14V angelegt werden. Eine Gesamtdauer eines solchen
Spannungsprofils kann z.B. zwischen 1 ms und 3 ms betragen, wobei die Dauer des Anlegens der Boost-Spannung beispielsweise zwischen 0,2 und 0,7 ms betragen kann. Andere Parameter sind möglich . Es sollte verstanden werden, dass Merkmale, welche individuell oder in irgendeiner Kombination im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs be¬ schrieben, bereitgestellt oder angewendet worden sind, ebenso individuell oder in irgendeiner Kombination auf eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoff bereitgestellt bzw. angewendet werden können gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, insbesondere Motorsteuergerät, zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs bereitgestellt, welcher über ein steuerbares Verschlusselement eines Magnetventils in einen Verbrennungsraum einzuspritzen ist. Dabei weist die Vorrichtung einen Treiber zum Erzeugen eines Stromflusses durch eine Spule des Magnetventils, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um eine Magnetkraft auf einen Anker zu erzeugen, die den Anker in Richtung zum Öffnen des Verschlusselements verschiebt, und ein Be¬ stimmungsmodul auf, welches zum Bestimmen einer Größe eines magnetischen Flusses des Magnetfeldes vor oder bei Erreichen eines ersten Zustandes, bei dem der Anker beginnt, das Ver¬ schlusselement zu verschieben, und Bestimmen einer Größe des Druckes basierend auf der bestimmten Größe des magnetischen Flusses ausgebildet ist.
Das Motor-Steuergerät kann in einem herkömmlichen Fahrzeug verwendet bzw. eingebaut sein. Das Bestimmungsmodul kann eine arithmetisch/logische Einheit und ferner z.B. einen Speicher umfassen, wo beispielsweise Referenzdaten gespeichert sein können. Auf dem Weg zum Erreichen des ersten Zustandes hin ist eine sich erhöhende magnetische Kraft, welche auf den Anker wirkt, aufgebaut worden, während dessen das Verschlusselement (bzw. ein Mitnehmer davon) ständig mit dem Anker in Kontakt ist bzw. in Anschlag ist. Bei einem bestimmten erhöhten Magnetfeld, was einer erhöhten magnetischen Kraft entspricht, kann ein Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft, welche aufgrund des Kraftstoffdruckes entsteht und einer Kraft, welche aufgrund des Magnetfeldes wirkt, bestehen. Ab diesem Augenblick erfolgt eine Verschiebung des Ankers und auch des Verschlusselements in Richtung einer Geöffnet-Stellung des Magnetventils.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Druckmess-System bereitgestellt, welches ein Magnet¬ ventil mit einem steuerbaren Verschlusselement, einer Spule, und einem Anker, wobei durch Stromfluss durch die Spule ein Mag¬ netfeld erzeugt wird, um eine Magnetkraft auf den Anker zu erzeugen, die den Anker in Richtung zum Öffnen des Verschlusselements verschiebt, und eine Vorrichtung gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs aufweist, welcher über das Ver¬ schlusselement des Magnetventils in einen Verbrennungsraum einzuspritzen ist, wobei der Anker insbesondere ein geschlitztes ferromagnetisches Material und/oder voneinander elektrisch isolierte Schichten von ferromagnetischem Material umfasst, um Wirbelströme zu reduzieren. Wenn der Anker ein Wirbelstrom-reduziertes Material umfasst, kann eine Ansteuerung der Spule gemäß einem Stan- dard-Ansteuerungsprofil durchgeführt werden, wobei eine
Boost-Spannung von etwa 65V verwendet wird. In anderen Fällen können geringere Boost-Spannungen verwendet werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten oder illustrierten Ausführungsformen beschränkt.
Fig. 1 illustriert in einer schematischen
Schnittdarstellung ein Magnetventil, für das der Druck von Kraftstoff gemäß eines Verfahrens z.B. unter Benutzung einer Vorrichtung zum Bestimmen eines Druckes gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bestimmt werden kann;
Fig. 2 illustriert Graphen von Referenzdaten bzw
Zustandstraj ektorien bzw. Messdaten eines Magnetventils gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt Ψ-Ι-Kurven eines Magnetventils ohne Leerhub bei verschiedenen Nadelhüben;
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ausschnittansicht des in
Fig. 3 illustrierten Graphen;
Fig. 5 illustriert Graphen von Zustandstraj ektorien, die durch verschiedene Ansteuerungsspannungsprofile erhalten sind; Fig. 6 zeigt Ψ-Ι-Kurven eines Magnetventils bei verschiedenen Drücken;
Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Ausschnittansicht der in
Fig. 6 illustrierten Kurven; und
Fig. 8 illustriert einen anderen vergrößerten Ausschnitt der in Fig. 6 illustrierten Kurven.
Das in Fig. 1 in schematischer Schnittdarstellung illustrierte Magnetventil 1 weist eine Spule 3 auf, an die eine Spannung angelegt werden kann, so dass ein Stromfluss durch die Spule 3 erfolgt, um ein Magnetfeld aufzubauen . Dabei zeigt das Magnetfeld im Wesentlichen in eine longitudinale Richtung 5 eines Führungszylinders 7. Das Magnetfeld wirkt auf einen ferromagne- tischen Anker 9, welcher innerhalb des Führungszylinders 7 verschiebbar ist. Durch Verschiebung des Ankers 9 kann eine Düsennadel 11 bzw. ein Verschlusselement des Magnetventils 1 in der longitudinalen Richtung 5 verschoben werden, insbesondere durch Kontaktierung des Ankers 9 mit einem ringförmigen Mitnehmer 13, der fest mit dem Verschlusselement 11 verbunden ist.
In dem in Fig. 1 illustrierten geöffneten Zustand ist eine Verschlusskugel 15 aus einem kegelförmigen Sitz 17 zurückge¬ zogen, so dass Kraftstoff 19 durch eine Öffnung 21 in dem Sitz in einen Verbrennungsraum 23 zur Verbrennung gelangen kann. In dem vollständig geöffneten Zustand liegt der Anker 9 an dem Polschuh 27 an, kann somit nicht weiter nach oben verschoben werden.
In einem in Fig. 1 nicht illustrierten geschlossenen Zustand des Magnetventils 1 ist der Anker 9 bei fehlendem Stromfluss durch die Spule 3 durch eine Rückstellfeder 25 nach unten verschoben, so dass auch der Mitnehmer 13 zusammen mit dem Verschlusselement 11 nach unten derart verschoben ist, dass die Verschlusskugel 15 dichtend an dem kegelförmigen Sitz 17 anliegt, so dass Kraftstoff 19 nicht in den Verbrennungsraum 23 gelangen kann. In diesem nach unten verschobenen Zustand des Ankers 9 hat der Mitnehmer 13 bzw. ebenso der Anker 9 zumindest einen Arbeitshub 12 zurückgelegt (währenddessen der Anker 9 und der Mitnehmer 13 in Kontakt sind) und optional auch einen zusätzlichen Leerhub 10, in dem zwischen dem Anker 9 und dem Mitnehmer 13 ein Spalt besteht.
In Fig. 1 ist ferner eine Vorrichtung 2 zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs 19 illustriert. Die Vorrichtung 2 umfasst dabei einen Treiber 4, welcher einen Stromfluss durch die Spule 3 erzeugen kann (insbesondere gemäß einem Ansteue- rungsprofil) . Ferner umfasst die Vorrichtung 2 ein Bestimmungsmodul 6, welches zum Bestimmen einer Größe eines magne¬ tischen Flusses des Magnetfeldes vor oder bei Erreichen eines ersten Zustandes, bei dem der Anker 9 beginnt, das Ver- Schlusselement 11 (insbesondere zusammen mit dem Mitnehmer 13) zu verschieben, und welches ferner zum Bestimmen einer Größe des Druckes basierend auf der bestimmten Größe des magnetischen Flusses ausgebildet ist. Dazu kann die Vorrichtung 2 z.B. Strom und Spannung über die Steuer- und Datenleitung 8 erhalten, die mit der Spule 3 verbunden ist, und daraus einen magnetischen Fluss berechnen .
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erlauben ein Bestimmen des Druckes von Kraftstoff 19, indem der magnetische Fluss, welcher durch den Anker 9 und teilweise durch den Polschuh 27 und den Mitnehmer 13 tritt, bestimmt und ausgewertet wird.
Die Ermittlung des Druckes kann mittels der Messung und Analyse des verketteten magnetischen Flusses Ψ erfolgen. Dabei kann der verkettete magnetische Fluss Ψ aus dem Strom, welcher durch die Spule 3 fließt, die Spannung, welcher an der Spule 3 angelegt ist, und den Ohm' sehen Widerstand der Spule 3 berechnet werden. Die gemessene Spannung u (t) besteht aus einem Ohm' sehen Anteil (i (t) * R) und einem induktiven Anteil ( uint(t) ) . Die induktive Spannung berechnet sich dabei aus der zeitlichen Ableitung des verketteten magnetischen Flusses, wobei Ψ abhängig von der Stromänderung i (t) und dem Luftspalt x(t) ist.
Figure imgf000017_0001
άΨ(ί,χ)
i(t)R +
dt
'(t)R + {C^J^,X^ + d*¥(i,x) dx
v di dt dx dt
Bei langsamer Ansteuerung ist der „magnetische" Anteil der Induktion durch Stromänderung gering.
_ d¥(i,x) di
Uindl = 7.
di dt
Der „mechanische Teil der Induktion durch die Ankerbewegung beschreibt dann die Hübe (Leerhub und/oder Arbeitshub) des Magnetventils .
Figure imgf000017_0002
Durch Umstellen und Integration ist der verkettete mechanische Fluss in folgender Weise berechenbar:
Figure imgf000017_0003
Zur Nadelhub-Ermittlung bzw. Ermittlung eines Hubes eines Verschlusselements 11 eines Magnetventils kann der magnetische Fluss Ψ ermittelt und danach ausgewertet werden. Die Bestimmung des Hubes (z.B. Leerhub und/oder Arbeitshub) und auch des Druckes kann aus Ψ-1-Diagrammen wie dem in Fig. 2 dargestellten Diagrammen erfolgen. Dabei ist auf einer Abszisse 30 der durch die Spule 3 fließende Strom i und auf der Ordinate 32 der gemäß der obigen Gleichung berechnete magnetische Fluss Ψ aufgetragen. Fig. 2 zeigt dazu die Trajektorien (Ψ-1-Kurven) 37 und 39 eines Magnetventils ohne Leerhub. Der Zustand I entspricht einem Zustand, bei dem der Anker 9 an dem Mitnehmer 13 des Verschlusselements 11 anliegt und gerade beginnt, das Verschlusselement 11 zusammen mit dem Mitnehmer 13 zum Öffnen nach oben zu verschieben. Der Zustand I kann z.B. durch Analyse des Graphen 35 bzw. insbesondere der Trajektorie (bzw. Ψ-1-Kurve) 37 bestimmt werden, etwa als ein Knickpunkt, bei dem sich eine Steigung im Vorzeichen ändert. Zwischen den Punkten I und II erfolgt der Arbeitshub von 50 ym bis 0 ym, d.h. der Anzug des Ankers 9 im Arbeitshub . Eine Bestimmung eines Hubes und auch eine Bestimmung eines Druckes kann in einem Bereich vor dem Zustand
I durch Auswertung des magnetischen Flusses Ψ durchgeführt werden .
Die Zustandstraj ektorie 37 wird während eines Anzugs (d.h. während eines Öffnungsvorganges) und die Trajektorie 39 wird während eines Abfalls (d.h. während eines Schließvorganges) des Magnetventils 1 (hier für den Fall ohne Leerhub) durchlaufen. Aus einem Vergleich mit in Fig. 2 nicht illustrierten Referenzdaten bzw. Referenztraj ektorien kann der Druck des Kraftstoffes bestimmt werden.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird für ein Magnetventil ohne Leerhub der Bereich der Trajektorie 37 vor dem Punkt I ausgewertet. In dem Abschnitt, zwischen den Punkten I und
II ändert sich die Steigung der Kurve 37 von einem positiven Wert auf einen negativen Wert. Fig. 3 illustriert einen Graphen 41, wobei auf der Abszisse 30 der Spulenstrom und auf einer Ordinate 32 der magnetische Fluss PSI aufgetragen ist. Die Trajektorie bzw. Kurven 43, 45 und 47 wurden durch Vermessung ein- und desselben Magnetventils bei verschiedenen Positionen des Polschuhs 27 durchgeführt, um verschiedene Arbeitshübe einzustellen, insbesondere 77 ym, 59 ym bzw. 52 ym. Wie aus der Figur 3 ersichtlich ist, unterscheiden sich die Ψ-1-Kurven 43, 45 und 47 leicht voneinander, was in vergrößerter Darstellung in einem gewissen Ausschnitt in Fig. 4 illustriert ist. Dabei wurden die Messungen bei konstantem Kraftstoffdruck durchgeführt. Aus den Kurven 43, 45 und 47 lassen sich Referenzdaten zur Bestimmung eines Hubes aus Messungen des magnetischen Flusses bestimmen. Zum Beispiel kann eine Beziehung zwischen dem Arbeitshub oder Druck und einem gemessenen mag- netischen Fluss z.B. in einem Bereich vor dem Zustand I bestimmt werden oder es kann eine Empfindlichkeit des magnetischen Flusses in Abhängigkeit des Arbeitshubes bzw. Druckes bestimmt werden. Nach Messung eines magnetischen Flusses eines Magnetventils mit unbekanntem Arbeitshub bzw. Leerhub oder Druck kann aus der Empfindlichkeit bzw. aus der Beziehung zwischen magnetischem Fluss und Hub bzw. dem Druck der gewünschte unbekannte Hub (insbesondere Arbeitshub, Leerhub) des Magnetventils bzw. Druck des Kraftstoffes bestimmt werden.
Die Ausprägung der Ψ-Ι-Kurve bei verschiedenen Ansteuerungs- spannungen (3V ... 18V) ist in der Fig. 5 durch Trajektorien 48 (Erregungsspannung 18V), 49 (Erregungsspannung 6V) , 51 (Erregungsspannung 12V) und 53 (Erregungsspannung 3V) illustriert. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist es bei höheren Spannungen zunehmend schwieriger, die Zustände I und II zuverlässig zu detektieren, da nur geringe Steigungsänderungen auftreten. Bei z.B. einer Erregungsspannung von 18V kann es schwierig sein, den Zustand I zuverlässig zu detektieren. Daher kann eine Messung von Referenzkurven bzw. eine Messung zur Bestimmung eines Hubes bei relativ geringen Erregungsspannungen z.B. zwischen 3V und 12V durchgeführt werden.
Die Fig. 6, 7 und 8 illustrieren Ψ-1-Kurven 55, 57, 59 und 61, die an ein- und demselben Magnetventil bei verschiedenen Drücken, und zwar 200 Bar, 50 Bar, 20 Bar bzw. 1 Bar eines Kraftstoffs aufgenommen wurden, wobei auf der Abszisse 30 der Strom durch die Spule 3 und auf der Ordinate 32 jeweils der magnetische Fluss aufgetragen ist. Die Fig. 7 und 8 zeigen dabei bestimmte Ausschnitte 63 bzw. 64 der in Fig. 6 in kleinerem Maßstab illustrierten Kurven 55, 57, 59 und 61. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung erfolgt eine Bestimmung eines Kraftstoffdruckes durch Ermittlung von Ψ-Ι-Kurven von Magnetaktoren, insbesondere Magnetventilen oder Injektoren, in Einspritz-Systemen . In dem Ψ-Ι-Kurven sind Luftspalte bzw. magnetische Spalt- und Bewe¬ gungskräfte erkennbar, die sich bei Druckänderungen ebenfalls ändern (möglicherweise aufgrund von mechanischen Verformungen) . Weiterhin können sich die Kräfte, bei denen sich der Aktor bei verschiedenen Drücken bewegt, ändern, da unterschiedliche Drücke unterschiedliche Gegenkräfte der Bewegung verursachen können.
Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen Ψ-Ι-Kurven eines Magnetventils bzw. Injektors, bei unterschiedlichen Drücken. Dabei sind veränderte Spalte/Hübe erkennbar und die Kraft, die zu Beginn der Bewegung bei dem Zustand I aufzubringen ist.
Gemäß einer Alternative des Druckbestimmungs-Verfahrens wird, wie in Fig. 7 illustriert ist, der magnetische Fluss 65 (genau) bei dem Zustand I bestimmt, um daraus den Kraftstoffdruck zu berechnen. An dieser Stelle bzw. in diesem Zustand kann nämlich ein Kräftegleichgewicht zwischen der aufgrund des Kraft¬ stoffdruckes erzeugten Kraft und der aufgrund des Magnetfeldes bzw. des magnetischen Flusses erzeugten Kraft herrschen. Die durch den magnetischen Fluss erzeugte Kraft ist dabei pro¬ portional zum Quadrat des magnetischen Flusses. Damit sollte der Druck des Kraftstoffes proportional zum Quadrat des magnetischen Flusses ausgewertet in dem Zustand I sein.
Aus der Mehrzahl von Ψ-1-Kurven 55, 57, 59 und 61 kann weiterhin eine Beziehung zwischen dem magnetischen Fluss bei dem Zustand I (und/oder vor dem Zustand I) und dem vorbekannten Druck ermittelt werden. Diese ermittelte Beziehung kann zur Auswertung einer Ψ-Ι-Kurve eines Magnetventils mit zu bestimmendem Druck herangezogen werden, um eine Druckbestimmung durchzuführen. Aus den Unterschieden zwischen dem magnetischen Fluss bei verschiedenen Drücken, insbesondere bei dem Zustand I, kann weiterhin eine Empfindlichkeit (beispielsweise ein Differen- zen-Quotient zwischen magnetischem Fluss und Drücken oder ein Kehrwert dieses Differenzen-Quotienten) gebildet werden und kann zur (relativen) Druckbestimmung von weiteren Messungen herangezogen werden. Fig. 8 illustriert den Bereich 64 der in Fig. 6 illustrierten Kurven 55, 57, 59 und 61. Der Bereich 64 liegt vor dem Zustand I, d.h. in einem Bereich, bei dem der Anker an dem Mitnehmer 13 bzw. dem Verschlusselement 11 anliegt und in Kontakt ist, den , _
Mitnehmer und das Verschlusselement 13 jedoch noch nicht zum Öffnen bewegt. Auch dieser Bereich kann in einer Ausführungsform zur Bestimmung des Kraftstoffdruckes verwendet werden. Wie ersichtlich ist, unterscheiden sich die magnetischen Flüsse der Kurven 55, 57, 59 und 61, wobei hier offensichtlich kein linearer Zusammenhang zwischen Änderungen eines magnetischen Flusses und Änderungen des Druckes vorliegt. Daher können in verschiedenen Bereichen des magnetischen Flusses verschiedene Empfindlichkeiten bestimmt und gespeichert werden, welche später für die Interpretation bzw. Auswertung von weiteren Messkurven zur Druckbestimmung herangezogen werden können.
Eine hohe Genauigkeit des Verfahrens kann erzielt werden, wenn Wirbelströme innerhalb des Ankers oder anderer Elemente des Magnetventils relativ gering sind. Um geringe Wirbelströme zu gewährleisten, kann eine relativ langsame Ansteuerung zur Bestromung der Spule 3 verwendet werden. Dabei kann eine relativ geringe Boost-Spannung von z.B. zwischen 3V und 12V verwendet werden, wie auch im Zusammenhang mit Fig. 5 erwähnt wurde. Für diese relativ geringen Boost-Spannungen ist eine Bestimmung jedenfalls des Zustandes I auf zuverlässige Weise durchführbar. Alternativ oder zusätzlich kann ein Aktor (insbesondere den Anker und die Düse umfassend) , verwendet werden, welcher in der Konstruktion verändert ist, um Wirbelströme zu vermindern. Dazu kann z.B. ein geschlitzter Anker bzw. ein Anker vorgesehen sein, welcher aus Schichten von ferromagnetischem Material ausgebaut ist, welche jeweils elektrisch voneinander isoliert sind. Mit einem solchen Anker kann die Spule des Magnetventils auch mittels der Standard-Ansteuerung mit Strom beaufschlagt werden, da die Kurvenverläufe bei den Hubbewegungen deutlicher ausgeprägt sind.
Wie die Druckbestimmung ist auch die Hubbestimmung ohne Messung der vollständigen Kurven möglich. Es kann z.B. ausreichend sein, die Kurven nur jeweils bis zu dem Zustand I zu vermessen.
Vorteilhaft kann dabei sein, dass die Hubbestimmung ohne In- j ektor-Öffnen (Einspritzung) stattfinden kann. Somit kann die Messung ohne negativen Einfluss auf Emissionen durchgeführt werden . Sowohl die Druckbestimmung als auch die Hubbestimmung kann dabei mit oder ohne Referenzdaten durchgeführt werden. Aus einer Differenz von magnetischem Fluss (unter verschiedenen Druckbedingungen) kann auf eine Differenz von Drücken geschlossen werden. Mittels Referenzdaten kann eine Kalibrierung vorgenommen werden, so dass auch eine absolute Druckbestimmung möglich ist. Das Verfahren kann z.B. in einem Motor-Steuerungsgerät implementiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs (19), welcher über ein steuerbares Verschlusselement (11) eines Magnetventils (1) in einen Verbrennungsraum (23) einzuspritzen ist, wobei das Verfahren aufweist:
Erzeugen eines Stromflusses (i) durch eine Spule (3) des Magnetventils (1), um ein Magnetfeld zu erzeugen, um eine Magnetkraft auf einen Anker (9) zu erzeugen, die den Anker (9) in Richtung zum Öffnen des Verschlusselements (11) verschiebt;
Bestimmen einer Größe eines magnetischen Flusses (Ψ) des Magnetfeldes vor oder bei Erreichen eines ersten Zustandes (I), bei dem der Anker beginnt, das Verschlusselement zu verschieben; und
Bestimmen einer Größe des Druckes basierend auf der be¬ stimmten Größe des magnetischen Flusses.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei aus vorherigen Messungen an dem Magnetventil (1) eine Empfindlichkeit (ΔΨ/ÄDruck) der Größe des magnetischen Flusses abhängig von der Größe des Druckes oder eine Empfindlichkeit der Größe des Druckes abhängig von der Größe des magnetischen Flusses bekannt ist,
wobei das Bestimmen der Größe des Druckes als eine Be¬ stimmung einer Druckänderung basierend auf der bestimmten Größe des magnetischen Flusses, und der bekannten Empfindlichkeit durchgeführt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Größe des Drucks ferner aus Referenzdaten (55, 57, 59, 61) bestimmt ist, die zumindest eine Größe des magnetischen Flusses bei bekanntem Druck enthalten .
4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Größe des magnetischen Flusses bei Erreichen des ersten Zustandes (I) bestimmt wird,
wobei die Größe des Drucks als proportional zum Quadrat der Größe des magnetischen Flusses (Ψ) bestimmt wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Größe des magnetischen Flusses (Ψ) vor Erreichen des ersten Zustandes (I) bestimmt wird und daraus die Größe des Druckes und/oder eine Größe eines Leerhubs und/oder Arbeitshubs des Ankers bestimmt wird, wobei insbesondere eine Empfind¬ lichkeit der Größe des magnetischen Flusses abhängig von der Größe des Leerhubs und/oder Arbeitshubs berücksichtigt wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei Paare einer Größe eines Stromes (i) und einer Größe des magnetischen Flusses (Ψ) , insbesondere in einem Graphen, betrachtet werden, die einer Zustandstraj ektorie des
Verschusselements während eines Schließvorganges des Magnet¬ ventils entsprechen, und
wobei der erste Zustand (I) mit einem Paar assoziiert ist, bei dem sich, entlang der Zustandstraj ektorie, ein Vorzeichen einer Steigung ändert.
7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei sich in einem Graphen, in dem auf der Abszisse der
Strom (i) durch die Spule und auf einer Ordinate der magnetische Fluss (Ψ) aufgetragen ist, der erste Zustand (I) als der Stelle zugeordnet identifiziert wird, bei der sich eine positive Steigung in eine negative Steigung ändert,
oder wobei der erste Zustand als einer Stelle zwischen einem
Abschnitt einer positiven Steigung und einem Abschnitt einer negativen Steigung zugeordnet identifiziert wird.
8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei zum Erzeugen des Stromflusses durch eine Spule zunächst eine Boostspannung, insbesondere zwischen 3 V und 65 V, und danach eine Haltespannung, insbesondere zwischen 6 V und 14 V, verwendet wird,
wobei der Anker (9) insbesondere ein geschlitztes fer- romagnetisches Material und/oder voneinander elektrisch isolierte Schichten von ferromagnetischem Material umfasst, um Wirbelströme zu reduzieren.
9. Vorrichtung, insbesondere Motorsteuergerät, zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs, welcher über ein steuerbares Verschlusselement eines Magnetventils in einen Verbrennungsraum einzuspritzen ist, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen Treiber zum Erzeugen eines Stromflusses durch eine
Spule des Magnetventils, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um eine Magnetkraft auf einen Anker zu erzeugen, die den Anker in Richtung zum Öffnen des Verschlusselements verschiebt;
ein Bestimmungsmodul, welches zum
Bestimmen einer Größe eines magnetischen Flusses des
Magnetfeldes vor oder bei Erreichen eines ersten Zustandes, bei dem der Anker beginnt, das Verschlusselement zu verschieben, und
Bestimmen einer Größe des Druckes basierend auf der be¬ stimmten Größe des magnetischen Flusses
ausgebildet ist.
10. Druckmesssystem, aufweisend:
ein Magnetventil mit einem steuerbaren Verschlusselement, einer Spule, und einem Anker, wobei durch Stromfluss durch die Spule ein Magnetfeld erzeugt wird, um eine Magnetkraft auf den Anker zu erzeugen, die den Anker in Richtung zum Öffnen des Verschlusselements verschiebt; und
eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 zum Bestimmen eines Druckes eines Kraftstoffs, welcher über das Verschlusselement des Magnetventils in einen Verbrennungsraum einzuspritzen ist, wobei der Anker insbesondere ein geschlitztes ferromagnetisches Material und/oder voneinander elektrisch isolierte Schichten von ferromagnetischem Material umfasst, um Wirbelströme zu redu¬ zieren .
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016219881B3 (de) 2016-10-12 2017-11-23 Continental Automotive Gmbh Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag
DE102016219888B3 (de) * 2016-10-12 2017-11-23 Continental Automotive Gmbh Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag
DE102017204849B3 (de) 2017-03-22 2018-06-21 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Erkennen einer Veränderung eines zumindest einen Teil eines Gesamtluftspaltes bildenden Arbeitsweges eines Magnetankers eines Kraftstoffeinspritzventils
DE102017204855B3 (de) 2017-03-22 2018-07-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Erkennen einer Veränderung eines zumindest einen Teil eines Gesamtluftspaltes bildenden Arbeitsweges eines Magnetankers eines Kraftstoffeinspritzventils
DE102017209523B3 (de) 2017-06-07 2018-06-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Ermittlung des in einem Kraftstoffeinspritzventil herrschenden Kraftstoffdruckes
DE102017215421A1 (de) * 2017-09-04 2019-03-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Injektors eines Fahrzeugs, sowie Einspritzanlage für ein Fahrzeug
DE102019103362A1 (de) * 2019-02-11 2020-08-13 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff und Verfahren zum Betreiben einer solchen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19800760A1 (de) * 1997-02-12 1998-08-13 Nippon Soken Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Speicherbauart
DE102007048609A1 (de) * 2007-10-10 2009-04-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erfassung des Betriebsdrucks eines Piezoinjektors einer Brennkraftmaschine
DE102008040244A1 (de) * 2008-07-08 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils und Steuergerät hierfür
DE102010063009A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Continental Automotive Gmbh Charakterisierung einer Bewegung eines Kraftstoffinjektors mittels Erfassung und Auswertung einer magnetischen Hysteresekurve
DE102011075935A1 (de) * 2011-05-16 2012-11-22 Steinbeis GmbH & Co. KG für Technologietransfer Ermittlung von Funktionszuständen eines elektromagnetischen Aktors
EP2796695A1 (de) * 2013-04-26 2014-10-29 Continental Automotive GmbH Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffversorgungsanlage, Steuerungsvorrichtung für eine Kraftstoffversorgungsanlage, Kraftstoffversorgungsanordnung und Computerprogrammprodukt

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19544207C2 (de) * 1995-11-28 2001-03-01 Univ Dresden Tech Verfahren zur modellbasierten Messung und Regelung von Bewegungen an elektromagnetischen Aktoren
DE102008002019A1 (de) * 2008-05-28 2009-12-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils
JP4587133B2 (ja) * 2008-06-04 2010-11-24 株式会社デンソー 燃料供給装置
DE102009043124B4 (de) * 2009-09-25 2011-06-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines an einem Direkteinspritzventil anliegenden Kraftstoffdruckes
GB2475060A (en) * 2009-11-03 2011-05-11 Gm Global Tech Operations Inc Estimating fuel injecting pressure in an i.c. engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19800760A1 (de) * 1997-02-12 1998-08-13 Nippon Soken Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Speicherbauart
DE102007048609A1 (de) * 2007-10-10 2009-04-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erfassung des Betriebsdrucks eines Piezoinjektors einer Brennkraftmaschine
DE102008040244A1 (de) * 2008-07-08 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils und Steuergerät hierfür
DE102010063009A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Continental Automotive Gmbh Charakterisierung einer Bewegung eines Kraftstoffinjektors mittels Erfassung und Auswertung einer magnetischen Hysteresekurve
DE102011075935A1 (de) * 2011-05-16 2012-11-22 Steinbeis GmbH & Co. KG für Technologietransfer Ermittlung von Funktionszuständen eines elektromagnetischen Aktors
EP2796695A1 (de) * 2013-04-26 2014-10-29 Continental Automotive GmbH Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffversorgungsanlage, Steuerungsvorrichtung für eine Kraftstoffversorgungsanlage, Kraftstoffversorgungsanordnung und Computerprogrammprodukt

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