WO2017001077A1 - Präzise bestimmung des elektrischen widerstands eines kraftstoffinjektors mit magnetspulenantrieb - Google Patents

Präzise bestimmung des elektrischen widerstands eines kraftstoffinjektors mit magnetspulenantrieb Download PDF

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    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means

Definitions

  • the present invention generally relates to the technical field of driving fuel injectors.
  • the present invention relates to a method for determining an electrical resistance value for a solenoid-operated fuel injector.
  • the present invention further relates to a method for determining a temperature of a coil of a magnetic coil drive having a fuel injector.
  • the present invention further relates to a motor controller and a computer program configured to perform the methods.
  • the differences in quantity can be analyzed and corrected inter alia by the knowledge of the hydraulic opening time.
  • the hydraulic opening phase of a Hochdruckein ⁇ injection valve is usually realized electrically by means of a so-called boost phase (in which the injector with a relation to the battery voltage increased voltage
  • Boost voltage is applied in this boost phase and the following freewheeling phase is the hydraulic Opening event.
  • the electrical characteristics coil current and coil voltage and the ohmic resistance of the coils or electrical fuel injector it is possible to detect magnetic ⁇ tables characteristics that make knowledge of the opening and movement behavior of the injector can be obtained by various methods of analysis.
  • One of these magnetic characteristics is the concatenated magnetic flux ⁇ (Psi), which is applied via the injector current.
  • Psi concatenated magnetic flux ⁇
  • the object of the present invention is to enable a simple and precise determination of the electric coil resistance in a fuel injector with solenoid drive without the use of additional and more expensive hardware.
  • Fuel injector described with solenoid drive comprises: (a) applying a voltage pulse to the solenoid drive of the fuel injector, (b) detecting a time history of the current of a current flowing through the solenoid drive, (c) calculating a series of chained flows as a function of current, wherein each concatenated flow is based on the time course of voltage and current and on a hypothetical resistance value of a series of and (d) selecting one of the hypothetical resistance values as the determined resistance value based on an analysis of the calculated series of chained flows.
  • the described method is based on the finding that a calculation of the concatenated flux ⁇ based on voltage and current which is produced when a voltage pulse is applied to the magnetic coil drive and a false resistance value for the coil of the solenoid drive results in a non-physical result.
  • Such non-physical results can be detected, in particular, by observing the relationship between concatenated flux and current intensity ( ⁇ / ⁇ characteristic field).
  • U (t) denotes the electrical voltage as a function of time
  • I (t) the electric current as a function of time
  • Rs pu ie the resistance value of the coil.
  • the solenoid coil drive of the fuel injector is subjected to a voltage pulse and the time course of the current intensity of the current flowing through the solenoid drive (that is, through the coil) is detected.
  • the current is preferably detected both during the tensioning ⁇ voltage pulses and after the end of the voltage pulse.
  • the inventive method can be implemented in a simple manner in a motor control without additional
  • the resistance value of the solenoid can be easily and inexpensively determined with high precision by means of a single driving and measuring operation.
  • the analysis of the calculated series of chained flows includes an analysis of a curvature behavior for each concatenated flux as a function of amperage.
  • the analysis of the curvature behavior takes place in the region of a maximum current intensity.
  • the actuation of fuel injector (that is, the pitch Be ⁇ it with a voltage pulse) is performed so that a saturation in the range of the maximum current is to occur substantially.
  • the determined resistance value is determined as the hypothetical resistance value. selected value for which the curvature behavior of the corresponding flow has the smallest change in the range of maximum current. In other words, the resistance value is selected, which leads to a ⁇ / ⁇ ratio that is in the range of the maximum
  • the analysis of the curvature behavior comprises a calculation and evaluation of a first and / or second derivative of each flux as a function of current intensity.
  • the functions can be excluded in which the absolute value of the second derivative in the range of maximum current is large.
  • those functions can be excluded in which the first derivative in the range of maximum current have a negative value.
  • the solenoid coil drive of the fuel injector is acted upon by a voltage pulse by switching on and off a vehicle battery voltage.
  • the series of hypothetical resistance values comprises a predetermined step size between the individual hypothetical resistance values.
  • the step size may in particular be in the range between 1 mOhm and 50 mOhm, in particular in the range between 2 mOhm and and 40 mOhm, in particular in the range between 3 mOhmund und25 mOhm, in particular in the range between 5 mOhm and 15 mOhm, in particular around 10 mOhm around.
  • a method for determining a temperature of a coil of a magnetic coil drive having a fuel injector comprises: (a) determining a first resistance value for the coil at a known reference temperature, (b) determining a second resistance value for the coil by using a method according to the first aspect or one of the above embodiments, and ( c) calculating the temperature based on the determined second resistance value, the determined first resistance value and the known reference temperature.
  • the method according to this second aspect of the invention uses a first resistance value determined at a known reference temperature (such as 0 ° C or 20 ° C) (for example in the laboratory by means of a four-wire measurement) and a second resistance value during operation is determined by the method according to the first aspect at an unknown temperature to calculate the unknown temperature.
  • a known reference temperature such as 0 ° C or 20 ° C
  • a second resistance value during operation is determined by the method according to the first aspect at an unknown temperature to calculate the unknown temperature.
  • the temperature coefficient of Spu ⁇ lenmaterials is merely required.
  • the temperature of the coil can be determined at any time based on a resistance determination according to the first aspect.
  • an engine control system for a vehicle which is adapted to use a method according to the first and / or second aspect and / or one of the above embodiments, is described.
  • This motor control makes it possible to precisely determine the electrical resistance of an injector coil in a simple manner and without special additional hardware and then to use it in various methods, for example for opening and closing detection.
  • a computer program which, when executed by a processor, is adapted to perform the method according to the first and / or second aspect and / or one of the above embodiments.
  • the computer program may be implemented as a computer-readable instruction code in any suitable programming language such as JAVA, C ++, etc.
  • the computer program can be stored on a computer-readable storage medium (CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc, removable drive, volatile or non-volatile memory, built-in memory / processor, etc.).
  • the instruction code may program a computer or other programmable device, such as, in particular, an engine control unit of a motor vehicle, such that the desired
  • the computer program may be provided in a network, such as the Internet, from where it may be downloaded by a user as needed.
  • the invention can be implemented either by means of a computer program, ie software, or by means of one or more special electrical circuits, ie in hardware or in any desired manner hybrid form, ie by means of software components and hardware components.
  • FIG. 1 shows the time profiles of voltage
  • Amperage in determining an electrical resistance value according to an embodiment.
  • FIG. 2 shows a series of calculated relations between concatenated flux and current intensity according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 2.
  • FIG. 1 shows the time profile of the voltage 101 and the time profile of the current intensity 102 when carrying out the method according to the invention for determining an electrical resistance value for a fuel injector with magnetic coil.
  • Each calculated chained flux is stored together with the current I as a characteristic field or function.
  • Figure 2 shows a series of such calculated relations between concatenated flux iji k and current I. More specifically, Figure 2 shows 30 (thirty) calculated ⁇ / ⁇ relations, each relation corresponding to a hypothetical value Rs pu ie, k .
  • the reference numeral 211 At the beginning of the voltage pulse (see Figure 1), that is at the beginning of the current increase, all 30 relations are essentially the same. This is indicated by the reference numeral 211.
  • the curves separate, with the upper curves 212 having an increasing curvature with increasing current and the lower curves 213 slightly decreasing with increasing current.
  • FIG. 3 shows an enlarged cutout 320 from FIG. 2 in the region of the maximum current intensity, in particular for I between approximately 5.9A and 7.3 A.
  • the curve 312 curves increasingly strongly upwards which is physically out of sync with saturation.
  • the curve 313 has a slightly decreasing value of the chained flow shortly before reaching the maximum current intensity, which also corresponds to no saturation in the physical sense. Consequently, it can be concludes that the hypo ⁇ thetic resistance values that speak to the curves 312 and 313 ⁇ ent differ from the actual resistance value.
  • Curve 314 is the only one of the 30 curves to reach a maximum asymptotic course until maximum current is reached.
  • the upper adjacent cam 315 has an easy-to ⁇ participating curvature upwards on, that is, the same trend as the curve 312.
  • the lower neighboring curve 316 has a gently sloping course on the other side, that is, the same trend as the curve 313 ,
  • the hypothetical resistance value that led to the curve 314 should be selected as the determined resistance value. Computationally, this selection can be done, for example, by
  • the correct curve is then the one for which the first derivative (near the maximum amperage) remains constant, or in other words, the curve for which the value of the second derivative (near the maximum current) is closest to zero.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb beschrieben. Das Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls, (b) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes (I), (c) Berechnen einer Reihe von verketteten Flüssen (Ψ) als Funktion von Stromstärke (I), wobei jeder verketteter Fluss (Ψ) basierend auf dem zeitlichen Verlauf von Spannung und Stromstärke (I) und auf einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothetischen Widerstandswerte berechnet wird, und (d) Auswählen eines von den hypothetischen Widerstandswerten als ermittelter Widerstandswert basierend auf einer Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen (Ψ). Des Weiteren wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors sowie eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm beschrieben.

Description

Beschreibung
Präzise Bestimmung des elektrischen Widerstands eines Kraft¬ stoffinj ektors mit Magnetspulenantrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft generell das technische Gebiet der Ansteuerung von Kraftstoffinj ektoren . Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffin- jektor mit Magnetspulenantrieb. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors . Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm, das zum Durchführen der Verfahren eingerichtet sind.
Bei Betrieb von Kraftstoffinj ektoren mit Magnetspulenantrieb (auch Spuleneinspritzinj ektoren genannt) kommt es aufgrund von elektrischen und mechanischen Toleranzen zu unterschiedlichen zeitlichen Öffnungsverhalten der einzelnen Injektoren und somit zu Variationen in der jeweiligen Einspritzmenge.
Die relativen Einspritzmengenunterschiede von Injektor zu Injektor vergrößern sich bei kürzer werdenden Einspritzzeiten. Bisher waren diese relativen Mengenunterschiede klein und ohne praktische Bedeutung. Die Entwicklung in Richtung kleinere Einspritzmengen und -zeiten führt aber dazu, dass der Einfluss von den relativen Mengenunterschieden nicht mehr außer Betracht gelassen werden kann.
Die Mengenunterschiede können unter anderem durch die Kenntnis des hydraulischen Öffnungszeitpunkts analysiert und korrigiert werden. Die hydraulische Öffnungsphase eines Hochdruckein¬ spritzventils wird üblicherweise elektrisch mittels einer sogenannten Boostphase realisiert (in welcher der Injektor mit einer gegenüber der Batteriespannung erhöhten Spannung
(Boostspannung) beaufschlagt wird) . In dieser Boostphase und der anschließend folgenden Freilaufphase liegt das hydraulische Öffnungsereignis. Mit den elektrischen Kenngrößen Spulenstrom und Spulenspannung sowie dem ohmschen bzw. elektrischen Spulenwiderstand des Kraftstoffinj ektors ist es möglich, magne¬ tische Kenngrößen zu ermitteln, aus denen Kenntnisse zum Öffnungs-und Bewegungsverhalten des Injektors durch verschiedene Analyseverfahren gewonnen werden können. Eine dieser magnetischen Kenngröße ist der verkettete magnetische Fluss ψ (Psi) , der über den Injektorstrom aufgetragen wird. Die Genauigkeit des Kennlinienverlaufs und damit auch des hydrau- lischen Öffnungsereignisses wird hier vor allem durch die
Kenntnis der Genauigkeit des ohmschen Widerstands bestimmt.
Eine genaue Bestimmung des elektrischen Spulenwiderstands ist aber aufwendig und nur mit zusätzlicher Hardware realisierbar, zum Beispiel zur Durchführung einer 4-Pol-Messung bzw. Vierleitermessung .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und präzise Bestimmung des elektrischen Spulenwi- derstands in einem Kraftstoffinj ektor mit Magnetspulenantrieb ohne Einsatz von zusätzlicher und verteuernder Hardware zu ermöglichen .
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorlie¬ genden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen
Kraftstoffinj ektor mit Magnetspulenantrieb beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinj ektors mit einem Spannungspuls, (b) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes, (c) Berechnen einer Reihe von verketteten Flüssen als Funktion von Stromstärke, wobei jeder verketteter Fluss basierend auf dem zeitlichen Verlauf von Spannung und Stromstärke und auf einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothetischen Widerstandswerten berechnet wird, und (d) Auswählen eines von den hypothetischen Widerstandswerten als ermittelter Widerstandswert basierend auf einer Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Berechnung des verketteten Flusses ψ basierend auf Spannung und Stromstärke, die beim Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit einer Spannungspulses entstehen, und einem falschen Wi- derstandswert für die Spule des Magnetspulenantriebs zu einem nicht physikalischen Ergebnis führt. Solche nicht physikalischen Ergebnisse können insbesondere beim Beobachten des Zusammenhangs zwischen verkettetem Fluss und Stromstärke (ψ/Ι-Kennlinienfeld) erkannt werden.
Der verkettete Fluss ψ (und damit auch das magnetische Verhalten des Magnetspulenantriebs) lässt sich durch folgende allgemeine Gleichung berechnen: xP(I,t) = j^U(t) - RSpule ■ l(t))dt.
Hier bezeichnet U(t) die elektrische Spannung als Funktion der Zeit, I (t) den elektrischen Strom als Funktion der Zeit und Rspuie den Widerstandswert der Spule. Liegt nun ein nichtlineares magnetisches System vor, wie zum Beispiel ein Tauchankermagnetspuleninj ektor, so wird sich bei ansteigendem Strom die Magnetisierung bzw. der verkettete Fluss so verhalten, das er gegen einen maximalen Sättigungswert mit gleichbleibendem Krümmungsverhalten strebt. Etwaige Bewe- gungseffekte sollen im Bereich des Maximalwerts vernachlässigt werden .
Weicht der Spulenwiderstand Rspuie nun bloß geringfügig von dem tatsächlichen Wert ab, kann der Zusammenhang zwischen Strom- stärke und verkettetem Fluss in Verbindung mit dem oben erwähnten Beaufschlagen mit einem Spannungspuls einen anderen, nicht physikalischen Verlauf aufweisen. Insbesondere kann bei einem unpräzisen Widerstandswert einen zunehmenden Anstieg oder einen unerwarteten Abfall des berechneten verketten Flusses in der Nähe der maximalen Stromstärke beobachtet werden. Solche Verläufe sind physikalisch nicht möglich.
Die oben geschilderten Erkenntnisse werden jetzt erfindungsgemäß zur präzisen Ermittlung des Spulenwiderstands eingesetzt. Spezifischer wird der Magnetspulenantrieb des Kraftstoffin- jektors mit einem Spannungspuls beaufschlagt und der zeitliche Verlauf der Stromstärke des durch den Magnetspulenantrieb (das heißt durch die Spule) fließenden Stromes wird erfasst. Dabei wird die Stromstärke vorzugsweise sowohl während des Span¬ nungspulses als auch nach Ende des Spannungspulses erfasst. Basierend auf Strom und Spannung wird nun für eine Reihe von (unterschiedlichen) hypothetischen Widerstandswerten der verkettete Fluss als Funktion der Stromstärke berechnet. Dies erfolgt anhand der oben angeführten Formel. Mit anderen Worten wird folgendes berechnet: rpkU.t = fo(u(t) - RSpuleik - I(tj)dt, k = 0,1,2, ... , N - 1.
Die Berechnungen für jeden Wert von k erfolgt für eine Vielzahl von Werten für die Zeit t und somit können eine Reihe von Funktionen berechnet werden, die den Zusammenhang zwischen verkettetem Fluss ψ und Stromstärke I für jeden hypothetischen Widerstandswert Rspuie , k darstellen.
Dann wird die Reihe von berechneten Funktionen (ψ/1-Kennlinien) mathematisch (insbesondere numerisch) analysiert und diejenige Funktion ausgewählt, die (am besten) einen physikalischen Verlauf aufweist. Im Ergebnis wird dann der entsprechende hypothetische Widerstandswert als ermittelter Widerstandswert (das heißt als Ergebnis des Verfahrens) ausgewählt.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in einfacher Weise in einer Motorsteuerung implementieren, ohne dass zusätzliche
Hardware benötigt wird. Insbesondere kann das Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit vorhandenen Schaltungen und Steue- rungen zur Ansteuerung des Kraftstoffinj ektors erfolgen und das Erfassen von Spannung und Strom kann mit den schon vorhandenen Messvorrichtungen ohne weiteres durchgeführt werden. Die Be¬ rechnungen und der Analyse kann von der Datenverarbeitungs- Vorrichtung des Motorsteuergeräts durchgeführt werden.
Somit kann der Widerstandswert der Magnetspule in einfacher und kostengünstiger Weise mit hoher Präzision mittels eines einzigen Ansteuerungs- und Messvorgangs bestimmt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen eine Analyse eines Krümmungsverhaltens für jeden verketteten Fluss als Funktion von Stromstärke auf.
Die Analyse des Krümmungsverhaltens jeder einzelnen Funktion dient insbesondere dazu, solche Funktionen (und damit hypo¬ thetischen Widerstandswerte) auszuschließen, die nicht mit einem zu erwartenden physikalischen Verlauf übereinstimmen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn der verkettete Fluss plötzlich ansteigt oder abfällt in Bereichen, wo eine Sättigung zu erwarten wäre .
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Analyse des Krümmungsverhaltens im Bereich einer maximalen Stromstärke .
Die Ansteuerung des Kraftstoffinj ektors (das heißt das Be¬ aufschlagen dieses mit einem Spannungspuls) erfolgt so, dass eine Sättigung im Bereich der maximalen Stromstärke im Wesentlichen eintreten soll.
Durch Analyse des Krümmungsverhaltens in diesem Bereich können folglich die Funktionen, die keine Sättigung darstellen, als nicht physikalisch sinnvoll ausgeschlossen werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der ermittelte Widerstandswert als derjenige hypothetische Wi- derstandswert ausgewählt, für den das Krümmungsverhalten des entsprechenden Flusses die geringste Veränderung im Bereich der maximalen Stromstärke aufweist. Mit anderen Worten wird der Widerstandswert ausgewählt, der zu einem ψ/Ι-Relation führt, die im Bereich der maximalen
Stromstärke einen Verlauf aufweist, der am nächsten zu einem asymptotischen Verlauf kommt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Analyse des Krümmungsverhaltens eine Berechnung und Auswertung einer ersten und/oder zweiten Ableitung jedes Flusses als Funktion von Stromstärke auf. Hierbei können insbesondere die Funktionen ausgeschlossen werden, bei denen der absolute Wert der zweiten Ableitung im Bereich der maximalen Stromstärke groß ist. Des Weiteren können solche Funktionen ausgeschlossen werden, bei denen die erste Ableitung im Bereich der maximalen Stromstärke einen negativen Wert aufweisen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffin- jektors mit einem Spannungspuls durch Ein- und Ausschalten einer Fahrzeugbatteriespannung.
Somit kann das Beaufschlagen in besonders einfacher Weise erfolgen . Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Reihe von hypothetischen Widerstandswerten eine vorbestimmte Schrittgröße zwischen den einzelnen hypothetischen Widerstandswerten auf. Die Schrittgröße mag insbesondere im Bereich zwischen 1 mOhm und 50 mOhm liegen, insbesondere im Bereich zwischen 2 mOhm und und 40 mOhm, insbesondere im Bereich zwischen 3 mOhmund und25 mOhm, insbesondere im Bereich zwischen 5 mOhm und 15 mOhm, insbesondere um 10 mOhm herum.
Bei einer Schrittgröße von 10 mOhm ergibt sich die Reihe von hypothetischen Widerstandswerten dann zum Beispiel als
Rspuie, k = Rspuie,o + k*10 mOhm .
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors beschrieben. Das beschriebenen Verfahren weist folgendes auf: (a) Ermitteln eines ersten Widerstandswerts für die Spule bei einer bekannten Referenztemperatur, (b) Ermitteln eines zweiten Widerstands- werts für die Spule durch Verwendung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele, und (c) Berechnen der Temperatur basierend auf dem ermittelten zweiten Widerstandswert, dem ermittelten ersten Widerstandswert und der bekannten Referenztemperatur.
Das Verfahren gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung verwendet einen ersten Widerstandswert, der bei einer bekannten Referenztemperatur (wie zum Beispiel 0°C oder 20°C) ermittelt wird (zum Beispiel im Labor mittels einer Vierleitermessung), sowie einen zweiten Widerstandswert, der während Betriebs mittels des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt bei einer unbekannten Temperatur ermittelt wird, um die unbekannte Temperatur zu berechnen. Dazu wird bloß der Temperaturkoeffizient des Spu¬ lenmaterials benötigt.
Somit kann die Temperatur der Spule jederzeit basierend auf einer Widerstandsermittlung gemäß dem ersten Aspekt ermittelt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug beschrieben, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet ist. Diese Motorsteuerung ermöglicht es in einfacher Weise und ohne spezielle zusätzliche Hardware den elektrischen Widerstand einer Injektorspule präzise zu ermitteln und dann in verschiedenen Verfahren, zum Beispiel zur Öffnungs- und Schließdetektion, zu verwenden.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm beschrieben, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele durchzuführen.
Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Com¬ puterprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Pro- gramm-Elements , eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu er- reichen.
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blu-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten
Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann.
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände be¬ schrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt die zeitlichen Verläufe von Spannung und
Stromstärke beim Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Figur 2 zeigt einer Reihe von berechneten Relationen zwischen verkettetem Fluss und Stromstärke gemäß einem Aus¬ führungsbeispiel .
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 2.
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
Figur 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung 101 und den zeitlichen Verlauf der Stromstärke 102 beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinj ektor mit Magnetspu- lenantrieb. Zum Zeitpunkt t = -5ms wird der Kraftstoffinj ektor, dessen elektrischen Widerstandswert gemessen werden soll, mit einer Spannung von ungefähr 12V (Batteriespannung im Fahrzeug) beaufschlagt. Die Spannung wird zum Zeitpunkt t = Oms wieder ausgeschaltet, so dass der Magnetspulenantrieb des Kraft¬ stoffinj ektors insgesamt mit einem Spannungspuls mit einer Zeitdauer von 5ms beaufschlagt wird. Während des Beaufschlagens mit der Spannung 101 läuft ein Strom durch den Magnetspulenantrieb, dessen Stromstärke 102 erst relativ schnell zunimmt (bis etwa zum Zeitpunkt t = -3ms) und sich dann relativ langsam an einen asymptotischen Wert von etwa 7,3A nähert. Nach Ende des Spannungspulses fällt die Stromstärke 102 schnell wieder auf 0A ab . Zum Ermitteln des elektrischen Widerstandswerts für den
Kraftstoffinj ektor werden die zeitliche Verläufe 101 und 102 erfasst und in digitaler Form gespeichert.
Als nächstes wird eine Reihe von Berechnungen durchgeführt, wobei jede Berechnung einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothetischen Widerstandswerten entspricht. Spezifischer wird für jeden hypothetischen Widerstand Rspuie, k und basierend auf den erfassten zeitlichen Verläufen von Spannung 101 und Stromstärke 102 der verkettete magnetische Fluss be- rechnet:
M, = Jo - Rspuie.k■ dt, k = 0, 1, 2, ... , N - 1.
Jeder berechnete verkettete Fluss wird zusammen mit der Stromstärke I als Kennlinienfeld bzw. Funktion gespeichert.
Figur 2 zeigt einer Reihe von solchen berechneten Relationen zwischen verkettetem Fluss ijik und Stromstärke I . Spezifischer zeigt die Figur 2 30 (dreißig) berechnete ψ/Ι-Relationen, wobei jede Relation einem hypothetischen Wert Rspuie, k entspricht. Am Anfang des Spannungspulses (vgl. Figur 1), das heißt am Anfang des Stromanstiegs, verlaufen alle 30 Relationen im Wesentlichen gleich. Dies ist mit dem Bezugszeichen 211 gekennzeichnet. Dann, wenn die Stromstärke I einen Wert zwischen etwa 3A und 4A erreicht, trennen sich die Kurven, wobei die oberen Kurven 212 eine mit zunehmender Stromstärke zunehmende Krümmung nach oben aufweisen und die unteren Kurven 213 mit zunehmender Stromstärke leicht abfallen. Diese beide Verhalten sind (wie in der Einleitung erläutert) physikalisch nicht möglich. Stattdessen kann es erkannt werden, dass die Relation (en) 214 in der Mitte des Bündels eher einen im physikalischen Sinne sinnvollen Verlauf aufweisen, das heißt einen annähernd flachen asymptotischen Verlauf.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt 320 aus der Figur 2 im Bereich der maximalen Stromstärke, insbesondere für I zwischen etwa 5, 9A und 7,3 A. In dem Ausschnitt 320 ist es deutlich zu sehen, dass die Kurve 312 zunehmend stark nach oben krümmt, was physikalisch nicht im Einklang mit einer Sättigung ist. Die Kurve 313 weist auf der anderen Seite einen leicht abfallenden Wert des Verketteten Flusses kurz vor Erreichen der maximalen Stromstärke auf, was auch keiner Sättigung im physikalischen Sinne ent- spricht. Folglich kann es konkludiert werden, dass die hypo¬ thetischen Widerstandswerte, die den Kurven 312 und 313 ent¬ sprechen, von dem tatsächlichen Widerstandswert abweichen. Die Kurve 314 weist als einzige unter den 30 Kurven bis zum Erreichen der maximalen Stromstärke einen flachen asymptotischen Verlauf auf. Schon die obere Nachbarkurve 315 weist eine leicht zu¬ nehmende Krümmung nach oben auf, das heißt die gleiche Tendenz wie die Kurve 312. Die untere Nachbarkurve 316 weist auf der anderen Seite einen leicht abfallenden Verlauf auf, das heißt die gleiche Tendenz wie die Kurve 313.
Mit anderen Worten ist der hypothetische Widerstandswert, der zu der Kurve 314 geführt hat, als der ermittelte Widerstandswert aus zuwählen . Berechnungstechnisch kann diese Auswahl zum Beispiel durch
Analyse der ersten und/oder zweiten Ableitung für jede einzelne Kurve erfolgen. Die richtige Kurve ist dann diejenige, für die die erste Ableitung (in der Nähe der maximalen Stromstärke) möglichst konstant bleibt, oder anders ausgedrückt die Kurve, für die der Wert der zweiten Ableitung (in der Nähe der maximalen Stromstärke) am nächsten gleich null ist.
Bezugs zeichenliste
101 Zeitlicher Verlauf von Spannung
102 Zeitlicher Verlauf von Stromstärke
211 Kurven
212 Kurven
213 Kurven
214 Kurven
312 Kurve
313 Kurve
314 Kurve
315 Kurve
316 Kurve
320 Ausschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstandswerts für einen Kraftstoffinj ektor mit Magnetspulenantrieb, das Verfahren aufweisend
Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoff¬ injektors mit einem Spannungspuls,
Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Stromstärke eines durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stromes,
Berechnen einer Reihe von verketteten Flüssen als Funktion von Stromstärke, wobei jeder verketteter Fluss basierend auf dem zeitlichen Verlauf von Spannung und Stromstärke und auf einem hypothetischen Widerstandswert aus einer Reihe von hypothe¬ tischen Widerstandswerten berechnet wird, und
Auswählen eines von den hypothetischen Widerstandswerten als ermittelter Widerstandswert basierend auf einer Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen.
2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Analyse der berechneten Reihe von verketteten Flüssen eine
Analyse eines Krümmungsverhaltens für jeden verketteten Fluss als Funktion von Stromstärke aufweist.
3. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Analyse des Krümmungsverhaltens im Bereich einer maximalen
Stromstärke erfolgt.
4. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der ermittelte Widerstandswert als derjenige hypothetische Wi- derstandswert ausgewählt wird, für den das Krümmungsverhalten des entsprechenden Flusses die geringste Veränderung im Bereich der maximalen Stromstärke aufweist.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Analyse des Krümmungsverhaltens eine Berechnung und Auswertung einer ersten und/oder zweiten Ableitung jedes Flusses als Funktion von Stromstärke aufweist.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffin- jektors mit einem Spannungspuls durch Ein- und Ausschalten einer Fahrzeugbatteriespannung erfolgt .
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reihe von hypothetischen Widerstandswerten eine vorbestimmte Schrittgröße zwischen den einzelnen hypothetischen Widerstandswerten aufweist.
8. Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Spule eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinj ektors , das Verfahren aufweisend
Ermitteln eines ersten Widerstandswerts für die Spule bei einer bekannten Referenztemperatur,
Ermitteln eines zweiten Widerstandswerts für die Spule durch Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, und
Berechnen der Temperatur basierend auf dem ermittelten zweiten Widerstandswert, dem ermittelten ersten Widerstandswert und der bekannten Referenztemperatur.
9. Motorsteuerung für ein Fahrzeug, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist .
10. Computerprogramm, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
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