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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
eines elektromagnetischen Ventils.
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Zur
Dosierung von Flüssigkeiten,
wie beispielsweise Kraftstoff und/oder Flüssigkeiten, die in Verbindung
mit einer Abgasnachbehandlung verwendet werden, werden üblicherweise
elektromagnetische Ventile eingesetzt. Informationen darüber, ob das
Ventil überlastet
ist, ob es blockiert, oder ob die dosierte Menge der gewünschten
Menge entspricht, liegen in dem Steuergerät, das die zugeordnete Brennkraftmaschine
steuert nicht vollständig
vor, da hierzu ein erheblicher Aufwand im Steuergerät notwendig
ist. So ist in der Regel für
jede Diagnose ein Stromwert oder eine Auswertung vorgesehen, die
in der Regel als getrenntes Hardwarebauteil im Controller oder im
Steuergerät
angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind ein sicherer Betrieb und eine Diagnose eines elektromagnetischen
Ventils möglich.
Dadurch dass Einlesemittel eine Vielzahl von Messwerten für den Strom und/oder
die Spannung in einen ersten Speicher zur Abbildung eines Verlaufs
einschreiben, und Auswertemittel eine Zustandsanalyse und/oder eine
Verlaufsanalyse durchführen,
und Bewertungsmittel ausgehend von der Zustandsanalyse und/oder
der Verlaufsanalyse wenigstens eine Steuergröße, die die Ansteuerung charakterisiert,
korrigieren und in ein zweiten Speicher einschreiben, und das Steuermittel
ausgehend von den Steuergrößen eine
Endstufe ansteuert, ist ein sicherer Betrieb und Diagnose des Ventils möglich.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung beinhalten die Einlesemittel einen
Digital/Analog-Wandler sowie
einen DMA. Diese bieten den Vorteil, dass diese als kostengünstige Bausteine
und/oder Software zur Verfügung
stehen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Auswertemittel und die Bewertungsmittel
in einem Prozessor enthalten sind. Solche Prozessoren stehen kostengünstig zur
Verfügung.
Die Auswertmittel und Bewertungsmittel sind dabei vorzugsweise als
Software realisiert, die kostengünstig
entwickelt und programmiert werden können. Diese Elemente können dadurch
in einfacher Weise an andere Ventile angepasst werden.
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Erfindungsgemäß wird der
Stromverlauf bzw. der Spannungsverlauf über der Zeit bzw. über die
Winkelstellung einer Motorwelle in einen ersten Speicher eingelesen.
Diese Daten werden von einem Prozessor verarbeitet. Der Prozessor
verändert
abhängig
von diesen Daten die Steuergrößen und schreibt
diese in einen zweiten Speicher ein.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Einlesemittel, der Prozessor und die
Steuermittel als Elemente eines Controllers ausgebildet sind.
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Die
Zustandsanalyse ermittelt vorzugsweise Größen, wie eine Temperaturgröße, einen
Haltestrom und/oder einen Offsetstrom. Diese Größen ermöglichen eine Aussage über den
Zustand. Ausgehend von diesen Größen kann
die Zerstörungsgefahr des
Ventils oder ein möglicher
Defekt des Ventils sicher erkannt werden.
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Die
Verlaufsanalyse ermittelt Größen die
den Zeitpunkt des Öffners
oder Schließens
des Ventils charakterisieren. Ausgehend von diesen Größen ist eine
Diagnose des Dosiervorgangs möglich.
So sind diese Größen ein
Maß dafür, ob die
zu dosierende Flüssigkeit
zum richtigen Zeitpunkt und in der korrekten Menge dosiert wurde.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Einlesemittel die Messwerte nicht über einen
vollständigen
Zumesszyklus erfassen, sondern wenn die Einlesemittel, die Messwerte
in wenigstens einem Messfenster einlesen. Dabei ist insbesondere
vorgesehen, dass für
jede Größe, die
ermittelt wird, ein Messfenster definiert ist. Dadurch ist es möglich Speicherplatz zu
sparen bzw. die Messwerte mit kleineren zeitlichen Abstand abzuspeichern.
Dadurch kann eine höhere
Genauigkeit erzielt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist hierbei, wenn der Beginn und das Ende des Messfensters
ausgehend von einem erwarteten Auftreten eines Ereignisses vorgegeben
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in nachfolgender Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen
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1 ein
Blockdiagramm der wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 den über der
Zeit aufgetragenen Strom, der durch das Ventil fließt und
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3 eine
detaillierte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In
der 1 sind die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung
zur Steuerung eines elektromagnetischen Ventils dargestellt. Das
Ventil ist mit 100 bezeichnet. Dieses steht über ein
erstes Schaltmittel 110, das auch als High-Side-Schalter
bezeichnet wird, mit einem ersten Anschluss einer Spannungsversorgung 115 in
Verbindung. Ferner steht das Ventil 100 über ein
zweites Schaltmittel 120, das auch als Low-Side-Schalter
bezeichnet wird, und ein Strommessmittel 130 mit einem
zweiten Anschluss 135 der Spannungsversorgung in Verbindung.
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Das
erste Schaltmittel 110 wird von einer Stromsteuerung 142 und
das zweite Schaltmittel von einer Zumesssteuerung 144 angesteuert.
Die Stromsteuerung 142 und die Zumesssteuerung 144 sind die
wesentlichen Elemente einer Steuerung 140. Prinzipiell
kann auch vorgesehen sein, dass die Zumesssteuerung das erste Schaltmittel 110 und
die Stromsteuerung das zweite Schaltmittel 120 ansteuert.
In diesem Fall ist auch die Anordnung verschiedener weiterer Elemente,
wie zum Beispiel dem Strommessmittel 130 und der Freilaufmittel
und/oder Löschmittel,
abzuändern.
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An
einem Verbindungspunkt, zwischen dem Ventil 100 und dem
ersten Schaltmittel 110, ist ein Spannungsteiler, bestehend
aus einem ersten Widerstand 160 und einem zweiten Widerstand 170,
mit dem zweiten Anschluss der Versorgungsspannung verbunden. Ferner
steht dieser Punkt über
eine Freilaufdiode 162 mit dem zweiten Anschluss der Versorgungsspannung
in Verbindung. Der Verbindungspunkt 165 beaufschlagt eine
Spannungserfassung 152 mit einem Signal.
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Bei
einer vereinfachten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Spannungsteiler entfällt und die Spannung am Anschluss 115 der
Spannungsversorgung abgegriffen wird.
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Die
beiden Anschlüsse
des Strommessmittels 130, das vorzugsweise als Ohmscher
Widerstand ausgebildet ist, gelangen zu einer Stromerfassung 154.
Die Spannungserfassung 152 und die Stromerfassung 154 bilden
die wesentlichen Elemente einer Auswertung 150.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird
das Ventil über
eine High-Side-/Low-Side-Endstufe
angesteuert. Dabei erfolgt die Bestromung des ersten Schaltmittels
im Sinne einer Stromsteuerung und/oder Stromregelung. Das heißt die Bestromung des
ersten Schaltmittels 110 ist derart gewählt, dass durch das Ventil
ein vorgegebener Strom fließt.
Die Regelung des Stroms durch das Ventil wird beispielsweise durch
ein veränderbares
Puls-Pause-Verhältnis
eines Pulsweitenmodulierten Signals mit einer bestimmten Frequenz
bestimmt.
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Dies
bedeutet die Stromsteuerung 142 steuert das erste Schaltmittel
derart an, dass sich die gewünschte
Bestromung des Ventils ergibt. Die Bestromung ist im wesentlichen
definiert durch die Stromwerte in den einzelnen Phasen, insbesondere
durch den Anzugstrom zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 und/oder
den Haltestrom in der Haltephase zwischen den Zeitpunkten T4 und
T5. Ferner ist die Bestromung durch die Stromanstiege und Stromabfälle in den übrigen Phasen
definiert.
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Durch
die Zumesssteuerung 144 wird das zweite Schaltmittel derart
angesteuert, dass die Zumessung zu einem bestimmten Zeitpunkt beginnt und
zu einem bestimmten Zeitpunkt endet und damit eine bestimmte Menge
an Flüssigkeit
zu einem bestimmten Zeitpunkt zugemessen wird. Diese Zeitpunkte
und diese Zeitdauer der Zumessung werden von einer übergeordneten
Steuerung, abhängig
vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bzw. vom Zustand eines
Abgasnachbehandlungssystems, vorgegeben. Durch die Zumesssteuerung 144 werden im
wesentlichen die Zeitpunkte, bei denen die Bestromung beginnt und/oder
endet gesteuert.
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Von
der Auswerteschaltung 150 werden der Strom I, der durch
das Ventil fließt,
sowie die an dem Ventil anliegende Spannung U erfasst und ausgewertet.
In 2 ist beispielhaft der Stromverlauf einer Bestromung
während
eines Zumesszyklusses, das heißt
einer Zumessung von Flüssigkeit
mittels des Ventils, dargestellt. Zum Zeitpunkt T0 beginnt die Bestromung
des Ventils. Das heißt
sowohl der High-Side- als auch der Low-Side-Schalter werden geschlossen. Der
Strom steigt bis zum Zeitpunkt T2 an. Zum Zeitpunkt T2 erreicht
der Strom ein erstes Stromniveau, das auch als Anzugsstromniveau
bezeichnet wird. Dieses Stromniveau ist derart gewählt, dass
das Ventil sicher in die neue Endlage übergeht. Zum Zeitpunkt T1 erreicht
das Ventil seine neue Endlage. Dies hat zur Folge, dass sich die
Induktivität
des Ventils ändert
und damit ändert
sich auch der Stromanstieg. Ausgehend von dieser Änderung
der Induktivität
und der damit verbundenen Änderung
des Anstiegs des Stroms bei konstanter Spannung kann dieser Zeitpunkt
T1 durch Auswerten des Stromverlaufs erkannt werden. Bis zum Zeitpunkt
T3 wird der Strom durch das erste Schaltmittel derart gesteuert, dass
es auf seinem Ansteuerniveau verbleibt.
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Zwischen
dem Zeitpunkt T2 und T3 befindet sich die Spule in ihrer Sättigung.
In diesem Bereich wird vorzugsweise die Spulentemperatur, ausgehend von
dem fließenden
Strom und der anliegenden Spannung, mittels des Ohmschen Gesetzes
berechnet. Hierzu ist erforderlich, dass sowohl die Spannung, die
an der Spule anliegt, als auch der Strom, der durch die Spule fließt, bekannt
sind.
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Zwischen
dem Zeitpunkt T3 und T4 fällt
der Strom auf den Haltestrom der Spule ab. Dieser Wert ist so gewählt, dass
das Ventil in seiner Position verbleibt. Dies bedeutet, das Ventil
wird offen gehalten und durch das erste Schaltmittel wird der Strom
so eingestellt, dass der Strom wiederum nahezu konstant bleibt.
Durch die Absenkung des Stroms aus dem Haltestrom wird die Verlustleistung
am Ventil abgesenkt und das Ventil wird nicht überhitzt.
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Zum
Zeitpunkt T5 endet die Bestromung, das heißt beide Schaltmittel werden
geöffnet
und der Strom fällt
bis zum Zeitpunkt T6 auf den Wert Null ab. Aufgrund der mechani schen
Trägheit
benötigt
die Ventilnadel noch eine gewisse Zeit, bis diese wieder ihre ursprüngliche
Lage erreicht. Auch dieser Zeitpunkt kann wieder durch eine Auswertung
des Stromverlaufs erfasst werden. Diese Ermessung erfolgt ähnlich wie
bei Ermittlung des Schaltzeitpunktes zum Zeitpunkt T1. Nach dem
Zeitpunkt T7 nimmt der Strom üblicherweise
den Wert Null bzw. einen anderen definierten Wert an. Ab diesem
Zeitpunkt können die
Offset-Werte und die Messreihen abgeglichen werden. Nach dem Zeitpunkt
T7 endet der Zumesszyklus.
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In 3 ist
die Steuereinheit für
das Ventil, die die Steuerung 140 und die Auswertung 150 umfasst,
detaillierter dargestellt. Bereits in 1 dargestellte
Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die dargestellt
Steuereinheit kann als Hardwareeinheit, oder als Steuerverfahren,
das von einem Prozessor abgearbeitet wird oder als Mischform realisiert
sein.
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Im
folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Die
an dem Verbindungspunkt 165 anliegende Spannung bzw. die
an dem Strommessmittel 130 anliegende Spannung gelangen
zu der Spannungserfassung 152 bzw. der Stromerfassung 154.
Die Stromerfassung und die Spannungserfassung sind bevorzugt als
A/D-Wandler ausgebildet, die die momentan anliegenden Signale in
ein digitales Signal umwandeln, das dem jeweiligen Spannungswert
bzw. Stromwert entspricht.
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Von
einen DMA 200, der auch als Direkt-Memory-Access bezeichnet
werden kann, werden die Stromwerte und/oder Spannungswerte, die
von der Stromerfassung 154 bzw. der Spannungserfassung 152 erfasst
wurden, in einen Speicher 210 eingeschrieben. Bevorzugt
ist vorgesehen, dass das DMA 200 als Programmstruktur realisiert
ist.
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Ferner
ist bevorzugst vorgesehen, dass der erste Speicher 210,
der zweite Speicher und ein Rechner 310, der die Programme
abarbeitet, in einen Prozessor 300 integriert sind.
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Um
Daten auszutauschen stehen der erste Speicher 210, der
DMA 200, ein zweiter Speicher 220 und der Rechner über einen
Datenbus 250 untereinander in Verbindung. Der erste Speicher 210,
der zweite Speicher 220 und der Rechner sind ferner mit einem
Adressbus 240 verbunden. Der zweite Speicher 220 tauscht
mit einer State-Machine 230 Signale aus. Diese beaufschlagt
wiederum die Stromsteuerung 142 und die Zumesssteuerung 144 mit
entsprechenden Signalen.
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Die
in dem zweiten Speicher 220 abgelegten Daten gelangen über die
State-Machine 230 zu der Steuerung 140, die die
Schaltmittel 110 und 120 entsprechend ansteuert.
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Die
A/D-Wandler 152, 154 und das DMA 200 können auch
als Einlesemittel bezeichnet werden. Die State-Machine 230 und
die Steuerung 140 können
auch als Steuermittel bezeichnet werden. Die DMA 200, die
State-Machine 230, die Auswertung 150 und die
Steuerung 140 bilden zusammen ein Interface. Vorzugsweise
sind diese Elemente Bestandteil eines Controllers.
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Die
eingehenden Werte bezüglich
der Spannung U, die an dem Ventil anliegt, und/oder dem Strom I,
der durch das Ventil fließt,
werden durch die Spannungserfassung 152 bzw. die Stromerfassung 154 zeitgetriggert
von einem analogen Signal in ein digitales Signal gewandelt. Die
Digitalisierung erfolgt mittels Analog/Digital-Wandler, die die
wesentlichen Elemente der Stromerfassung bzw. der Spannungserfassung
bilden. Das DMA 200 schreibt die digitalisierten Signale
zu bestimmten Zeitpunkten, d. h. zeitgetriggert in den ersten Speicher 210.
In dem Speicher 210 ist somit der Signalverlauf der Spannung und/oder
des Stroms über
der Zeit bzw. über
der Winkelstellung abgelegt. Dabei kann vorgesehen sein, dass alle
Werte über
den gesamten Zumesszyklus, das heißt vom Zeitpunkt T0 bis deutlich
nach dem Zeitpunkt T7 in festen Abständen abgelegt sind.
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Bei
einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass lediglich einzelne Messfenster
definiert sind, innerhalb denen die Messwerte in den ersten Speicher 210 eingelesen
werden. Das heißt
es werden die Messwerte nur in den Bereichen eingelesen, die von Interesse
sind und deren Verlauf den Einspritzvorgang charakterisiert. Hierzu
ist vorgesehen, dass ausgehen von dem erwarteten Zeitpunkt oder
Winkelstellung bei dem das Ereignis voraussichtlich auftritt der
Beginn und dass Ende des Messfenster definiert wird. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass als Beginn ein Zeitpunkt, der einen festen
Wert vor dem erwarteten Zeitpunkt liegt als Beginn des Messfenster
definiert wird. Als Ende des Messfenster wird ein Zeitpunkt der
eine feste Zeit nach dem Beginn liegt, verwendet.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass für eine bestimmten
Zeitraum nur ein oder mehrer Werte abgelegt sind. So ist es ausreichend,
wenn im Zeitraum zwischen T4 und T5 lediglich ein Wert abgelegt
wird. Im Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T0 und T2 sind mehrere
Werte abgelegt, damit der Zeitpunkt T1, bei dem sich die Induktivität der Spule ändert, sicher
erkannt werden kann. Entsprechend sind auch mehrere Werte zwischen
den Zeitpunkten T6 und T7 abgelegt, um durch die Analyse des Stromverlaufs
das Schließen
des Ventils zu erkennen.
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Durch
eine geeignete Ausbildung bzw. Programmierung des DMA 200 kann
die Einrichtung an beliebige Verbraucher, Stromverläufe, Spannungsverläufe und
damit Anwendungen angepasst werden. Das heißt es ergibt sich eine sehr
flexible Einrichtung, die damit auch kostengünstig eingesetzt werden kann.
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Ausgehend
von diesen im ersten Speicher 210 abgelegten Stromwerten
berechnet der Rechner 310 des Prozessors 300 verschiedene
Kenngrößen, die
Dosierung von Flüssigkeiten
mittels des Magnetventils charakterisieren. Dies bedeutet der Prozessor beinhaltet
ein Auswertemittel, die ausgehend von den im ersten Speicher 210 abgelegten
Verlauf für den
Strom und/oder die Spannung eine Zustandsanalyse und/oder eine Verlaufsanalyse
durchführen.
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So
ermittelt die Verlaufsanalyse beispielsweise den Zeitpunkt, ab dem
das Ventil die Flüssigkeit
fließen
last bzw. den Fluss der Flüssigkeit
unterbindet ermittelt. Diese Zeitpunkte werden auch als Öffnungszeitpunkt
oder BIP bzw. als Schließzeitpunkt
oder EIP bezeichnet. Neben diesen Zeitpunkten können auch noch weitere für den Einspritzvorgang
charakteristische Zeitpunkte aus dem Strom und/oder Spannungsverlauf
ermittelt werden.
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Die
Zustandsanalyse ermittelt beispielsweise den Widerstand der Spule.
Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass ein Strom/Spannungswert
zum geeigneten Zeitpunkt eingelesen wird. Aus dem Widerstand wird
vorzugsweise die Temperatur der Spule als Temperaturgröße ermittelt
werden. Ferner können
verschiedene Stromwerte und/oder Spannungswerte erfasst werden um
die ordnungsgemäße Funktion
des Ventils zu überprüfen. Ein
solcher weitere Wert ist die sogenannte Offsetspannung und/oder
ein Offsetstrom, die am Ende oder kurz vor dem Zumesszyklus eingelesen
werden. Ferner kann als weitere Größe der Wert des Haltestrom
eingelesen werden.
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Ausgehend
von diesen Größen und
weiteren Größen, die
hier nicht näher
ausgeführt
sind, berechnet der Rechner 310 des Prozessors 300 die
Dosierung charakterisierende Größen. Hierzu
umfasst der Prozessor Bewertungsmittel. Diese bewerten die Ergebnisse der
Verlaufsanalyse und/oder der Zustandsanalyse. Weichen die ermittelten
Werte von vorgegebenen Werten ab, so korrigiert der Prozessor wenigstens
eine der Steuergrößen, die
die Ansteuerung charakterisieren.
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Die
Auswertemittel, die die Zustandsanalyse durchführen, die Bewertungsmittel,
die ausgehend von der Zustandsanalyse und/oder der Verlaufsanalyse
wenigstens eine Steuergröße korrigieren,
sind vorzugsweise als Programm des Rechners 310 bzw. der
Prozessors 300 realisiert.
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Bei
dem in 2 dargestellten Beispiel mit einem High-Side und
einem Low-Side-Schalter
ist vorgesehen, dass einer der beiden Schalter zu Beginn des Zumesszyklus,
das heißt
zum Zeitpunkt T0 geschlossen, und zum Zeitpunkt T5 wieder geöffnet wird.
Der zweite Schalter wird zum Zeitpunkt T0 für eine bestimmte Zeit, vorzugsweise
bis zum Zeitpunkt T3 geschlossen und anschließend mit einem Pulsweitenmodulierten
Signal, dass durch sein Tastverhältnis
und seine Frequenz definiert ist, angesteuert. Vom Zeitpunkt T6
bis zum Zeitpunkt T7 wird der erste Schalter kurz geschlossen, damit
der Schließzeitpunkt
erfasst werden kann. Als Steuergrößen werden von dem Prozessor
die Zeitpunkte ab denen die Bestromung beginnen und enden soll sowie
das Tastverhältnis
vorgegeben. Alternativ kann an Stelle des Endes auch die Dauer als
Steuergröße vorgegeben werden.
Diese die Dosierung charakterisierenden Größen werden von dem Prozessor
in dem zweiten Speicher 220 abgelegt.
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Ausgehend
von diesen im zweiten Speicher abgelegten Werten berechnet die State-Machine 230 Steuergrößen zur
Beaufschlagung der Schaltmittel 110 und 120. Dies
erfolgt beispielsweise derart, dass die State-Machine ausgehend
von dem Inhalt des zweiten Speichers 220 ein Verlauf über der
Zeit oder der Winkelstellung des Zustandes der beiden Schaltmittel
an die Steuerung 140 übermittelt.
Die Steuerung 140 beaufschlagt dann die Schaltmittel 110 und 120 mit
entsprechenden Ansteuersignalen. Diese State-Machine 230 und
die Steuerung werden auch als Steuermittel bezeichnet und sind bei
einer bevorzugten Ausgestalten in dem Controller enthalten.
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Erfindungsgemäß ist folgenden
Vorgehensweise vorgesehen. Die Endstufe bestehend aus wenigstens
einem Schaltmittel wird über
ein Interface 320 von einem Prozessor angesteuert. In der
beschriebenen Ausführungsform
sind zwei Schaltmittel dargestellt, es kann auch nur ein Schaltmittel
oder mich noch weitere Schaltmittel vorgesehen sein. Das Inter face
beinhaltet wenigstens einen Analog/Digital-Wandler sowie den DMA
(Direkt Memory Access). Dieses Interface erfasst 320 die
Spannung und/oder den Strom und schreibt in den ersten Speicher
des Prozessors den Verlauf der Spannung und/oder des Stroms ein.
Ausgehend von einem gewünschten
Ansteuerverlauf für
das Ventil, der in dem zweiten Speicher des Prozessors abgelegt
ist, bildet das Interface Ansteuersignale für die Schaltmittel. Der Prozessor wertet
unabhängig
von der Art der Endstufe die Signale aus und berechnet den gewünschten
Ansteuerverlauf. Das Interface passt die Werte, die der Prozessor
liefert oder benötigt
an die Signale an, die die Endstufe benötigt oder liefert.
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Dies
bedeutet der Prozessor ist völlig
unabhängig
von der verwendeten Endstufe oder der verwendeten Spule. Entsprechendes
gilt auch umgekehrt. Mit dem Prozessor kann jeder beliebige Verbraucher
in jeder gewünschten
Art und Weise angesteuert werden. Die Anpassung des Verbrauchers and
den Prozessor und umgekehrt erfolgt über das Interface. Dieses muss
an beide angepasst werden. Dass Interface beinhaltet lediglich Analog/Digital Wandler
und eine kleine Recheneinheit, die die Funktion der DMA bzw. der
State-Machine übernimmt.
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Ventile
werden häufig
zur Dosierung von flüssigen
Medien in Brennkraftmaschinen eingesetzt. Da diese Ventile häufig in
Motornähe
bzw. in der Nähe
von heißen
Bauteilen, wie im Abgastrakt, eingesetzt werden, ist die thermische
Belastung dieser Bauelemente sehr groß. Diese thermische Belastung beruht
zum einen auf der Erwärmung
durch die Brennkraftmaschine oder ihr zugeordnete Elemente, wie
dem Abgassystem, bzw. durch Eigenerwärmung durch die Bestromung
des Ventils in dessen Spule. Durch die Erwärmung verändert sich zum einen der Innenwiderstand
der Spule und zum anderen kann im Extremfall eine Beschädigung oder
gar eine Zerstörung
der Spule auftreten. Durch die Veränderung des Innenwiderstands
der Spule verändert
sich auch das dynamische Verhalten des Ventils, wodurch wiederum
die Dosierung der Flüssigkeit
beeinflusst wird.
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Um
dies zu vermeiden, ist nun vorgesehen, dass die Temperatur des Ventils
erfasst wird und die Ansteuerung bzw. die Bestromung des Ventils,
abhängig
von der Temperatur des Ventils, erfolgt. Dabei ist vorgesehen, dass
im statischen Zustand, das heißt
insbesondere zwischen den Zeitpunkten T2 und T3, der Strom während der
Bestromung gemessen wird. Die Spannung, die an dem Ventil anliegt,
ist in diesem Zustand bekannt bzw. wird ebenfalls gemessen. Ausgehend
von dem Strom und der Spannung wird dann der Innen widerstand der
Spule bestimmt. Ausgehend von dem Innenwiderstand und dem bekannten
Innenwiderstand bei Raumtemperatur wird die Temperatur der Spule
ermittelt. Hierzu kann beispielsweise ein Kennfeld vorgesehen sein, in
dem die Spulentemperatur abhängig
vom Innenwiderstand abgelegt ist. Alternativ kann vorgesehen sein,
dass die Temperatur ausgehend von den erfassten Größen berechnet
wird. Ausgehend von dieser abgelegten Temperatur bzw. direkt vom
ermittelten Innenwiderstand wird nun die Ansteuerstrategie des Ventils
verändert.
Die Ansteuerstrategie wird zum einen in dem Sinne verändert, dass
eine Beeinflussung der Temperatur erfolgt, zum anderen ist vorgesehen,
dass die Ansteuerung derart verändert wird,
dass die Einflüsse
der Temperatur auf das Verhalten des Ventils kompensiert werden.
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Zur
Beeinflussung der Temperatur kann beispielsweise vorgesehen sein,
dass die Bestromung temperaturoptimiert erfolgt. Dies ist beispielsweise dadurch
möglich,
dass in der Anzugsphase, das heißt bis zum Zeitpunkt T3, eine
kleinere Spannung oder ein kleinerer Stromanstieg gewählt wird.
Dadurch wird die Temperaturbelastung des Ventils geringer, im Gegenzug
verlangsamt sich das Öffnen des
Magnetventils. Durch verändern
einzelner oder mehrere Größen, die
die Bestromung bestimmen wird die Temperatur beeinflusst.
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Das
veränderte
dynamische Verhalten des Ventils, aufgrund der höheren Temperatur, wird durch ein
Verkürzen
und/oder ein Verlängern
der Ansteuerung kompensiert. Ferner ist vorgesehen, dass auch die
Einflüsse
auf das dynamische Verhalten, die auf der temperaturoptimierten
Bestromung des Ventils beruhen, ebenfalls durch Änderung der Ansteuerung kompensiert
werden. Dies erfolgt wiederum dadurch, dass die Ansteuerzeit entsprechend
verlängert und/oder
verkürzt
wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass in bestimmten Betriebszuständen
die Bestromung temperaturoptimiert erfolgt, das heißt die Bestromung
erfolgt derart, dass möglichst
wenig Verlustwärme
entsteht. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine solche temperaturoptimierte
Bestromung erfolgt, wenn erkannt wird, dass die Temperatur größer als
ein Schwellenwert ist bzw. dass der Innenwiderstand der Spule einen
bestimmten Wert übersteigt.
Dies ist besonders vorteilhaft, da eine temperaturoptimierte Bestromung üblicherweise
zur Folge hat, dass sich die Schaltzeiten des Ventils oder andere,
die dosierte Menge beeinflussende Größen verändern bzw. dass die Ansteuerung
ungenauer wird. Daher erfolgt diese temperaturoptimierte Bestromung
vorzugsweise nur dann, wenn sie notwendig ist.
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Besonders
vorteilhaft ist weiterhin, dass charakteristische Zeitpunkte und
Stromwerte bei der Bestromung erfasst und bei der Ansteuerung berücksichtigt
werden. So wird beispielsweise der Zeitpunkt, bei dem das Ventil öffnet, und/oder
der Zeitpunkt, bei dem das Ventil schließt, erfasst. Diese beiden Zeitpunkte
bestimmen wesentlich die dosierte Flüssigkeitsmenge. Durch Erfassen
dieser Zeitpunkte kann die tatsächlich
zugemessene Menge ermittelt werden. Weicht die Menge bzw. diese
charakteristischen Werte von vorgegebenen Werten ab, erfolgt eine
Korrektur der Ansteuerung, das heißt es erfolgt eine entsprechende
Korrektur durch die Zumesssteuerung 144, das heißt die Zumessung
wird verlängert,
verkürzt
und/oder um einen bestimmten Betrag verschoben. Durch diese Maßnahme werden
zum einen Änderungen
des Ventils, die auf der höheren Temperatur
beruhen bzw. die auf einer temperaturoptimierten Bestromung beruhen,
ermittelt und korrigiert. Dies bedeutet, ausgehend von den Werten
für den
Strom und/oder die Spannung werden die Zeitpunkte, bei denen das
Ventil öffnet
und/oder schließt, ermittelt.
Diese Zeitpunkte werden dann zur Korrektur der Ansteuerung verwendet.
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Insgesamt
bedeutet dies, dass die Temperatur, insbesondere durch Auswerten
des Stroms und der Spannung, die durch das Ventil fließt bzw.
am Ventil anliegt, ermittelt und bei der Ansteuerung berücksichtigt
wird. Dabei wird zum einen die Zumessung verändert, um Einflüsse zu korrigieren.
Dies erfolgt vorzugsweise durch die Zumesssteuerung 144 und
durch Steuerung des zweiten Schaltmittels 120. Ferner erfolgt
eine temperaturoptimierte Bestromung abhängig von der Temperatur. Diese
erfolgt vorzugsweise durch entsprechende Steuerung über die Stromsteuerung 142 durch
Steuerung des ersten Schaltmittels 120.