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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren nach
der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Aus der
DE 199 37 559 ist ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffzumeßsystems
bekannt. Bei einem solchen Magnetventil wirkt eine elektromagnetische Öffnungskraft
auf den Anker des Magnetventils.
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Bei
bestimmten Typen von Injektoren, insbesondere von Injektoren, die
bei Commenrailsystemen eingesetzt werden, wird der Öffnungsvorgang des
Magnetventils durch eine hydraulische Kraft unterstützt.
Die Öffnungsbewegung erfolgt entgegen einer schließenden
Kraft, die vorzugsweise durch eine Feder aufgebracht wird. Die Gesamtöffnungskraft setzt
sich aus den schließenden und öffnenden Kräften
zusammen. Hierbei wurde erkannt, dass diese Gesamtöffnungskraft
vom Kraftstoffdruck abhängig ist.
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Diese
Ventile haben den Nachteil, dass bei hohen Drücken sehr
große Schließkräfte notwendig sind. Diese
hohen Schließkräfte erzwingen eine hohe Federvorspannung,
da sich das Ventil stromlos in einem geschlossenen Zustand befindet.
Diese große Federvorspannung muss beim Einschalten überwunden
werden. Typischer Weise wird das Stromprofil des Injektors so ausgelegt,
dass bei kleinen Raildrücken, bei denen nur eine geringe
hydraulische Kraftunterstützung beim Öffnen vorhanden
ist, die notwendige Schaltzeit erreicht wird.
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Dies
hat zur Folge, dass in dem Steuergerät eine sehr hohe Verlustleistung
im Magnetventil und der gesamten Einrichtung entsteht und zu einer
unnötigen Er wärmung der Komponenten führt.
Weiter muss diese sehr hohe Leistung auch von dem Steuergerät
bereitgestellt werden.
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Dadurch,
dass die Ansteuerung beim Einschaltvorgang des Magnetventils vom
Raildruck abhängt, ist es möglich, die Leistungsaufnahme
deutlich zu verringern. Das bedeutet in Abhängigkeit des Raildrucks
wird die in das Magnetventil eingebrachte Energie reduziert und
der tatsächlich benötigten Magnetkraft angepasst.
Damit reduziert sich nicht nur die Verlustleistung des Magnetventils,
sondern auch die Verlustleistung in der Injektorendstufe. Weiterhin wird
die Spitzenbelastung sämtlicher Bauelemente der Injektorendstufe
reduziert.
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Diese
Vorgehensweise wird insbesondere beim Öffnen des Magnetventils
eingesetzt, da hier die entsprechenden hydraulischen Kräfte
und die Federkräfte überwunden werden müssen,
damit das Magnetventil sicher öffnet. Besonders vorteilhaft
ist hierbei, dass bei einem hohen Raildruck die Ansteuerung derart
erfolgt, dass eine geringe Kraft vom Magnetventil aufgebracht wird,
als bei einem niederen Raildruck, da bei einem hohen Raildruck die
hydraulische Kraft die Öffnung des Magnetventils unterstützt und
dadurch ein erheblicher Beitrag an Energie eingespart werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stromwert wenigstens in einer
Ansteuerphase abhängig vom Raildruck verändert
wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn in der Ansteuerphase,
in der die das Magnetventils öffnet, die Ansteuerung abhängig
vom Raildruck verändert wird.
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Besonders
vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise
in der Boosterphase und in der Anzugphase des Magnetventils.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 die
wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und
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2 einen
Signalverlauf eines Ansteuervorgangs eines Magnetventils
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In
der 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung als Blockschaltbild dargestellt. Mit 100 ist
das anzusteuernde Magnetventil bezeichnet. Dieses steht über
wenigstens ein Schaltmittel 110 mit einem ersten Anschluss
einer Spannungsversorgung in Verbindung. Des Weiteren steht das
Magnetventil 100 über einer Signalerfassung 120 mit
einem zweiten Anschluss der Spannungsquelle in Verbindung. Bei der
hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine
von zahlreichen Ausführungsformen, wie das Magnetventil 100 mit
Schaltmitteln mit einem ersten und einem zweiten Anschluss einer
Spannungsversorgung verbunden werden können. Bei einer
vereinfachten Ausführungsform kann die Signalerfassung 120 weggelassen
werden. Ferner können auch weitere Schaltmittel vorgesehen
sein.
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Die
Signalerfassung 120 beaufschlagt eine Steuereinheit 130 mit
einem Signal, das beispielsweise die durch das Magnetventil fließenden
Ströme anzeigt. Die Steuereinheit 130 beaufschlagt
das Schaltmittel 110 mit entsprechenden Ansteuersignalen.
Des Weiteren wird die Steuereinheit 130 das Ausgangssignal
einer Raildruckvorgabe 140 zugeführt. Bei der
Raildruckvorgabe 140 kann es sich um einen Raildrucksensor
handeln, der direkt ein Signal an die Steuereinheit 130 liefert.
Des weiteren kann auch vorgesehen sein, dass ein intern im Steuergerät vorliegendes
Signal, das beispielsweise für die Steuerung der einzuspritzenden
Kraftstoffmenge verwendet wird, von der Steuereinheit 130 zur
Steuerung des Schaltmittels 110 verwendet wird.
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Ausgehend
von verschiedenen nicht dargestellten Eingangsgrößen
berechnet die Steuereinheit ein Ansteuersignal zur Beaufschlagung
des Schaltelements 110. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird
der daraus resultierende Strom mittels der Signalerfassung 120 erfasst
und der Steuereinheit 130 zugeleitet. Ausgehend von einem
gewünschten Stromprofil und dem tatsächlichen
Strom, der durch das Magnetventil 100 fliest, erfolgt dann
die Ansteuerung.
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Ein
typisches Stromprofil eines Ansteuerzyklusses ist in 2 beispielhaft
dargestellt. Während der Ansteuerung eines Magnetventils
werden unterschiedliche Ansteuerphasen beschrieben. In einer ersten
Phase zwischen einem Zeitpunkt T0 und einem Zeitpunkt T1 wird üblicher
Weise als Boosterphase bezeichnet. In dieser sogenannten Boosterphase
wird das Magnetventil üblicher Weise mit einer gegenüber
der Versorgungsspannung erhöhten Spannung beaufschlagt,
damit der Strom sehr schnell ansteigt. Während der Boosterphase
steigt der Strom auf einen Wert IB an. Dieser Strom wird auch als
Boosterstrom bezeichnet. Erreicht der Strom den Wert IB bzw. nach
Erfülltsein eines anderen Kriteriums endet die Boosterphase
und der Strom fällt bis zum Zeitpunkt T2 auf einen sogenannten
Anzugstrom IA ab. Die Ansteuerphase zwischen dem Zeitpunkt T1 und
dem Zeitpunkt T3 bzw. zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt
T3 wird als sogenannte Anzugphase bezeichnet. Während dieser Anzugphase
fließt im Mittel der Strom IA. Diese Anzugphase endet üblicher
Weise dann, wenn das Ventil seine neue Endlage erreicht, d. h. beispielsweise geöffnet
hat. Das Ende der Anzugphase kann nach Erreichen der Endlage bzw.
kurz vor Erreichen der Endlage beendet werden. Nach der Anzugphase
erfolgt eine sogenannte Haltstromphase. In dieser Haltestromphase
wird der Strom auf einen kleinen Wert IH abgesenkt. Der Wert IH
ist so gewählt, dass das Ventil in seiner Position verbleibt.
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Die
Boosterphase und die Anzugphase bestimmen im Wesentlichen den Öffnungsvorgang
des Magnetventils. Erfindungsgemäß ist deshalb
vorgesehen, dass die Parameter, die die Boosterphase und/oder die
Anzugphase bestimmen, abhängig vom Raildruck vorgegeben
werden.
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Die
Boosterphase wird im Wesentlich durch deren Dauer und/oder den maximalen
Boosterstrom IB bestimmt. Die Dauer der Boosterphase entspricht im
Wesentlichen dem Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten T0 und T1.
Der maximale Boosterstrom IB wird im wesentlichen durch die während
der Boosterphase anliegenden Boosterspannung bestimmt.
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Die
Anzugphase wird im Wesentlichen durch den Anzugstrom IA und die
Dauer der Anzugphase bestimmt. Die Dauer der Anzugphase wird im
Wesentlichen durch den Zeitpunkt T3 festgelegt. Abhängig
von der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
kann der Zeitpunkt T3 abhängig vom Raildruck vorgegeben
werden. Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass der Abstand
zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 bzw. der Abstand
zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T3 abhängig
vom Raildruck vorgegeben wird.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass diese Werte im Wesentlichen den Öffnungsvorgang
des Ventils bestimmen. Bei einem hohen Raildruck wirkt eine große
hydraulische Kraft und daher können entsprechend kleinere
Werte für den Anzugstrom IA und den Boosterstrom IB gewählt
werden. Alternativ oder ergänzend können auch
kürzere Boosterphasen und/oder eine kürzere Anzugphase
gewählt werden. Diese beruht darauf, dass bei einem hohen
Raildruck eine kleinere Magnetkraft nötig ist, um das Magnetventil
zu öffnen. Ferner erfolgt der Öffnungsvorgang schneller.
Dadurch ist es möglich einen kleineren Strom in der Booster-
oder Anzugphase zu wählen und ggf. die Zeitdauer der Boosterphase
und/oder der Anzugphase ebenfalls kürzer zu wählen.
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Erfindungsgemäß werden
die Größen, die die Boosterphase und/oder die
Anzugphase bestimmen, wie beispielsweise die Spannung, die Dauer und/oder
die Stromwerte, zumindestens abhängig von dem Raildruck
vorgegeben. Neben dem Raildruck können noch weitere Größen
berücksichtigt werden.
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Durch
die Vorgabe einer kürzeren Booster- und/oder Anzugphase
und eines kleineren Booster- oder Anzugstrom kann erheblich Energie
bei der Ansteuerung des Magnetventils eingespart werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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