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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems
einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand
der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches
Speichermedium sowie eine Steuer- und Regeleinrichtung.
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Die
DE 101 48 218 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems unter
Nutzung eines Mengensteuerventils. Das bekannte Mengensteuerventil
ist als ein durch eine Magnetspule elektromagnetisch betätigtes
Magnetventil mit einem Magnetanker und zugeordneten Wegbegrenzungsanschlägen
realisiert. Das bekannte Magnetventil ist im bestromten Zustand
der Spule offen. Vom Markt her bekannt sind jedoch auch solche Mengensteuerventile,
welche im stromlosen Zustand der Magnetspule offen sind. Im letzten
Fall wird zum Schließen des Mengensteuerventils die Magnetspule mit
einer konstanten Spannung oder einer getakteten Spannung (Pulsweitenmodulation – ”PWM”)
angesteuert, wodurch der Strom in der Magnetspule in charakteristischer
Weise ansteigt. Nach dem Abschalten der Spannung fällt
der Strom wiederum in charakteristischer Weise ab, wodurch das Mengensteuerventil öffnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei
dem ein möglichst geräuscharmer Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems
mit einfachen Mitteln erzielt wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. Weitere Lösungsmöglichkeiten
sind darüber hinaus in den nebengeordneten Patentansprüchen
genannt. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich
ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei
diese Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen
Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein können,
ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.
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Bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
die Anschlaggeschwindigkeit eines Betätigungselements der
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung an einem Anschlag
minimiert, wodurch das Betriebsgeräusch des Mengensteuerventils
reduziert wird. Basis hierfür ist zum Einen eine Adaption,
mit der ein Parameter eines Ansteuersignals der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung so optimiert wird, dass das Betätigungselement der
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung bei einer Bestromung
gerade noch in seine Endstellung bewegt wird, dies jedoch mit äußerst
geringer Geschwindigkeit. Letztlich wird durch diese Adaption berücksichtigt,
dass es elektromagnetische Betätigungseinrichtungen mit
unterschiedlicher Effizienz gibt, nämlich schnell anziehende,
das heißt effiziente als auch langsam anziehende, ineffiziente
Systeme. Auch Toleranzabweichungen von einem Mengensteuerventil
zum anderen können auf diese Weise berücksichtigt
werden.
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Zum
Anderen basiert die Erfindung darauf, dass die aktuellen Betriebsgrößen
des Kraftstoffeinspritzsystems bei der Definition des Ansteuersignals der
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung berücksichtigt
werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass in ganz
unterschiedlichen Betriebssituationen mit entsprechend unterschiedlichen
Betriebsgrößen des Kraftstoffeinspritzsystems
ein Ansteuersignal eingesetzt wird, welches eine möglichst
geringe Anschlaggeschwindigkeit des Betätigungselements
am Anschlag zur Folge hat.
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Neben
einer Reduzierung der Geräuschemissionen wird auch die
Streuung des Geräusches, gemessen über einen gegebenen
Stichprobenumfang, minimiert. Die Einhaltung von spezifizierten
Geräuschobergrenzen ist daher noch zuverlässiger möglich,
das Risiko von Beanstandungen einzelner Hochdruckpumpen beziehungsweise
Mengensteuerventile wird reduziert. Durch die Reduzierung der Anschlaggeschwindigkeit
wird auch die Belastung von Anschlägen, die einem Betätigungselement
der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zugeordnet sind,
gesenkt. Dadurch sinkt das entsprechende Lastkollektiv, und die
Verschleiß- und Festigkeitsanforderungen an die mechanischen
Teile des Mengensteuerventils nehmen ab. Auch das Risiko von verschleißbedingten
Ausfällen nimmt ab. Durch das Adaptionsverfahren können
darüber die besagten Vorteile über die gesamte
Lebensdauer des Mengensteuerventils erzielt werden. Die Vorteile
können dabei ohne wesentliche Zusatzkosten erreicht werden, da
die Erfindung durch einfache softwaretechnische Maßnahmen
realisiert werden kann, ohne dass zusätzliche Bauteile
erforderlich sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die beiden Parameter zu der folgenden Gruppe
gehören: Tastverhältnis während einer
Haltephase oder eine äquivalente Größe;
Dauer eines Anzugsimpulses oder eine äquivalente Größe.
Es wird letztlich also eine Art Geräuschminimum für
eine ganz bestimmte Kombination aus Anzugsimpulsdauer und Tastverhältnis gesucht.
Viele der heute üblichen elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen
arbeiten mit Pulsweitenmodulation (PWM), bei der die der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung zugeführte Energie durch
ein Tastverhältnis eingestellt wird. Bei einer stromgeregelten
Endstufe kann der Parameter aber auch ein kontinuierlicher Stromwert
sein. Unter einem ”Anzugsimpuls” versteht man
eine impulsartige Bestromung zu Beginn des Ansteuersignals, mit
der ein möglichst schneller Aufbau der auf einen Magnetanker
der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung wirkenden
Kraft erreicht werden soll.
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Eine
wichtige Einflussgröße auf die bei einer Ansteuerung
von der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung erzeugte
Kraft ist unter anderem der sogenannte ”Kabelbaumwiderstand”.
Hierbei handelt es sich um den Widerstand der Zuleitungen beispielsweise
zwischen der Endstufe und der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung,
und um Übergangswiderstände an Kontakten. Dieser
elektrische Widerstand kann sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändern,
und er ist darüber hinaus mit vergleichsweise großen
Fertigungstoleranzen beziehungsweise Alterungseffekten behaftet.
Wird daher die Temperatur des Kraftstoffes oder einer Komponente
des Kraftstoffeinspritzsystems oder eine äquivalente Größe
bei der Anpassung der Parameter berücksichtigt, wird das
Ansteuersignal auf besonders effiziente Art und Weise optimiert.
Auch die Spannung einer Spannungsquelle (beispielsweise einer Fahrzeugbatterie),
an die die elektromagnetische Betätigungseinrichtung mindestens
mittelbar angeschlossen ist, oder eine äquivalente Größe,
hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Kraft, die auf das Betätigungselement
der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung ausgeübt
wird, und somit auf dessen Geschwindigkeit. Auch deren Berücksichtigung hilft
daher auf sehr effiziente Weise, das Ansteuersignal zu optimieren.
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Besonders
vorteilhaft ist es ferner, wenn nach Schritt c) in einem Schritt
d) nochmals in einem Adaptionsverfahren jener der beiden Parameter,
der im Schritt c) nicht angepasst wurde, von einem Startwert sukzessive
bis zu einem solchen Endwert verändert wird, bei dem ein
Schließen beziehungsweise Öffnen des Mengensteuerventils
wenigstens mittelbar nicht mehr beziehungsweise gerade erst detektiert
wird, und dass danach dieser Parameter auf der Basis des Endwerts
festgelegt wird. Erfindungsgemäß wird also eine
zweite Adaption durchgeführt. Dieses Verfahren bietet also
ein besonders gutes Ergebnis und stellt sicher, dass die Geschwindigkeit des
Betätigungselements am Anschlag auch wirklich über
die gesamte Lebensdauer der Vorrichtung minimal ist.
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Zur
Erzielung eines nochmals besseren Verfahrensergebnisses können
die Schritte c) und d) wiederholt im Sinne eines iterativen Verfahrens durchgeführt
werden.
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Um
Rechenkapazität zu sparen, können die Schritte
a) bis c) beziehungsweise a) bis d) nur durchgeführt werden,
wenn eine Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb einer Grenzdrehzahl
liegt. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die eingangs
erwähnte Geräuschproblematik im Allgemeinen nur
bei Leerlauf und wenig darüber liegenden Drehzahlen einer
Brennkraftmaschine vorliegt, da nur in diesem Drehzahlbereich das
Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine so niedrig ist,
dass die Anschlaggeräusche des Betätigungselements der
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung überhaupt
eine Rolle spielen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer
vergleichsweise geringen Geschwindigkeit des Betätigungselements.
Dies könnte dazu führen, dass das Betätigungselement
unter Umständen zwar den Anschlag mit einer sehr geringen
Anschlaggeschwindigkeit erreicht, jedoch anschließend aufgrund
einer zu geringen Magnetkraft wieder zurückprellt. Dies könnte
zu einer unerwünschten Unterbrechung der Kraftstoffförderung
führen. Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass die der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung
zugeführte elektrische Energie mindestens in etwa zu jenem
Zeitpunkt erhöht wird, zu dem das Betätigungselement
des Mengensteuerventils an dem Anschlag in Anlage kommt.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems einer
Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe und einem Mengensteuerventil;
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2 einen
teilweisen Schnitt durch das Mengensteuerventil von 1;
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3 eine
schematische Darstellung verschiedener Funktionszustände
der Hochdruckpumpe und des Mengensteuerventils von 1 mit
einem zugehörigen Zeitdiagramm;
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4 drei
Diagramme, in denen eine Ansteuerspannung, eine Bestromung einer
Magnetspule, und ein Hub eines Ventilelements des Mengensteuerventils
von 1 über der Zeit aufgetragen sind, bei
Durchführung eines Verfahrens zur Optimierung des Ansteuersignals;
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5 ein
Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens
zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzsystems von 1;
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6 ein
Flussdiagramm ähnlich 5 einer
zweiten Ausführungsform;
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7 ein
Flussdiagramm ähnlich 5 einer
dritten Ausführungsform.
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Ein
Kraftstoffeinspritzsystem trägt in 1 insgesamt
das Bezugszeichen 10. Es umfasst eine elektrische Kraftstoffpumpe 12,
mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 14 zu einer
Hochdruckpumpe 16 gefördert wird. Die Hochdruckpumpe 16 verdichtet den
Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn weiter
in ein Kraftstoffrail 18. An dieses sind mehrere Injektoren 20 angeschlossen,
die den Kraftstoff in ihnen zugeordnete Brennräume einspritzen.
Der Druck im Kraftstoffrail 18 wird von einem Drucksensor 22 erfasst.
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Bei
der Hochdruckpumpe 16 handelt es sich um eine Kolbenpumpe
mit einem Förderkolben 24, der von einer nicht
gezeigten Nockenwelle in eine Hin- und Herbewegung (Doppelpfeil 26)
versetzt werden kann. Der Förderkolben 24 begrenzt
einen Förderraum 28, der über ein Mengensteuerventil 30 mit dem
Auslass der elektrischen Kraftstoffpumpe 12 verbunden werden
kann. Über ein Auslassventil 32 kann der Förderraum 28 ferner
mit dem Kraftstoffrail 18 verbunden werden.
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Das
Mengensteuerventil 30 umfasst eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 34,
die im bestromten Zustand gegen die Kraft einer Feder 36 arbeitet.
Im stromlosen Zustand ist das Mengensteuerventil 30 offen,
im bestromten Zustand hat es die Funktion eines normalen Einlass-Rückschlagventils.
Der genaue Aufbau des Mengensteuerventils 30 geht aus 2 hervor:
Das
Mengensteuerventil 30 umfasst ein scheibenförmiges
Ventilelement 38, welches von einer Ventilfeder 40 gegen
einen Ventilsitz 42 beaufschlagt wird. Die letztgenannten
drei Elemente bilden das oben erwähnte Einlass-Rückschlagventil.
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Die
elektromagnetische Betätigungseinrichtung 34 umfasst
eine Magnetspule 44, die mit einem Magnetanker 46 eines
Betätigungsstößels 48 zusammenarbeitet.
Die Feder 36 beaufschlagt den Betätigungsstößel 48 bei
stromloser Magnetspule 44 gegen das Ventilelement 38 und
zwingt dieses in seine geöffnete Stellung. Die entsprechende
Endstellung des Betätigungsstößels 48 wird
durch einen ersten Anschlag 50 definiert. Bei bestromter
Magnetspule wird der Betätigungsstößel 48 gegen
die Kraft der Feder 36 vom Ventilelement 38 weg
gegen einen zweiten Anschlag 52 bewegt.
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Die
Hochdruckpumpe 16 und das Mengensteuerventil 30 arbeiten
folgendermaßen (siehe 3):
In 3 ist
oben ein Hub H des Kolbens 34 und darunter eine Bestromung
I der Magnetspule 44 über der Zeit t aufgetragen.
Außerdem ist die Hochdruckpumpe 16 in verschiedenen
Betriebszuständen schematisch gezeigt. Während
eines Saughubs (linke Darstellung in 3) ist die
Magnetspule 44 stromlos, wodurch der Betätigungsstößel 48 durch
die Feder 36 gegen das Ventilelement 38 gedrückt
und dieses in seine geöffnete Stellung bewegt wird. Auf
diese Weise kann Kraftstoff von der elektrischen Kraftstoffpumpe 12 in
den Förderraum 28 strömen. Nach dem Erreichen
des unteren Totpunktes UT beginnt der Förderhub des Förderkolbens 24.
Dies ist in 2 in der Mitte dargestellt.
Die Magnetspule 44 ist weiter stromlos, wodurch das Mengensteuerventil 30 weiterhin
zwangsweise geöffnet ist. Der Kraftstoff wird vom Förderkolben 24 über
das geöffnete Mengensteuerventil 30 zur elektrischen
Kraftstoffpumpe 12 hin ausgestoßen. Das Auslassventil 32 bleibt
geschlossen. Eine Förderung in das Kraftstoffrail 18 findet
nicht statt.
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Zu
einem Zeitpunkt t1 wird die Magnetspule bestromt,
wodurch der Betätigungsstößel 48 am
Ventilelement 38 weggezogen wird. Am Ende der Bewegung
kommt der Betätigungsstößel 48 mit
dem zweiten Anschlag 52 in Anlage (2). Dabei
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in 3 der
Verlauf der Bestromung der Magnetspule 44 nur schematisch
dargestellt ist. Wie weiter unten noch ausgeführt werden
wird, ist der tatsächliche Spulenstrom nicht konstant,
sondern aufgrund von Gegeninduktionseffekten unter Umständen
abfallend. Bei einer pulsweitenmodulierten Ansteuerspannung ist
darüber hinaus der Spulenstrom wellen- beziehungsweise
zackenförmig.
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Aufgrund
des Drucks im Förderraum 28 legt sich das Ventilelement 38 an
den Ventilsitz 42 an, das Mengensteuerventil 30 ist
also geschlossen. Nun kann sich im Förderraum 28 ein
Druck aufbauen, der zu einem Öffnen des Auslassventils 32 und
zu einer Förderung in das Kraftstoffrail 18 führt.
Dieser Vorgang ist in 3 ganz rechts dargestellt. Kurz
nach dem Erreichen des oberen Totpunktes OT des Förderkolbens 24 wird
die Bestromung der Magnetspule 44 beendet, wodurch das
Mengensteuerventil 30 wieder in seine zwangsweise geöffnete
Position gelangt. Durch eine Variation des Zeitpunktes t1 wird die von der Hochdruckpumpe 16 zum
Kraftstoffrail 18 geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst.
Der Zeitpunkt t1 wird von einer Steuer-
und Regeleinrichtung 54 (1) so festgelegt,
dass ein Istdruck im Kraftstoffrail 18 möglichst
genau einem Solldruck entspricht. Hierzu werden in der Steuer- und
Regeleinrichtung 54 vom Drucksensor 22 gelieferte
Signale verarbeitet.
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Um
das Anschlaggeräusch des Betätigungsstößels 48 dann,
wenn dieser bei einer Bestromung am zweiten Anschlag 52 anschlägt,
zu reduzieren, wird vorliegend ein Verfahren angewendet, mit dem die
Geschwindigkeit, mit der sich der Betätigungsstößel 48 gegen
den zweiten Anschlag 52 bewegt, möglichst gering
gehalten wird. Zu diesem Verfahren gehört zunächst
ein erstes Adaptionsverfahren, welches nun unter Bezugnahme auf 4 erläutert
wird:
In 4 ist im oberen Diagramm der
Verlauf einer Ansteuerspannung U über der Zeit t aufgetragen,
die an der Magnetspule 44 angelegt wird. Man erkennt, dass
diese Ansteuerspannung U getaktet ist im Sinne einer Pulsweitenmodulation.
Das mittlere Diagramm von 4 zeigt
den entsprechenden Spulenstrom I, dessen Höhe sich aus
dem Tastverhältnis des Spannungssignals U ergibt. Im unteren
Diagramm von 4 ist der entsprechende Hub
H des Betätigungsstößels 48 über
der Zeit dargestellt.
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Man
erkennt aus 4, dass das Spannungssignal
U und der sich hieraus ergebende Spulenstrom I zunächst
einen sogenannten ”Anzugsimpuls” 56 aufweist.
Dieser dient dazu, die auf den Magnetanker 46 wirkende
Magnetkraft möglichst schnell aufzubauen. An den Anzugsimpuls 56 schließt
sich eine Haltephase 58 an, deren effektive Ansteuerspannung
U durch das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Spannungssignals
definiert wird. Entsprechend ergibt sich ein Spulenstrom I, der
in 4 mit dem Bezugszeichen 60a bezeichnet
ist. Die entsprechende Hubkurve H ist mit 62a bezeichnet.
Man erkennt, dass aufgrund der Bewegung des Betätigungsstößels 48 und
des mit diesem gekoppelten Magnetankers 46 in der Magnetspule 44 eine
Gegeninduktion erzeugt wird, die vorliegend zu einer Reduzierung
des effektiven Spulenstroms I führt. Die Kurven 60a und 62a gelten
für ein erstes Arbeitsspiel der Hochdruckpumpe 16,
wobei ein Arbeitsspiel aus einem Saughub und einem Förderhub
besteht.
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Bei
einem nachfolgenden Arbeitsspiel wird das Tastverhältnis
des pulsweitenmodulierten Spannungssignals U während der
Haltephase 58 so eingestellt, dass sich eine niedrigere
effektive Bestromung I der Magnetspule 44 ergibt, entsprechend
einer Kurve 60b in 4. In der
Folge ergibt sich eine verzögerte Bewegung des Betätigungsstößels 48, entsprechend
der Kurve 62b. Das Tastverhältnis wird nun sukzessive
weiter verändert, so dass der effektive Spulenstrom I weiter
sinkt. Bei einem in 4 nicht gezeigten Spulenstrom
I, entsprechend einem ”Grenz-Tastverhältnis”,
wird der Betätigungsstößel 48 nicht
mehr ausreichend vom Ventilelement 38 wegbewegt, das Mengensteuerventil 30 bleibt
also geöffnet. Es findet somit keine Förderung
von Kraftstoff in das Kraftstoffrail statt. Dies wiederum führt aufgrund
des Kraftstoffabflusses mittels der Injektoren 20 aus dem
Kraftstoffrail 18 zu einem starken Druckabfall im Kraftstoffrail 18,
also zu einer starken und plötzlichen Abweichung des Istdrucks
im Kraftstoffrail 18 vom Solldruck, was vom Steuer- und
Regelgerät 54 erkannt wird. Mit diesem Adaptionsverfahren
kann also jenes Tastverhältnis ermittelt werden, bei dem
das Mengensteuerventil 30 gerade nicht mehr beziehungsweise
gerade noch öffnet.
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Dieses
auch als Endwert bezeichnete Grenz-Tastverhältnis wird
zur Charakterisierung der Effizienz der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 34 verwendet.
Ein Mengensteuerventil 30 mit einer effizienteren elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung 34 weist nämlich
einen niedrigeren Endwert auf als ein Mengensteuerventil 30 mit
einer ineffizienteren elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 34.
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Nun
wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Anzugsimpuls 56 angepasst.
Hierzu wird eine durch einen (nicht gezeigten) Sensor ermittelte
Temperatur einer Komponente des Kraftstoffeinspritzsystems sowie
eine Spannung einer Spannungsquelle (beispielsweise Fahrzeugbatterie,
nicht dargestellt), an die die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 34 angeschlossen
ist, in ein für einen bestimmten Endwert des vorher bestimmten
Tastverhältnisses (”Norm-Taktverhältnis”)
geltenden Kennfeld eingespeist. Es ergibt sich eine Dauer des Anzugsimpulses 56 für
dieses spezifische Tastverhältnis. Weicht der Endwert des
in der ersten Adaption ermittelten Tastverhältnisses von
dem Norm-Tastverhältnis ab, wird dies durch einen entsprechenden
Korrekturfaktor berücksichtigt. Auf diese Weise erhält
man eine angepasste Dauer des Anzugsimpulses 56. Dies ist in 4 im
oberen Diagramm durch einen gestrichelten Verlauf des Spannungssignals
U dargestellt, in dem mittleren Diagramm von 4 durch
einen Spulenstrom I mit dem Bezugszeichen 60c. Es ergibt
sich eine entsprechende Hubkurve 62c. Durch das vorgestellte
Verfahren werden also sowohl die Länge des Anzugsimpulses 56 als
auch das Tastverhältnis während der Haltephase 58 so
optimiert, dass die Anschlaggeschwindigkeit des Betätigungsstößels 48 am
zweiten Anschlag 52 minimal ist.
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Zur
weiteren Optimierung wird bei dem hier vorgestellten Verfahren nochmals,
also nunmehr auf der Basis der angepassten Dauer des Anzugsimpulses 56,
das oben erwähnte und beschriebene Adaptionsverfahren zur
Optimierung des Tastverhältnisses während der
Haltephase 58 durchgeführt. Das soeben beschriebene
Verfahren ist als Flussdiagramm in 5 gezeigt.
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Danach
wird zunächst in 64 das erste Adaptionsverfahren
durchgeführt unter Überwachung des Istdrucks Pr
im Kraftstoffrail 18 im Block 66. Dann wird in 68 die
Dauer dtA Anzugsimpulses 56 als
Funktion einer Temperatur T, einer Spannung UB einer Spannungsquelle,
und des in 64 ermittelten Tastverhältnisses TV
angepasst, wobei die Versorgungsspannung UB der
Spannungsquelle und die Temperatur T in 70 bereitgestellt
werden. Unter Verwendung der so erhaltenen Dauer dtA des
Anzugsimpulses 56 wird nun in 72 eine zweite Adaption
des Tastverhältnisses TV durchgeführt, unter Überwachung
des in 66 bereitgestellten Systemdrucks P. Die Vorgehensweise
bei dieser Adaption in 72 ist die gleiche wie in 64 beziehungsweise
weiter oben im Zusammenhang mit 4 beschrieben.
In 72 wird also jener Parameter des Ansteuersignals U beziehungsweise
I adaptiert, der in dem vorhergehenden Anpassungsschritt 68 nicht
angepasst wurde, sondern dort als Eingangsgröße
diente. In 74 erhält man eine unter den gegebenen
Randbedingungen minimale Anschlaggeschwindigkeit.
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Eine
alternative Ausführungsform eines Verfahrens zur Optimierung
der Parameter des Ansteuersignals U beziehungsweise I der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung 34 wird nun unter Bezugnahme
auf 6 erläutert. Dabei gilt hier wie nachfolgend,
dass solche Elemente, Bereiche und Funktionsblöcken, die äquivalente
Funktionen aufweisen zu Elementen, Bereichen und Funktionsblöcken,
die bereits in Zusammenhang mit vorhergehenden Figuren erläutert
wurden, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im
Detail beschrieben sind.
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Bei
dem in 6 gezeigten Verfahren sind die Eingangs- und Ausgangsgrößen
der beiden Funktionsblöcke 68 und 72 vertauscht.
Dies bedeutet, dass im Block 68 das Tastverhältnis
TV in der Haltephase 58 unter Berücksichtigung
der Temperatur T und der Versorgungsspannung UB angepasst wird,
und dass dieses angepasste Tastverhältnis TV dann in den
Adaptionsblock 72 eingespeist wird, in dem die Dauer dtA des Anzugsimpulses 56 adaptiert wird.
Hierzu wird die Dauer dtA des Anzugsimpulses 56 von
einem Startwert sukzessive, also von einem Arbeitsspiel zu einem
danach stattfindenden Arbeitsspiel, bis zu einem solchen Endwert
verändert, bei dem ein Schließen des Mengensteuerventils 30 durch
die Überwachung des Drucks Pr im
Kraftstoffrail im Block 66 nicht mehr detektiert wird.
Auf der Basis dieses Endwerts wird dann die Dauer dtA des
Anzugsimpulses 56 festgelegt, beispielsweise aus dem Endwert
zuzüglich eines Sicherheitsabstandes. Mit dem in 68 angepassten
Tastverhältnis TV und der in 72 adaptierten Dauer
dtA des Anzugsimpulses 56 ist das
Ansteuersignal U der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung
so definiert, dass ein minimales Geräusch beim Anziehen
des Magnetankers 46 und dem sich hieraus ergebenden Anschlagen
des Betätigungsstößels 48 am
zweiten Anschlag 52 erreicht wird.
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Eine
nochmals alternative Ausführungsform zeigt 7.
Diese unterscheidet sich von den Ausführungsformen der 5 und 6 dadurch,
dass die Schritte 68 und 72 mehrfach abwechselnd
im Sinne eines iterativen Verfahrens durchgeführt werden. Eine
Anpassung in einem Block 68i mit
i = 1, 2, 3, ... wird also immer im Wechsel mit einer Adaption 72i mit i = 1, 2, 3, ... durchgeführt.
Wird in 68i die Dauer des Anzugsimpuls 56 angepasst,
erfolgt in 72i eine Adaption des
Tastverhältnisses. Wird dagegen in 68i das
Tastverhältnis angepasst, erfolgt in 72i eine
Adaption der Dauer des Anzugsimpulses 56. Die Iteration
kann beendet werden, wenn die Änderungen des Tastverhältnisses
beziehungsweise der Dauer des Anzugsimpulses 56 ein bestimmtes
Maß unterschreiten. Auch andere Konvergenzkriterien kommen
in Frage. Sie können sich aus vorangegangenen Adaptionsergebnissen
und/oder bekannten Kennfelddaten berechnen.
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Die
oben im Zusammenhang mit den 5 bis 7 beschriebenen
Verfahrensschritte sind in der Steuer- und Regeleinrichtung 54 so
implementiert, dass sie oberhalb einer bestimmten Drehzahl einer
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder einer Antriebswelle der
Hochdruckpumpe 16 nicht durchgeführt werden. Vorteilhafterweise
werden die besagten Verfahrensschritte nur in einem solchen Betrieb
der Brennkraftmaschine durchgeführt, bei dem die Drehzahl
vergleichsweise niedrig ist, beispielweise im Bereich des Leerlaufs
liegt.
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Durch
die oben genannten Adaptionen in 64 und 72 werden
vergleichsweise geringe Tastverhältnisse während
der Haltephase 58 realisiert. Dies könnte ohne
Gegenmaßnahmen dazu führen, dass der Betätigungsstößel 48 zwar
an dem zweiten Anschlag 52 in Anlage kommt, dies jedoch
mit einer so geringen Geschwindigkeit, dass er wegen der sehr geringen
Magnetkraft wieder zurückprellt. In einem solchen Fall
würde das Mengensteuerventil 30 nicht schließen,
die Hochdruckpumpe 16 würde also nicht fördern.
Um diesen Fehlerfall zu vermeiden, wird bei dem vorliegenden Verfahren
das Tastverhältnis während der Haltephase 58 zu
einem vorab berechneten Zeitpunkt des Kontakts des Betätigungsstößels 48 mit
dem zweiten Anschlag 52 (Zeitpunkt t2 in 4) erhöht,
wodurch die auf den Magnetanker 46 wirkende Kraft verstärkt
und ein Wiederabheben des Betätigungsstößels 48 vom
zweiten Anschlag 52 verhindert wird. Das Tastverhältnis
des pulsweitenmodulierten Spannungssignals U wird also während
der Haltephase 58 umgeschaltet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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