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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1, sowie ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium und eine
Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Patentansprüchen.
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Magnetisch
betriebene Kraftstoff-Einspritzventile für Brennkraftmaschinen
sind vom Markt her bekannt. Darüber hinaus sind verschiedene
Methoden bekannt, einen Öffnungszeitpunkt oder einen Hubanschlagszeitpunkt
eines Magnetventils aus dem Spulenstrom, der Spulenspannung oder
durch eine Auswertung des Zusammenwirkens beider Größen
zu ermitteln. Die
DE
36 09 599 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der
Entregungszeit von elektromagnetischen Ventilen bei Brennkraftmaschinen,
wobei ein Erregungsstrom ausgehend von einem hohen Haltestromwert
für eine bestimmte Zeitdauer nicht auf Null oder sogar
einen negativen Wert, sondern auf einen im positiven Bereich unterhalb
des Haltestroms liegenden Wert abgesenkt wird. Aufgrund der dadurch
im Erregungskreis entstehenden Strom- und/oder Spannungswerte können
ein Öffnungsanfang und ein Öffnungsende der Ventilnadel des
elektromagnetischen Ventils besonders genau ermittelt werden. Die
DE 38 43 138 C2 beschreibt eine
Vorrichtung zur Steuerung eines eine Erregerwicklung und einen bewegbaren
Anker aufweisenden elektromagnetischen Schaltorgans, mit einem ersten
Zeitglied, durch welches der an die Erregerwicklung abgegebene Strom
oder die angelegte Spannung erst nach einer Zeitspanne nach der
Initialisierung eines Schaltvorgangs einer Regelung unterworfen
wird. Solche und ähnliche Methoden setzen voraus, dass
in einem Zeitintervall, in dem der zu detektierende Zeitpunkt liegt,
eine konstante und genau bekannte Spannung an der Spule des Magnetventils
anliegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren
nach Anspruch 1 sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, ein Computerprogramm
und ein elektrisches Speichermedium nach den nebengeordneten Ansprüchen
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen
angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich
ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen,
wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen
Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können,
ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist es, dass der Öffnungszeitpunkt
bzw. die Abhebeverzögerung eines magnetisch betätigten
Kraftstoff-Einspritzventils (Magnetventil) aus ohnehin erfassten
und ermittelten Größen ermittelt wird, welche
beispielsweise in einem Steuergerät bereits hinterlegt
sind. Dies gestattet einen präziseren Betrieb und damit
letztlich die Einsparung von Kraftstoff und die Reduktion von Emissionen.
Betroffen sind beispielsweise Größen, Kennlinien
oder Kennfelder, welche für eine Schließzeitpunktbestimmung
vorliegen.
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In
einem ersten Schritt (a) des Verfahrens wird eine maximale Ansteuerdauer
des Kraftstoff-Einspritzventils ermittelt, bei der gerade noch kein
Kraftstoff abgesetzt wird, das Ventilelement mit seinem sitzseitigen
Ende also gerade noch nicht vom Ventilsitz abhebt. Weiterhin wird
in einem Schritt (b) eine maximale Öffnungsdauer des Kraftstoff-Einspritzventils
ermittelt, bei welcher ebenfalls gerade noch kein Kraftstoff abgesetzt
wird. Dieser scheinbare Widerspruch resultiert daher, dass das ankerseitige
Ende des Ventilelements, an dem das Öffnen und Schließen
detektiert wird, sich beispielsweise aufgrund der Elastizität
des Ventilelements und des Ventilsitzes bewegt, ohne dass das sitzseitige
Ende abhebt. In einem dritten Schritt (c) wird für die
Fälle (a) und (b) eine Schließdauer ermittelt.
Ein vierter Schritt (d) ermittelt eine Abhebeverzögerung
aus den Ergebnissen der voran gegangenen Schritte.
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Ein
Ansteuervorgang zum Öffnen eines Kraftstoff-Einspritzventils
folgt üblicherweise einem bestimmten Schema. Zu einem ersten
Zeitpunkt beginnt eine Ansteuerung des Magnetventils. Nach Ablauf
einer Abhebeverzögerung beginnt ein Anker des Magnetventils
einen Öffnungshub. Dieser Öffnungshub wird durch
einen Hubanschlag begrenzt. Danach bleibt das Ventil für
eine bestimmte Zeit geöffnet, wobei nach Wegfall der Ansteuerung
ein Schließvorgang des Magnetventils beginnt. Dieser Schließvorgang
ist durch eine Schließdauer gekennzeichnet. Nach Ablauf
der Schließdauer ist das Kraftstoff-Einspritzventil wieder
vollständig geschlossen. Definiert man eine Abhebeverzögerung
als tan tot, eine Ansteuerungsdauer als
ti, eine Magnetventil-Öffnungsdauer als
Top und eine Schließdauer als tab, so kann eine Gleichung angegeben werden: Top = ti – tan tot + tab
Gleichung (1)
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Also
ergibt sich die Öffnungsdauer des Magnetventils aus der
Ansteuerdauer abzüglich der Abhebeverzögerung
und zuzüglich der Schließdauer. Mit dieser Gleichung
sind die wesentlichen, eine Bewegung des Kraftstoff-Einspritzventils
bestimmenden Größen festgelegt.
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Weiterhin
kann ein Zusammenhang zwischen der Schließdauer und der
Ansteuerdauer des Magnetventils benutzt werden. Dieser kann in einem Kennlinienfeld
(Kennfeld) einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine
abgelegt sein. Vorzugsweise ist ein solches Kennfeld mit einem Kraftstoffdruck
oder einer Ventilzählnummer parametriert. Fallweise kann
es ausreichend sein, nur ein ventilindividuelles Minimum der Schließdauer
und die diesem Minimum entsprechende Ansteuerdauer zu ermitteln,
abzuspeichern und/oder auszulesen.
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Ergänzend
wird zur Durchführung des Verfahrens ein Zusammenhang zwischen
einer Ansteuerdauer und einer abgesetzten Kraftstoffmenge herangezogen.
Auch dieser Zusammenhang kann durch Kraftstoffdrücke oder
Ventilzählnummern parametriert sein. Eine wichtige Größe
dieses Kennfeldes ist die maximale Ansteuerdauer, bei welcher gerade noch
kein Kraftstoff abgesetzt wird. Fallweise kann es ausreichend sein,
nur diese maximale Ansteuerdauer zu ermitteln, abzuspeichern und/oder
auszulesen, wobei gegebenenfalls Parameter zu berücksichtigen
sind.
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Ein
weiterer benötigter Zusammenhang besteht in der Abhängigkeit
der abgesetzten Kraftstoffmenge von der Öffnungsdauer (Flugdauer)
des Kraftstoff-Einspritzventils. Ebenfalls ist hier eine maximale Öffnungsdauer
des Kraftstoff-Einspritzventils wichtig, bei der gerade noch kein
Kraftstoff absetzt wird (Nullmenge). Der benötigte Zusammenhang
kann in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine
hinterlegt sein. Fallweise kann es ausreichend sein, nur diese maximale Öffnungsdauer
zu ermitteln, abzuspeichern und/oder auszulesen, wobei gegebenenfalls
Parameter zu berücksichtigen sind, wie etwa der Kraftstoffdruck.
Aufgrund von elastischen Effekten im Zusammenwirken der Funktionselemente
des Einspritzventils kann auch bei einer Nullmenge des Kraftstoffs
noch eine endliche Schließverzugszeit beziehungsweise Ansteuerdauer definiert
und ermittelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren weist als weiteren
Vorteil auf, dass die üblicherweise zu Beginn einer Ansteuerung
des Kraftstoff-Einspritzventils häufigen Schaltvorgänge
einer Magnetventil-Endstufe die Durchführung der Verfahrensschritte
nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigen.
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Das
Verfahren arbeitet genauer, wenn mindestens eine der Größen
in den Schritten (a) bis (c) abhängig von einer aktuellen
Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, insbesondere
einem Kraftstoffdruck und/oder einer Kraftstofftemperatur ermittelt wird.
Das Verhalten des Kraftstoff-Einspritzventils kann nämlich
durch die Berücksichtigung dieser Größen
noch genauer beschrieben werden. Diese Größen
können beispielsweise als Parameter eines Kennfeldes verwendet
werden, welches in einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine
abgelegt ist.
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Ein
wichtiger Verfahrensschritt besteht darin, die Abhebeverzögerung
zu ermitteln, indem von der im Schritt (a) erfassten Größe
die im Schritt (b) erfasste Größe subtrahiert
und die im Schritt (c) erfasste Größe addiert
wird. Diese Rechenvorschrift erhält man, wenn man die zuvor
beschriebene Gleichung (1) umformt und die ermittelten übrigen
Größen darauf anwendet. Beispielsweise ist der
sogenannte ”Kleinstmengenbereich” von besonderer
Bedeutung, bei dem quasi nichts mehr eingespritzt wird. Dies wird
in der Gleichung (2) durch die angefügten Indizes ”0” dargestellt. tan tot = ti0 – Top0 + tab0
Gleichung (2)
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Das
erfindungsgemäße Verfahren lässt sich noch
besser anpassen, wenn im Schritt (b) die Öffnungsdauer
und/oder im Schritt (c) die Schließdauer aus einer Kennlinie
oder einem Kennfeld ermittelt wird. Damit wird es auf eine einfache
Weise möglich, Betriebswerte oder Parameter der Brennkraftmaschine
mit zur Berechnung der Abhebeverzögerung heranzuziehen.
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Das
Verfahren arbeitet besser, wenn die maximale Ansteuerdauer im Schritt
(a) in einer Betriebsart des Kraftstoff-Einspritzventils ermittelt
wird, in der dieses während eines Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine
mehrere einzelne Einspritzungen absetzt (Mehrfacheinspritzbetrieb),
wobei die Ansteuerdauer einer der Einspritzungen von einem Arbeitstakt
zum anderen zur Ermittlung der maximalen Ansteuerdauer variiert
und die Ansteuerdauer mindestens einer anderen Einspritzung des
selben Arbeitstakts so variiert wird, dass sich das Drehmoment und/oder
das Abgas nicht ändert. Die Ermittlung der Schließdauer in
Abhängigkeit von der Ansteuerdauer kann dadurch vorteilhaft
momenten- und abgasneutral durchgeführt werden, da beim
Mehrfacheinspritzbetrieb die Ermittlung bei einer der Einspritzungen
erfolgen kann, wobei die Ansteuerdauer der übrigen Einspritzungen
entsprechend angepasst wird. Damit ändern sich weder das
Drehmoment der Brennkraftmaschine noch die Abgaswerte.
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Möglich
ist auch, dass die Einspritzung zur Ermittlung der maximalen Ansteuerdauer
eine zusätzliche Einspritzung während eines Volllastbetriebs der
Brennkraftmaschine ist. Eine solche Einspritzung ist ebenfalls im
Wesentlichen drehmomentneutral, so dass der Betrieb der Brennkraftmaschine
durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht gestört
wird.
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Als
Alternative wird vorgeschlagen, dass die maximale Ansteuerdauer
in einem Schubbetrieb mit einem späten Zündzeitpunkt
der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Schubbetrieb liegt im normalen
Betrieb häufig vor, so dass das Verfahren vergleichsweise häufig
durchgeführt werden kann. Ein später Zündzeitpunkt
führt zu einer drehmomentarmen Verbrennung, so dass der
Schubbetrieb kaum gestört wird. Auch hat dies den Vorteil,
dass bei der Ermittlung der Größen oder Kennfelder,
der Druck des Kraftstoffs als ein Parameter auf einfache Weise berücksichtigt werden
kann, weil der Druck dabei in vergleichsweise weiten Grenzen veränderbar
ist.
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Sowohl
bei der zusätzlichen Einspritzung während des
Volllastbetriebs der Brennkraftmaschine, als auch im Schubbetrieb
mit einem späten Zündzeitpunkt kann die Ventilzählnummer
ebenfalls als ein Parameter des Kennfeldes berücksichtigt
werden.
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Die
Genauigkeit des Verfahrens wird erhöht, wenn die maximale Öffnungsdauer,
die maximale Ansteuerdauer und/oder die Schließdauer im
Betrieb immer wieder für jedes Kraftstoff-Einspritzventil
für unterschiedliche Kraftstoffdrücke ermittelt,
hieraus Kennlinien und/oder Kennfelder erstellt und diese zur Verwendung
im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine abgespeichert werden. Der
Vorteil ist, dass auf diese Weise alle für eine Durchführung
des Verfahrens wichtigen Größen und Parameter
beständig aktualisiert werden können, wodurch
sich der Nutzen des Verfahrens erhöht.
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Nachfolgend
werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung
zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Schema eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine;
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2 eine
schematische Darstellung eines Magnetventils des Kraftstoffsystems
von 1;
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3 zwei
Zeitdiagramme eines Ansteuersignals und einer Bewegung einer Ventilnadel
beziehungsweise Ventilelements des Magnetventils von 2;
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4 ein
Diagramm, in dem eine Schließdauer über einer
Ansteuerdauer für verschiedene Magnetventile des in 2 dargestellten
Typs aufgetragen ist;
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5 ein
Diagramm, in dem eine abgegebene Kraftstoffmenge über der
Ansteuerdauer für verschiedene Magnetventile des in 2 dargestellten Typs
aufgetragen ist;
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6 ein
Diagramm, in dem eine abgegebene Kraftstoffmenge über einer
Flugdauer für das Magnetventil von 2 aufgetragen
ist; und
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7 ein
Flussdiagramm für einen Ablauf des Verfahrens.
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Es
werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen
in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen
die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt
ein vereinfachtes Schema eines Kraftstoffsystems 11 einer
Brennkraftmaschine 10 mit vorliegend vier Zylindern 12 und
zugehörigen elektromagnetisch betätigten Einspritzventilen 14 (”Magnetventil”)
zur Einspritzung von Kraftstoff, die entsprechend den Zylindern
der Brennkraftmaschine 10 mit den Indizes a bis d versehen
sind, bei allgemeiner Bezugnahme nachfolgend aber ohne Indizes bezeichnet
werden. Die Einspritzventile 14 weisen je ein (in der 1 nicht
sichtbares) elektromagnetisch betätigtes Ventilelement 15 (vgl. 2)
auf. Oberhalb der Einspritzventile 14 ist ein Common-Rail-Block 16 dargestellt,
der aus einer Hochdruckleitung 18 mit Kraftstoff gespeist
und von einem Drucksensor 20 überwacht wird. Die
Brennkraftmaschine 10 ist entweder als ein Benzinmotor
oder als ein Dieselmotor ausgeführt. Im rechten oberen
Teil der 1 ist eine Steuer- und/oder
Regeleinrichtung 22 zusammen mit angedeuteten abgehenden
und ankommenden Steuerleitungen dargestellt, sowie ein darin enthaltenes
elektrisches Speichermedium 24 und ein Computerprogramm 26.
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Im
Betrieb speist eine (nicht dargestellte) Kraftstoffpumpe den Common-Rail-Block 16 über
die Hochdruckleitung 18, wobei der Drucksensor 20 den aktuellen
Druck über eine angedeutete Signalleitung zur Steuer- und/oder
Regeleinrichtung 22 meldet. Die vier Einspritzventile 14 setzen
abhängig von einem Ansteuersignal eine bestimmte Kraftstoffmenge in
die Zylinder 12 ab.
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2 zeigt
schematisch einige Elemente eines Einspritzventils 14 zur
Kraftstoff-Direkteinspritzung einer Brennkraftmaschine 10.
In 2 ist das Einspritzventil 14 geschlossen
gezeigt. Dargestellt ist ein Elektromagnet 113 mit einer
Ankerwicklung 112 und einem Anker 114, der bei
einer Bestromung in die Ankerwicklung 112 gezogen wird.
Die Bewegung des Ankers 114 ist durch einen Ruhesitz 116 sowie einen
Ankeranschlag 118 begrenzt. Bei geschlossenem Einspritzventil 14 liegt
der Anker 114 auf dem Ruhesitz 116 auf. Durch
eine axiale Bohrung im Anker 114 ist eine Ventilnadel 120 geführt,
welche an ihrem in der Zeichnung oberen Ende fest mit einem scheibenförmigen
Teller 122 verbunden ist. Auf den Teller 122 wirkt
eine Schraubenfeder 124 ein und beaufschlagt die Ventilnadel 120 somit
in Schließrichtung. Die Ventilnadel 120, der Teller 122 und
gegebenenfalls der Anker 114 bilden zusammen das Ventilelement 15.
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Am
in der Zeichnung unteren Ende des Einspritzventils 14 ist
ein Ventilsitz 126 angeordnet. Eine Auslassöffnung 128 ist
bei auf dem Ventilsitz 126 aufliegender Ventilnadel 120 verschlossen
und bei abgehobener Ventilnadel 120 geöffnet (nicht
dargestellt). Sonstige Elemente des Einspritzventils 14,
wie zum Beispiel Kraftstoffkanäle, sind nicht mit dargestellt.
Alle Bewegungen geschehen in einer auf die 2 bezogenen
vertikalen Richtung.
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3 erläutert
einen typischen Zusammenhang dynamischer Größen
des Einspritzventils. Dazu zeigt die 3 zwei übereinander
liegende Diagramme. Beide weisen einen gleichen, nicht skalierten Zeitmaßstab
in der Abszisse auf. In dem oberen Diagramm ist ein Ansteuersignal 35 des
Magnetventils dargestellt, beispielsweise um einen Ansteuerstrom ein-
bzw. auszuschalten. Die Differenz zwischen einem Beginn 36 und
einem Ende 38 des Ansteuersignals 35 wird als
die Ansteuerdauer 28 bezeichnet. Vorliegend in der 3 gilt
die Ansteuerung des Einspritzventils 14 durch das Ansteuersignal 35 als
aktiv, wenn der Kurvenverlauf im oberen Diagramm die Abszisse berührt.
In dem übrigen Bereich des oberen Diagramms gilt die Ansteuerung
als inaktiv.
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In
dem unteren Diagramm ist dazu passend ein Zeitverlauf der Hubbewegung 40 (”Nadelhub”) des
elektromagnetisch betätigten Ventilelements 15, beziehungsweise
dessen Ventilnadel 120 und Tellers 122 dargestellt.
Nach dem Beginn 36 des Ansteuersignals 35 bleibt
das Ventilelement 15 des Einspritzventils 14 zunächst
in Ruhe. Nach Ablauf der physikalisch bedingten Abhebeverzögerung 32 nimmt
der Anker 114 die Ventilnadel 120 und den Teller 122 des Ventilelements 15 mit
einer steilen Rampe in Richtung auf einen Hubanschlag 42 mit.
Der Hubanschlag 42 ist durch eine waagerechte, gestrichelte
Linie markiert und entspricht einem durch den Ankeranschlag 118 verursachten
Bewegungsende des Ankers 114. Zu einem Zeitpunkt 44 wird
der Hubanschlag 42 erreicht und beibehalten, bis ab dem
Zeitpunkt 38 das Ansteuersignal 35 wieder in den
inaktiven Zustand zurückkehrt. Danach beginnt ein Schließvorgang
des Einspritzventils 14. Der Schließvorgang ist
gekennzeichnet durch einen Abfall des Ventilelements 15 von
dem Hubanschlag 42, wobei zugleich der Anker 114 mitgeführt
wird. Das Ventilelement 15 beginnt jedoch erst nach einer
gewissen Schließverzugszeit 45 nach dem Ende des
Ansteuersignals 35 zu schließen. Zu einem Zeitpunkt 46 ist
der Schließvorgang abgeschlossen, wobei der Anker 114 wieder
in seine Ruhelage am Ruhesitz 116, sowie die Ventilnadel 120 wieder
in den Ventilsitz 126 zurückfällt. Der
Zeitraum zwischen Ende der Ansteuerung und dem Ende der Schließbewegung
des Ventilelements 15 wird als Schließdauer 34 bezeichnet.
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Man
erkennt, wie die Bewegung des Ventilelements 15, beziehungsweise
der Ventilnadel 120, der in dem oberen Diagramm dargestellten
Ansteuerung jeweils nur verzögert folgen. Dies gilt für
den Beginn 48 des Öffnungsvorgangs, indem die
Abhebeverzögerung 32 eine Totzeit der Ankerbewegung
beziehungsweise der Bewegung des Ventilelements 15 darstellt.
Erst danach erfolgt ein vergleichsweise steiler Anstieg über
die Rampe in Richtung auf den Hubanschlag 42. Ebenso setzt
der Schließvorgang des Ventilelements 15 um die
Schließverzugszeit 45 verzögert ein.
Weiterhin ergibt sich aus den Diagrammen der 3, dass
eine durch die Differenz der Zeitpunkte 48 und 46 bestimmte Öffnungsdauer 30 des
Einspritzventils 14 nur näherungsweise mit der Ansteuerdauer 28 übereinstimmt.
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4 beschreibt
einen Verlauf der Schließdauer 34 über
der Ansteuerdauer 28 für verschiedene Einspritzventile
des gleichen Typs, zeigt also die fertigungs- und toleranzbedingten
Streuungen. Dargestellt ist dieser funktionale Zusammenhang also beispielsweise
für die drei Einspritzventile 14a, 14b und 14c der 1 als
ein Kennfeld 49. Für die Einspritzventile 14 ist
jeweils eine Kurve gezeigt. Der Kraftstoffdruck ist für
alle drei Kurven konstant und beträgt beispielsweise 40
bar.
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Im
unteren Teil der 4 ist beispielhaft für das
Einspritzventil 14c ein ventilindividuelles Minimum 52 (hier
als tabmin bezeichnet und für die
Kurve 14c vorliegend etwa 0,24 ms (Millisekunden) betragend)
zusammen mit der zugehörigen Ansteuerdauer 28 (hier
als ti(tabmin) bezeichnet und für
die Kurve 14c vorliegend etwa 0,21 ms betragend) bezeichnet.
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Insbesondere
ist zu erkennen, wie das vorliegende Minimum 52 der Schließdauer 34 über
der Ansteuerdauer 28 zwischen den drei dargestellten Ventilelementen 14 streut.
Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, den vorliegenden Zusammenhang
der Schließdauer 34 und der Ansteuerdauer 28 unter
anderem mit der Ventil-Zählnummer 14a, 14b und 14c zu
parametrieren. Weitere geeignete Parameter sind beispielsweise der
Kraftstoffdruck.
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5 stellt
einen funktionalen Zusammenhang zwischen der Ansteuerdauer 28 und
einer von den Einspritzventilen 14 abgesetzten Kraftstoffmenge 56 wiederum
für die Einspritzventile 14a bis 14c dar.
Das Diagramm der 5 weist also vorliegend eine
Mengenkennlinie im Kleinstmengenbereich aus, und gilt allgemein
für einen bestimmten Druck.
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Man
erkennt, wie mit einer zunehmenden Ansteuerdauer 28 die
abgesetzte Kraftstoffmenge 56 jeweils zunimmt. Dabei ergibt
sich ein Wert Null der Kraftstoffmengen 56 jedoch nicht
im Koordinatenursprung, sondern bei endlichen Ansteuerdauern 28 von
vorliegend beispielhaft 0,210 ms (Millisekunden) und 0,220 ms an
den mit Pfeilen 58 bezeichneten Stellen. Vergleicht man
das Diagramm der 5 mit dem zuvor erläuterten
Diagramm der 4, so wird ersichtlich, dass
das ventilindividuelle Minimum der Schließdauer 34 und
das Erreichen einer Nullmenge des abgesetzten Kraftstoffs 56 zumindest
näherungsweise bei derselben Ansteuerdauer vorliegen.
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6 zeigt
eine Kennlinie 60 der abgesetzten Kraftstoffmenge 56 über
der Öffnungsdauer 30 des Einspritzventils 14.
Man erkennt, wie mit einer steigenden Öffnungsdauer 30 des
Einspritzventils 14 die Menge des abgesetzten Kraftstoffs
ansteigt. In einer zu der 5 ähnlichen
Weise beginnt die dargestellte Kurve nicht im Koordinatenursprung,
sondern bei einer endlichen Öffnungsdauer 30 des
Einspritzventils 14. Diese Öffnungsdauer wird
als Top0 bezeichnet und stellt die maximale Öffnungsdauer
des Einspritzventils 14 dar, bei der gerade noch kein Kraftstoff
abgesetzt wird.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm zur Abarbeitung des Verfahrens in einer Steuer-
und/oder Regeleinrichtung 22. Wesentlich sind alle dargestellten Pfade,
wobei die dick gezeichneten Pfeile lediglich die Orientierung erleichtern
sollen. Ausgehend von einem Start-Block 150 im oberen Teil
der 7 wird in einem Block 152 in einem Schritt
(a) eine maximale Ansteuerdauer ti0 des
Kraftstoff-Einspritzventils 14 ermittelt, bei der gerade
noch kein Kraftstoff abgesetzt wird. Dies kann beispielsweise in
einem Schubbetrieb durch sukzessives Erhöhen der Ansteuerdauer
durchgeführt werden, bis ein erster Einfluss auf das Drehmoment
feststellbar ist. Weiterhin wird in einem Block 154 in
einem Schritt (b) eine maximale Öffnungsdauer 30 bzw.
top0 des Kraftstoff-Einspritzventils 14 ermittelt,
bei der ebenfalls gerade noch kein Kraftstoff abgesetzt wird. Diese
ergibt sich beispielsweise aus der Elastizität von Ventilnadel 120 und
Ventilsitz 126 und kann durch die Auswertung des Null-Schnittpunkts
der in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 22 abgelegten,
für alle Ventile unabhängig von toleranzbedingter
Streuung geltenden Kennlinie der Menge über der Öffnungsdauer
ermittelt werden. Der Block 156 repräsentiert
einen Verfahrensschritt (c), in dem für die Fälle
(a) und (b) eine Schließdauer 34 bzw. tab0 ermittelt wird.
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Aus
den Ergebnissen der Schritte (a) bis (c) wird in einem Block 158 eine
Abhebeverzögerung 32 bzw. tan
tot ermittelt, entsprechend einem Schritt (d). Die im Block 158 erzielten
Größen können nachfolgend zum Steuern
und/oder Regeln der Brennkraftmaschine 10 benutzt werden.
Anschließend wird in einer Verzweigung 160 entschieden,
ob die in der 7 dargestellte Prozedur nur
einmalig erfolgt und in einem Ende-Block 162 abgeschlossen
wird, oder ob zurück an den Start-Block 150 verzweigt
wird und die Prozedur mehrmals oder sogar fortlaufend wiederholt
wird.
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Die
Abhebeverzögerung 32 bzw. tan
tot wird im Block 158 ermittelt, indem von der im
Schritt (a) erfassten Größe die im Schritt (b)
erfasste Größe subtrahiert und die im Schritt
(c) erfasste Größe addiert wird. Ergänzend
werden ein Kraftstoffdruck 164 und eine Kraftstofftemperatur 166 in
Blöcken 168 und 170 aufbereitet und können
in die Verfahrensschritte (a) bis (c) mit einbezogen werden. Um
zylinderindividuelle Unterschiede zu berücksichtigen, werden
die in der 7 dargestellten Abläufe
für jedes Einspritzventil 14 der Brennkraftmaschine 10 gesondert
ausgeführt.
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Eine
Verbindung 172 repräsentiert verschiedene bidirektionale
Steuer- und Signalleitungen, mittels derer ein Mehrfacheinspritzbetrieb,
zusätzliche Einspritzungen, ein Volllastbetrieb, ein Schubbetrieb und/oder
ein später Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine 10 berücksichtigt
werden.
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Die
vorliegenden Zeichnungen und Beschreibungen der 1 bis 7 charakterisieren ein
zweigeteiltes Ventilelement 15. Die Ergebnisse sind jedoch
im Wesentlichen auf einteilige Ventilelemente 15 übertragbar,
bei denen die Ventilnadel mit dem Anker fest verbunden ist. Überdies
ist es denkbar, das Verfahren auch auf Magnetventile anzuwenden,
welche in anderen Bereichen als der Kraftstoffeinspritzung eingesetzt
sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3609599
A1 [0002]
- - DE 3843138 C2 [0002]