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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Mengensteuerventils. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium, sowie eine Steuer- und Regeleinrichtung. Die Erfindung ist insbesondere einsetzbar in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem eine Hochdruckpumpe umfasst. Dieser Hochdruckpumpe ist beispielsweise ein Mengensteuerventil zum Zuleiten von Kraftstoff zugeordnet, wobei es die von der Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge steuert. Das Mengensteuerventil ist beispielsweise mit einem durch eine Spule elektromagnetisch betätigbaren Magnetventil versehen.
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Aus der
DE 10 2007 035 316 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Mengensteuerventils mit einem durch eine Spule elektromagnetisch betätigbaren Magnetventil bekannt, bei dem die Spule des Magnetventils mit einem ersten Stromwert bestromt wird, um dieses zum Zuleiten von Kraftstoff zur Hochdruckpumpe zu schließen, wobei der erste Stromwertwert beim Schließen des Magnetventils derart auf einen zweiten Stromwert abgesenkt wird, dass eine Abstrahlung hörbaren Schalls, der beim Schließen des Magnetventils im Betrieb der Brennkraftmaschine entsteht, zumindest teilweise reduziert wird.
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Aus der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2008 054 513 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung beeinflussten Mengensteuerventils bekannt. Ein der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zugeführtes Ansteuersignal ist durch mindestens zwei Parameter definiert, wobei in einem Adaptionsverfahren mindestens ein erster Parameter dieses Ansteuersignals bei festgelegtem zweitem Parameter von einem Startwert sukzessive bis zu einem Endwert verändert wird, bei dem ein Schließen beziehungsweise Öffnen des Mengensteuerventils wenigstens mittelbar nicht mehr beziehungsweise gerade erst detektiert wird, danach der erste Parameter auf der Basis des Endwerts mindestens vorläufig festgelegt wird und der vorläufig festgelegte erste Parameter auf der Basis von mindestens einer aktuellen Betriebsgröße des Kraftstoffeinspritzsystems oder der zweite Parameter auf der Basis von mindestens einer aktuellen Betriebsgröße des Kraftstoffeinspritzsystems und des vorläufig festgelegten ersten Parameters angepasst wird.
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Diese aus dem Stand der Technik bekannten Adaptionsverfahren variieren die Parameter des Ansteuersignals des Mengensteuerventils derart, dass das Schließverhalten des Mengensteuerventils in entsprechender Weise gewählt ist. Eine Charakterisierung des Verhaltens des Mengensteuerventils findet nicht statt.
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Aus der nichtvorveröffentlichten
DE 10 2008 054 512 wird für die Ansteuerung eines von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung betätigten Mengensteuerventils vorgeschlagen, dass mindestens ein Parameter eines Bremsimpulses von einer Effizienz der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung und/oder von einer Versorgungsspannung einer Spannungsquelle und/oder von einer Temperatur, insbesondere einer Komponente des Kraftstoffeinspritzsystems oder der Brennkraftmaschine abhängt. Zur Charakterisierung der Effizienz der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung wird wie folgt vorgegangen: In einem Adaptionsverfahren wird eine der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zugeführte Energie von einem Startwert sukzessive bis zu einem solchen Endwert verändert, bei dem ein Schließen bzw. Öffnen des Mengensteuerventils nicht mehr bzw. gerade erst detektiert wird. Der Endwert oder eine auf diesem basierende Größe wird zur Charakterisierung der Effizienz der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung verwendet.
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Zur besonders genauen Anpassung der Ansteuerung des Mengensteuerventils an die Exemplareigenschaften bedarf es einer genauen Charakterisierung der Exemplareigenschaften. Zu dieser Charakterisierung sind häufig zwei oder mehr Kenngrößen notwendig. Mit nur einer Messung wie im Stand der Technik bekannt können jedoch nicht zwei Kenngrößen unabhängig voneinander ermittelt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Mengensteuerventils, wobei wenigstens zwei Kenngrößen das Mengensteuerventil charakterisieren, wobei ein dem Mengensteuerventil zugeführtes Ansteuersignal durch mindestens zwei Parameter definiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt insbesondere die unabhängige Ermittlung von zwei das Verhalten des Mengensteuerventils charakterisierenden Kenngrößen.
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Es ist insbesondere zur Reduktion der Abstrahlung hörbaren Schalls beim Schließen des Mengensteuerventils vorteilhaft, die Ansteuerung des Mengensteuerventils in geeigneter Art und Weise an die Exemplareigenschaften des Mengensteuerventils anzupassen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung eines durch wenigstens zwei Kenngrößen charakterisierten Mengensteuerventils, wobei ein dem Mengensteuerventil zugeführtes Ansteuersignal durch mindestens zwei Parameter definiert ist, welches dadurch gekennzeichnet ist,
dass ausgehend von dem Ergebnis einer ersten Adaption und einer zweiten Adaption wenigstens eine Kenngröße ermittelt wird, oder dass ausgehend von dem Ergebnis einer ersten Adaption und einer ersten Kenngröße eine zweite Kenngröße ermittelt wird, erlaubt die Ermittlung der Exemplareigenschaften. Die Eigenschaften des Mengensteuerventils variieren von Exemplar zu Exemplar.
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Wird bei der Adaption wenigstens ein erster Parameter auf einem ersten Konstantwert gehalten, und wenigstens ein zweiter Parameter von einem ersten Startwert bis zu einem solchen Endwert verändert, bei dem ein Schließen bzw. Öffnen des Mengensteuerventils gerade nicht mehr bzw. gerade erst ermittelt wird, so erlaubt der Endwert die Ermittlung der charakterisierenden Beziehung zwischen Ansteuersignal und Schließ-/Öffnungsverhalten des Mengensteuerventils.
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Dadurch, dass in einer zweiten Adaption wenigstens ein dritter Parameter auf einem zweiten Konstantwert gehalten wird, und wenigstens ein vierter Parameter von einem zweiten Startwert bis zu einem solchen Endwert verändert wird, bei dem ein Schließen bzw. Öffnen des Mengensteuerventils gerade nicht mehr bzw. gerade erst ermittelt wird erlaubt, ist es in Verbindung mit dem Endwert der ersten Adaption möglich, die charakterisierende Beziehung zwischen Ansteuersignal und Schließ-/Öffnungsverhalten des Mengensteuerventils genau zu bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist kostengünstig zu realisieren, da keine zusätzlichen Stückkosten entstehen.
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Entspricht bei dieser ersten und zweiten Adaption der erste Parameter dem dritten Parameter und der zweite Parameter dem vierten Parameter, so ergibt sich eine Ausführungsform, bei der bei beiden Adaptionen der gleiche Parameter adaptiert wird. Diese Ausführungsform ist auf einer Steuer-/Regeleinheit besonders einfach zu implementieren. Sind bei dieser Ausführungsform wenigstens der erste Konstantwert und der zweite Konstantwert oder der erste Startwert und der zweite Startwert ungleich, so sind die beiden Ergebnisse unabhängig, was es erlaubt, die charakteristische Beziehung zwischen Ansteuersignal und Schließ-/Öffnungsverhalten des Mengensteuerventils durch zwei Kenngrößen zu beschreiben.
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Entspricht bei dieser ersten und zweiten Adaption der erste Parameter dem vierten Parameter der zweite Parameter dem dritten Parameter, so ergibt sich eine Ausführungsform, bei der bei beiden Adaptionen unterschiedliche Parameter adaptiert werden. Diese Ausführungsform in Verbindung damit, dass wenigstens der erste Konstantwert und der zweite Startwert oder der erste Startwert und zweite Konstantwert ungleich sind, erlaubt es, die charakteristische Beziehung zwischen Ansteuersignal und Schließ-/Öffnungsverhalten des Mengensteuerventils durch zwei Kenngrößen zu beschreiben. Diese Ausführungsform erlaubt die besonders robuste Ermittlung der zwei die charakteristische Beziehung beschreibenden Kenngrößen.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren für pulsweitenmodulierte Ansteuersignale ist besonders einfach möglich, wenn einer der Parameter zu der Gruppe gegeben aus Tastverhältnis während einer Haltephase oder einer äquivalenten Größe und Dauer eines Anzugimpulses oder einer äquivalenten Größe gehört.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für elektromagnetisch angesteuerte Mengensteuerventile ist besonders einfach, wenn wenigstens eine der Kenngrößen zu der Gruppe gegeben aus Effizienz des Mengensteuerventils oder einer äquivalenten Größe und ohmscher Gesamtwiderstandsabweichung oder einer äquivalenter Größe gehört.
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Wird die Kenngröße durch eine Messung oder durch eine Schätzung ermittelt oder aus der Steuer- und Regeleinheit ausgelesen, so kann hieraus in Verbindung mit dem Ergebnis einer ersten Adaption die charakteristische Beziehung zwischen Ansteuersignal und Schließ-/Öffnungsverhalten des Mengensteuerventils durch zwei Kenngrößen beschrieben werden. Dies ist besonders effizient, da zur Ermittlung der zwei Kenngrößen nur eine Adaption notwendig ist. Wird hierbei als Kenngröße ein ohmscher Widerstand einer Zuleitung verwendet wird, erlaubt dies insbesondere die besonders einfache Ermittlung der ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung.
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Die vorhergehenden Verfahren können derart genutzt werden, dass ausgehend von den charakterisierenden Größen die Parameter des Ansteuersignals des Mengensteuerventils derart verändert werden, dass eine Abstrahlung hörbaren Schalls, der beim Schließen des Magnetventils entsteht, zumindest teilweise reduziert wird.
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Die Realisierung der vorhergehenden Verfahren erfolgt vorteilhafterweise mit einem Computerprogramm, das zur Anwendung in einem Verfahren nach einer der vorhergehenden Beschreibungen programmiert ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also eine besonders gute Anpassung der Ansteuerung des Mengensteuerventils an die Exemplareigenschaften. Ein Vorteil ist die Reduktion des hörbaren Schalls, der beim Schließen des Mengensteuerventils im Betrieb der Brennkraftmaschine entsteht. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Haltestromniveau an das Exemplarverhalten des Ventils und den für das Ansteuersignal wirksamen ohmschen Gesamtwiderstand angepasst werden kann. Beispielsweise kann das Haltestromniveau minimiert werden, wodurch weniger Verlustleistung dissipiert und eine unnötig hohe Temperaturentwicklung im Mengensteuerventil vermieden wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Schließzeiten beim Anziehen des Mengensteuerventils besser vorsteuern lassen, da Kenntnis über die wesentlichen unsicheren Parameter besteht, wodurch beispielsweise die Fördergenauigkeit verbessert werden kann.
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Ein weiterer Vorteil besteht bei Ansteuerungen von unbestromt offenen elektromagnetisch ansteuerbaren Mengensteuerventilen, bei denen das akustische Verhalten beim Öffnen durch einen durch die elektromagnetische Ansteuerung aufgebrachten Bremsimpuls, welcher die Bewegung des Ankers abbremst, verbessert wird. Hier kann der Bremsimpuls in besonders geeigneter Weise an die Exemplareigenschaften des Mengensteuerventils angepasst werden, was die Robustheit des gewünschten Verhaltens in Grenzmusterfällen verbessert.
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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 drei Diagramme, in denen schematisch eine Ansteuerspannung einer Magnetspule, eine Bestromung einer Magnetspule und ein Hub eines Ventilelements des Mengensteuerventils von 1 über der Zeit aufgetragen sind;
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3 ein schematischer Ablaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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4 ein schematischer Ablaufplan einer anderen Ausführungsform als in 3 dargestellt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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5 eine schematische Darstellung des Verhältnisses der beiden Adaptionen und der variierten und auf einem Konstantwert gehaltenen Parameter, für den Fall dass in beiden Adaptionen der gleiche Parameter variiert wird;
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6 analog zu 5, mit einer anderen Konstellation der variierten und auf einem Konstantwert gehaltenen Parameter, für den Fall dass in beiden Adaptionen nicht der gleiche Parameter variiert wird.
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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 beispielsweise 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. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 34 kann insbesondere als eine Magnetspule ausgebildet sein. Diese wird im Folgenden als „Spule” bezeichnet.
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Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 34 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 54 angesteuert, welche mit ihr über eine stromführende Leitung 56 verbunden ist.
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Es wird erfindungsgemäß erkannt, dass zur geeigneten Ansteuerung des Mengensteuerventils wenigstens zwei das Mengensteuerventil charakterisierende Kenngrößen wichtig sind. Diese Kenngrößen sind beispielsweise eine Effizienz des Mengensteuerventils und eine ohmsche Gesamtwiderstandsabweichung.
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Die Effizienz des Mengensteuerventils 30 ist definiert als das Verhältnis der (quasistatischen) Anziehungskraft auf den Anker, die gerade zum Anziehen erforderlich ist, zu dem in diesem Moment wirksamen quasistatischen Strom in der Spule. Wird der Faktor normiert, sodass nominelle Ventile eine Effizienz von beispielsweise 1 aufweisen, so haben effiziente Muster (schnelles Anziehen) eine Effizienz > 1, ineffiziente Muster (langsames Anziehen) eine Effizienz < 1. Die Effizienz ist bestimmt durch beispielsweise Toleranzen im Aufbau des Magnetkreises sowie der sonstigen dynamischen Parameter. Ein weiterer Restluftspalt beispielsweise führt u. a. zu einer Abnahme der Effizienz, da bei konstantem Strom weniger Magnetfluss aufgebaut wird, und damit weniger anziehende Kraft resultiert. Eine hohe Federkraft führt ebenso zu einer Abnahme der Anzugskraft, und damit zu einer Effizienz < 1.
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Der ohmsche Gesamtwiderstand setzt sich aus mehreren seriellen Teilwiderständen zusammen (z. B. von: Spule des Mengensteuerventils, Leitungen, Übergangswiderstände, Endstufe). Jeder dieser Teilwiderstände ist jedoch mit Unsicherheiten des Widerstandes behaftet, womit bei einer vorgesteuerten Ansteuerung des Mengensteuerventils 30 gewisse Abweichungen auftreten. Beispiele für solche Unsicherheiten resultieren beispielsweise aus Fehlern im Temperaturmodell der Spule, oder aus Unsicherheiten in den Übergangswiderständen in den Kontakten. Aus der Differenz des ohmschen Gesamtwiderstands zu einem nominellen ohmschen Gesamtwiderstand ergibt sich die ohmsche Gesamtwiderstandsabweichung.
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In 2 ist im oberen Diagramm 2a der Verlauf einer Ansteuerspannung U über der Zeit aufgetragen, die an der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 34 angelegt wird. Man erkennt, dass diese Ansteuerspannung U im Ausführungsbeispiel getaktet ist im Sinne einer Pulsweitenmodulation. Das mittlere Diagramm 2b von 2 zeigt den entsprechenden Spulenstrom I. Im unteren Diagramm 2c von 2 ist der entsprechende Hub H des Mengensteuerventils 30 gezeigt.
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Man erkennt aus 2, dass das Spannungssignal U und der sich hieraus ergebende Spulenstrom I zunächst einen sogenannten „Anzugimpuls” 56 aufweisen. Während dieses Anzugimpulses wird die Spule mit einer konstanten Spannung angesteuert. Er dient dazu, die Magnetkraft der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 34 möglichst schnell aufzubauen. Entsprechend ergibt sich ein rascher Anstieg des in 2 mit dem Bezugszeichen 60 bezeichneten Spulenstroms. An den Anzugimpuls 56 schließt sich eine Haltephase 58 an, in der die Spule mit einer getakteten Spannung 64 angesteuert wird. Die effektive Ansteuerspannung U wird durch das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Spannungssignals definiert. Der sich ergebende Spulenstrom 60 zeigt eine dem Spannungssignal entsprechende Taktung und abhängig von der effektiven Ansteuerspannung einen Anstieg, ein weitgehend konstantes Verhalten (wie im Ausführungsbeispiel in 2 dargestellt) oder einen Abfall.
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Man erkennt ebenfalls aus 2 am Hub H des Mengensteuerventils 30, dass das Mengensteuerventil zunächst in seinem geöffneten Zustand ist, sich dann aufgrund des sich durch den Anzugimpuls ergebenden Spulenstroms in Bewegung setzt und zu einem Zeitpunkt t2 schließt und in Anschlag geht, was zu einem Anschlaggeräusch führt.
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Nach dem Ende der Haltephase 58 der Spannungsansteuerung der Spule fällt der Spulenstrom 60 auf null ab. Der Hub 62 des Mengensteuerventils verändert sich dergestalt, dass das Ventil von seinem geschlossenen in seinen offenen Zustand übergeht.
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Es wird erfindungsgemäß erkannt, dass ein Signal zur Ansteuerung des Mengensteuerventils 30 vorteilhafterweise durch mindestens zwei Parameter definiert ist. Im Falle einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung beim Schließen des Mengensteuerventils 30 sind dies beispielsweise das Tastverhältnis während der Haltephase 58 und die Dauer des Anzugimpulses 56. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird im Folgenden von einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung ausgegangen, deren Signal durch die zwei Parameter Tastverhältnis während der Haltephase und Dauer des Anzugimpulses definiert ist.
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Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Adaptionsverfahren wird ein Parameter der Ansteuerung des Mengensteuerventils 30 (beispielsweise die Dauer des Anzugimpulses) bei gleichzeitigem Konstanthalten der anderen Parameter (z. B. dem Tastverhältnis währen der Haltephase) sukzessive variiert, bis festgestellt wird, dass das Mengensteuerventil gerade nicht mehr oder gerade noch schließt. Der sich ergebende Wert des sukzessive variierten Parameters gestattet nun lediglich eine Erfassung einer gemittelten Kenngröße, die den überlagerten Einflusses der charakterisierenden Kenngrößen, also beispielsweise der Effizienz und der ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung, darstellt. Identifizierbar sind hiermit im Wesentlichen zwei Extremfälle, in denen die charakterisierenden Kenngrößen die Eigenschaften des Mengensteuerventils in der gleichen Weise beeinflussen. Dies sind beispielsweise erstens der Fall geringer Effizienz und positiver ohmscher Gesamtwiderstandsabweichung und zweitens der Fall hoher Effizient und negativer ohmscher Gesamtwiderstandsabweichung.
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Hingegen sind in diesem Beispiel insbesondere die drei Fälle von erstens geringer Effizienz und negativer ohmscher Gesamtwiderstandsabweichung, zweitens hoher Effizienz und positiver ohmscher Gesamtwiderstandsabweichung und drittens nomineller Effizienz und verschwindender ohmscher Gesamtwiderstandsabweichung, mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Adaptionsverfahren nicht zu unterscheiden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die unabhängige Ermittlung der beiden charakterisierenden Kenngrößen, also beispielsweise von Effizienz und ohmscher Gesamtwiderstandsabweichung.
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Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine einzige Messgröße (z. B. das Ergebnis einer Adaption) nicht zur gleichzeitigen zuverlässigen Schätzung von zwei unabhängigen unbekannten Kenngrößen (im Ausführungsbeispiel die Effizienz und ohmsche Gesamtwiderstandsabweichung) benutzt werden kann. Wird hingegen erfindungsgemäß eine zweite Adaption durchgeführt, die beispielsweise mit geänderter Grundparametrierung stattfindet, so lassen sich aus dem Ergebnis der ersten Adaption und dem Ergebnis der zweiten Adaption zwei Kenngrößen (im Ausführungsbeispiel die Effizienz und ohmsche Gesamtwiderstandsabweichung) ermitteln. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die zwei das Verhalten des Mengensteuerventils 30 charakterisierenden Kenngrößen durch die Effizienz und die ohmsche Gesamtwiderstandsabweichung gegeben sind. Alternativ oder ergänzend können andere Größen als Kenngrößen verwendet werden, beispielsweise eine zur Effizienz oder zur ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung äquivalente Größe.
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3 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einer ersten Adaption 90 wird durch eine Variation eines Parameters, z. B. der Dauer des Anzugimpulses 56, das Schließverhalten des Mengensteuerventils 30 variiert. Das Ergebnis 94 dieser ersten Adaption 90 ist der Wert des variierten Parameters bei dem das Mengensteuerventil 30 gerade nicht mehr bzw. gerade erst schließt.
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In einer zweiten Adaption 92 wird durch die Variation eines Parameters, z. B. der Dauer des Anzugimpulses 56, das Schließverhalten des Mengensteuerventils 30 variiert. Das Ergebnis 98 dieser zweiten Adaption ist der Wert des variierten Parameters, bei dem das Mengensteuerventil 30 gerade nicht mehr bzw. gerade erst schließt.
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Ausgehend von dem Ergebnis 94 der ersten Adaption 90 und dem Ergebnis 98 der zweiten Adaption 92 werden mittels einer Berechnung 96, z. B. einer Berechnung oder eines Kennfelds, eine erste Kenngröße 102 – z. B. die Effizienz und ggf. eine zweite Kenngröße 104 – z. B. die ohmsche Gesamtwiderstandsabweichung – ermittelt. Diese erste Kenngröße 102 und diese ggf. zweite Kenngröße 104 werden in der Steuer- und Regeleinrichtung 54 benutzt, um beispielsweise mit Hilfe eines Kennfelds eine insbesondere bzgl. des akustischen Verhaltens verbesserte Ansteuerung des Mengensteuerventils 30 zu generieren.
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In der Adaption 90 wird beispielsweise die Dauer des Anzugimpulses 56 bei gleichzeitigem Konstanthalten des Tastverhältnisses während der Haltephase 58 sukzessive variiert, bis festgestellt wird, dass das Mengensteuerventil 30 gerade nicht mehr oder gerade noch schließt. Dies geschieht beispielsweise durch Auswertung des Messsignals des Drucksensors 22. Das Ergebnis 94 ist in diesem Ausführungsbeispiel der Wert der Dauer des Anzugimpulses, bei der das Mengensteuerventil 30 gerade nicht mehr oder gerade noch schließt.
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Analog wird in der Adaption 92 beispielsweise das Tastverhältnis während der Haltephase 58 bei gleichzeitigem Konstanthalten der Dauer des Anzugimpulses 30 sukzessive variiert, bis festgestellt wird, dass das Mengensteuerventil gerade nicht mehr oder gerade noch schließt. Das Ergebnis 98 ist in diesem Ausführungsbeispiel der Wert des Tastverhältnisses, bei dem das Mengensteuerventil 30 gerade nicht mehr oder gerade noch schließt.
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Eine alternative Ausführungsform ist in 4 dargestellt. In einer ersten Adaption 90 wird durch eine Variation eines Parameters, z. B. der Dauer des Anzugimpulses 56, das Schließverhalten des Mengensteuerventils 30 variiert. Das Ergebnis 94 dieser ersten Adaption 90 ist der Wert des variierten Parameters bei dem das Mengensteuerventil 30 gerade nicht mehr bzw. gerade erst schließt.
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Durch eine Vorgabe 100, beispielsweise durch eine Messung, wird eine erste Kenngröße 102 zur Verfügung gestellt. Ausgehend von dem Ergebnis der ersten Adaption 90 und der ersten Kenngröße 102 wird eine zweite Kenngröße 104 ermittelt.
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Diese erste Kenngröße 102 und diese zweite Kenngröße 104 werden in der Steuer- und Regeleinrichtung 54 benutzt, um beispielsweise mit Hilfe eines Kennfelds eine insbesondere bzgl. des akustischen Verhaltens verbesserte Ansteuerung des Mengensteuerventils 30 zu generieren.
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Die Vorgabe 100 kann beispielsweise durch eine Messung der ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung gegeben sein. Dies erfolgt erfindungsgemäß besonders vorteilhaft durch die Auswertung eines Stromwertes des Ansteuersignals bei einer vorgegebenen Spannung und vorgegebenem Tastverhältnis. Die Ermittlung der ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung ist dann besonders einfach. Bei der im Ausführungsbeispiel verwendeten pulsweitenmodulierten Ansteuerung wird der Effektivstrom erfindungsgemäß besonders vorteilhaft über mehrere Phasen des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals hinweg im stationären Zustand bei gesättigtem Strom, d. h. bei flachem Hubverlauf 62. Die Auswertung über mehrere Phasen des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals erlaubt die besonders einfache Ermittlung eines Effektivstroms zur Ermittlung der ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung. Die Bestimmung des Stroms im stationären Zustand bei gesättigtem Strom und ohne Bewegung eines Ankers des Mengensteuerventils ermöglicht es, Rückkopplungseffekte auszuschließen und ermöglicht somit die besonders genaue Ermittlung der ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung.
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Die Effizienz als zweite Kenngröße wird dann ausgehend von der Messung der ohmschen Gesamtwiderstandsabweichung und von dem Ergebnis der 1. Adaption ermittelt.
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5 beschreibt das Verhältnis der ersten Adaption 90 und der zweiten Adaption 92 zueinander. Bei dem ersten Adaptionsverfahren 90 wird ein erster Parameter 110 – z. B. das Tastverhältnis während der Haltephase 58 – auf einem ersten Konstantwert 112 gehalten und ein zweiter Parameter 114 – z. B. die Dauer des Anzugimpulses 56 – von einem ersten Startwert 116 bis zu einem solchen Endwert verändert, bei dem ein Schließen bzw. Öffnen des Mengensteuerventils 30 gerade nicht mehr bzw. gerade erst ermittelt wird.
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Bei dem zweiten Adaptionsverfahren 92 wird ein dritter Parameter 118 – z. B. das Tastverhältnis während der Haltephase 58 – auf einem zweiten Konstantwert 120 gehalten und ein vierter Parameter 122 – z. B. die Dauer des Anzugimpulses 56 – von einem zweiten Startwert 124 bis zu einem solchen Endwert verändert, bei dem ein Schließen bzw. Öffnen des Mengensteuerventils 30 gerade nicht mehr bzw. gerade erst ermittelt wird.
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In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen also z. B. der erste Parameter 110 und der dritte Parameter 118 beide dem Tastverhältnis während der Haltephase 58 und der zweite Parameter 114 und der vierte Parameter 122 beide der Dauer des Anzugimpulses 56. Der erste Parameter 110 entspricht mithin dem dritten Parameter 118 und der zweite Parameter 114 dem vierten Parameter 122.
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Analog zur 5 ist in 6 eine andere mögliche Ausführungsform dargestellt. Beispielsweise wird in der ersten Adaption 90 das Tastverhältnis während der Haltephase 58 auf einem zweiten Konstantwert 120 gehalten und die Dauer des Anzugimpulses 56 verändert, und in der zweiten Adaption 92 die Dauer des Anzugimpulses 56 auf einem ersten Konstantwert 110 gehalten und das Tastverhältnis während der Haltephase verändert. Der erste Parameter 110 und der vierte Parameter 122 entsprechen also beide z. B. beide der Dauer des Anzugimpulses 56, und der zweite Parameter 114 und der dritte Parameter 118 beide dem Tastverhältnis während der Haltephase 58. Der erste Parameter 110 entspricht mithin dem vierten Parameter 122 und der zweite Parameter 114 dem dritten Parameter 118.
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Zur Unabhängigkeit der ersten Adaption 90 von der zweiten Adaption 92 ist wichtig, dass die Startparametrierung aus jeweils Konstantwert und Startwert unterschiedlich sind. In der in 5 dargestellten Konstellation bedeutet dies, dass entweder der erste Konstantwert 112 von dem zweiten Konstantwert 120 unterschiedlich ist, oder der erste Startwert 116 von dem zweiten Startwert 124 unterschiedlich ist, oder beides.
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In der in 6 dargestellten Konstellation bedeutet dies, dass entweder der erste Konstantwert 112 von dem zweiten Startwert 124 unterschiedlich sein muss, oder der erste Startwert 116 von dem zweiten Konstantwert 120 unterschiedlich sein muss, oder beides.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Identifikation wenigstens zweier Kenngrößen wird vorteilhafterweise in weiten Abständen wiederholt. Der Grund dafür ist die Tatsache, dass mit der Zeit eine langsame Änderung der Kenngrößen, z. B. der Effizienz, auftritt. Dies ist beispielsweise durch Verschleiß bedingt. Da diese Änderung langsam ist, ist es vorteilhaft, die ermittelten Kenngrößen beispielsweise in der Steuer- und Regeleinheit zu speichern.
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Werden in dem beschriebenen Verfahren Kennfelder verwendet, ist es vorteilhaft, diese Kennfelder an die aktuelle Batteriespannung anzupassen, da die Ströme in der Ansteuerung des Mengensteuerventils und ggf. das Ergebnis einer Adaption (insbesondere, wenn der adaptierte Parameter durch das Tastverhältnis gegeben ist) von der Batteriespannung abhängen können.
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Wird in dem beschriebenen Verfahren die ohmsche Gesamtwiderstandsabweichung über eine Messung zur Verfügung gestellt, ist es vorteilhaft, diese Messung in kurzen Abständen zu wiederholen, da die Änderung des Widerstandes situationsbezogen auftritt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, drei oder mehr unabhängige Adaptionen durchzuführen, da so die Genauigkeit der ermittelten Kenngrößen weiter verbessert werden kann. Hierbei ist ggf. ein Algorithmus zur Minimierung einer definierten Abweichung erforderlich, der beispielsweise zusammen mit entsprechenden Kennfeldern in der Steuer- und Regeleinheit abgelegt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007035316 [0002]
- DE 102008054513 [0003]
- DE 102008054512 [0005]
