DE102016220961A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors zur Einspritzung von Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Magnetspule und einem mittels Bestromung der Magnetspule zur Freigabe einer Durchflussöffnung für Kraftstoff anhebbaren Magnetanker, wobei überprüft wird, ob ein Sprung eines Drucks im Hochdruckspeicher mindestens auf einen vorgebbaren Druckgrenzwert (p) bevorsteht, und wobei bei Vorliegen wenigstens eines vorgebbaren Kriteriums (K, K) entschieden wird, dass ein Sprung des Drucks im Hochdruckspeicher bevorsteht, und ein maximal im Hochdruckspeicher einstellbarer Druck auf einen Maximalwert (p) begrenzt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
• Stand der Technik
• Einspritzsysteme für Brennkraftmaschinen fördern Kraftstoff vom Tank bis in die Brennkammer bzw. den Brennraum der Brennkraftmaschine. Mittels Kraftstoffinjektoren wird dabei Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführt.
• Solche Kraftstoffinjektoren können dabei ein Magnetventil aufweisen, bei dem eine Magnetspule bestromt wird, um einen Magnetanker anzuheben und dabei eine Durchlassöffnung für Kraftstoff freizugeben. Insbesondere können solche Magnetventile dabei auch als sog. Schaltventile bzw. Servo-Ventile fungieren, über welche ein Hauptventil bzw. eine Düsennadel betätigt werden, worüber dann der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Bei solchen Kraftstoffinjektoren, wie sie beispielsweise in der DE 10 2010 000 827 A1 beschrieben werden, handelt es sich dann um sog. druckausgeglichene Kraftstoffinjektoren, bei denen das Schaltventil bereits mit einem kleinen Kraftstoffstrom geöffnet werden kann. An der Einstellung eines Ankerhubs können dabei viele Bauteile des Magnetventils beteiligt sein. Der Ankerhub wird zudem durch die Kraftstofftemperatur und den Kraftstoffdruck beeinflusst.
• Bei Magnetventilen im Allgemeinen können zur Verkürzung von Schaltzeiten in einer ersten Phase (Boost-Phase) ihrer Ansteuerung an eine Boost-Spannung geschaltet werden, so dass sich ein besonders hoher erster Strom in einer Magnetspule zum einmaligen Erreichen eines Höchstwertes einstellt. Die Boost-Phase kennzeichnet zumeist den Beginn einer Ankerbewegung, also eine Anfangsbeschleunigung des Ankers. Die Boost-Spannung wird bspw. aus einem Gleichspannungswandler aus einer Fahrzeugbatterie erzeugt und kann somit wesentlich höher als die Batteriespannung sein, so dass ein entsprechend höherer erster Strom in der Spule fließt. Dadurch kann ein Anker des Magnetventils stärker beschleunigt werden. Die Boost-Spannung wird in einem so genannten Boost-Kondensator zwischengespeichert. In einer unmittelbar auf den ersten Stromanstieg folgenden Phase der Ansteuerung (Anzugsphase) wird die Spule an die gegenüber der Boost-Spannung kleinere Batteriespannung geschaltet, um eine restliche Ankerbewegung auszuführen. Die Anzugsphase sorgt für die Ankerbewegung ungefähr bis zum Erreichen eines maximalen Ankerhubs. Häufig schließt sich an die Anzugsphase eine dritte Phase (Haltephase) an. Dabei wird die Spule gegebenenfalls mit einem weiteren und gegenüber den ersten beiden Phasen kleineren Strom betrieben. Zur Ansteuerung in der Haltephase wird aber auch die Batteriespannung verwendet. Die Haltephase sorgt dafür, dass der Anker in etwa bei einem konstanten Hub verbleibt.
• Bei kalten Temperaturen, insbesondere bei kaltem Kraftstoff, kann eine schnelle Anhebung des Magnetankers mit höherem Strom als zur Offenhaltung nötig, erfolgen, um einer zu geringen Einspritzmenge entgegenzuwirken. Dabei kann die Spule auch während der Anzugsphase an die gegenüber der Batteriespannung größere Boost-Spannung geschaltet werden. Solche Verfahren sind bspw. aus der DE 102 42 606 A1 und der DE 10 2010 027 989 A1 bekannt.
• Offenbarung der Erfindung
• Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Ansteuerung eines Magnetventils eines Kraftstoffinjektors zur Einspritzung von Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, und weist dabei eine Magnetspule und einen mittels Bestromung der Magnetspule zur Freigabe einer Durchflussöffnung für Kraftstoff anhebbaren Magnetanker auf. Die Bestromung kann dabei wie eingangs erwähnt in verschiedene Phasen aufgeteilt sein. Das Magnetventil kann dabei im Kraftstoffinjektor insbesondere als Schaltventil verwendet werden. Darüber kann dann ein Hauptventil bzw. eine Düsennadel betätigt werden, worüber dann der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Bei einem solchen Kraftstoffinjektor handelt es sich dann um einen sog. druckausgeglichene Kraftstoffinjektor, wobei das Schaltventil mit einem kleinen Kraftstoffstrom geöffnet werden kann.
• Es wird nun überprüft, ob ein Sprung eines Drucks im Hochdruckspeicher mindestens auf einen vorgebbaren Druckgrenzwert bevorsteht. Bei dem Druckgrenzwert kann es sich insbesondere auch um einen maximal vorgesehen Druck im Hochdruckspeicher handeln. Denkbar ist jedoch auch ein geringerer Wert für den Druck. Bei Vorliegen wenigstens eines vorgebbaren Kriteriums wird dann entschieden, dass ein Sprung des Drucks im Hochdruckspeicher bevorsteht, und es wird ein maximal im Hochdruckspeicher einstellbarer Druck auf einen Maximalwert begrenzt.
• Die erwähnten Magnetventile, insbesondere als Schaltventil des Kraftstoffinjektors, haben in der Regel einen relativ geringen Ankerhub von beispielsweise ca. 25 µm. Da an einer Ablaufdrossel und im Ventil der Druck abgebaut wird, kann das Ventil sehr heiß werden. Insbesondere kann eine Erwärmung des Magnetventils ungleichmäßig sein, so dass der Ankerhub durch die thermische Ausdehnung der Werkstoffe des Magnetventils bzw. dessen Bauteile beeinflusst wird.
• Dieser Effekt kann dabei so stark ausgeprägt sein, dass die Einspritzmenge mit steigendem Druck im Hochdruckspeicher abnimmt. Bei der sogenannten Sprungfunktion wird der Druck im Hochdruckspeicher im kalten Zustand des Kraftstoffinjektors sprungförmig auf den maximal zulässigen Druck angehoben. Im Fahrzeug entspricht dies beispielsweise einer hohen Lastanforderung kurz nach dem Starten des Fahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine.
• Bei dieser Sprungfunktion erwärmt sich der Magnetanker sehr viel schneller als die übrigen Komponenten des Kraftstoffinjektors, so dass sich der Ankerhub kurzzeitig um bis zu ca. 5 µm reduzieren kann. Damit eine solche Sprungfunktion umgesetzt werden kann, ist es in der Regel nötig, den Ankerhub des Kraftstoffinjektors um diesen Wert höher einzustellen. Im Volllastbetrieb, d.h. bei warmem Kraftstoffinjektor, hat das Magnetventil folgerichtig ca. 7 µm Sicherheitsabstand zur Sitzdrosselgrenze, was einem Temperaturgang von ca. 5 µm ergänzt um den Ankerhub-Vorhalt als Sicherheitsabstand von ca. 2 µm entspricht. Ein hoch eingestellter Ankerhub ist jedoch ungünstig für die ordnungsgemäße Funktion und die Dauerhaltbarkeit des Kraftstoffinjektors.
• Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann nun durch geeignete Ansteuerung des Kraftstoffinjektors der Einbruch der Einspritzmenge bei der erwähnten Sprungfunktion verhindert werden. Dazu kann, für den Fall, dass ein Sprung des Drucks im Hochdruckspeicher auf mindestens einen bestimmten Druckgrenzwert erwartet wird, ein maximal im Hochdruckspeicher einstellbarer Druck begrenzt werden. In einer ausführenden Recheneinheit, beispielsweise einem Steuergerät, können hier Tabellen bzw. Kennfelder hinterlegt sein, die den im Hochdruckspeicher einzustellenden Druck je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine angeben. Hier können dann gewisse Bereiche gesperrt werden, wodurch der maximale Druckanstieg begrenzt werden kann.
• Mit Hilfe dieses Vorgehens kann der Ankerhub je nach Druckbegrenzung beispielsweise um 2 bis 4 µm kleiner eingestellt werden. Im Volllastbetrieb, d.h. bei warmem Kraftstoffinjektor, würde das Magnetventil in diesem Fall immer noch einen ausreichend großen Sicherheitsabstand von beispielsweise ca. 4 bis 5 µm haben. Damit ist keine Funktionsbeeinträchtigung, beispielweise durch die Sitzdrosselung, zu erwarten. Insbesondere bietet dieses Vorgehen großes Potential bei leichten Nutzfahrzeugen, da hier besonders lange Laufleistungen der Brennkraftmaschine und damit der Kraftstoffinjektoren gewünscht sind.
• Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine vorgebbare Kriterium, dass eine Temperatur der Brennkraftmaschine, insbesondere eine Kühlwassertemperatur, unter einem vorgebbaren Temperaturgrenzwert liegt. Auf diese Weise kann besonders einfach ein sog. Kaltstart der Brennkraftmaschine erkannt werden, da in diesem Fall die Kühlwassertemperatur noch verhältnismäßig gering ist.
• Bevorzugt ist außerdem, wenn das wenigstens eine vorgebbare Kriterium umfasst, dass eine Zeitdauer, die seit einem Start, insbesondere einem Kaltstart, der Brennkraftmaschine abgelaufen ist, unter einem vorgebbaren Zeitgrenzwerts liegt. Auf diese Weise kann beispielsweise eine unnötig lange Begrenzung des Drucks vermieden werden (geeignete Zeitdauern können beispielsweise durch Testmessungen ermittelt werden). Denkbar ist hierbei auch eine Kombination mit der Erkennung des Kaltstarts wie oben erwähnt, womit eine noch genauere Anpassung möglich ist.
• Vorteilhafterweise umfasst das wenigstens eine vorgebbare Kriterium, dass ein Druck im Hochdruckspeicher, der dem vorgebbaren Druckgrenzwert entspricht oder darüber liegt, angefordert wird. Auf diese Weise ist eine weitere Einschränkung der Begrenzung des Drucks möglich. Wenn nämlich ein Druck über der vorgebbaren Grenze nicht angefordert wird, ist eine Einschränkung gar nicht nötigt. Dieses Kriterium kann alleine verwendet werden, zweckmäßig ist jedoch auch eine Kombination beispielsweise mit der Erkennung des Kaltstarts, dann im Sinne einer zweiten Überprüfung, da eine solche Anforderung des hohen Drucks insbesondere beim Kaltstart zu Problemen führen kann.
• Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das wenigstens eine vorgebbare Kriterium umfasst, dass eine Lastanforderung an die Brennkraftmaschine über einem vorgebbaren Lastgrenzwert liegt. Auf diese Weise kann auch eine Anforderung eines hohen Drucks und damit insbesondere eines Drucks, der über dem Druckgrenzwert liegt, erkannt werden.
• Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Maximalwert für den maximal im Hochdruckspeicher einstellbaren Druck bei Vorliegen jeweils wenigstens eines weiteren Kriteriums ein oder mehrmals angehoben wird. In letzter Stufe kann die Überprüfung dann insbesondere abgestellt bzw. beendet werden. Damit kann einer gewissen Erwärmung der Brennkraftmaschine und auch des Kraftstoffinjektors Rechnung getragen werden. Es ist damit beispielsweise möglich, zwischen dem zunächst eingestellten Maximalwert und dem Druckgrenzwert (oder dem maximal zulässigen Druck) ein oder mehrere weitere Maximalwerte zu verwenden, die nacheinander - beispielsweise je wärmer die Brennkraftmaschine im Laufe ihres Betriebs wird - einzustellen. Durch diese höheren zulässigen Drücke können bereits frühzeitig höhere Lastanforderungen an die Brennkraftmaschine ermöglicht werden.
• Für das wenigstens eine weitere Kriterium kommt insbesondere ein Ablauf einer jeweiligen vorgebbaren Zeitdauer und/oder das Überschreiten eines jeweiligen weiteren Temperaturgrenzwertes durch eine Temperatur der Brennkraftmaschine, insbesondere eine Kühlwassertemperatur, jeweils seit einem vorhergehenden Einstellen des Maximalwerts, in Frage, wodurch die bereits erwähnten Vorteile erreicht werden können.
• Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
• Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
• Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
• Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
• Figurenliste
• 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine mit Common-Rail-System, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
• 2 zeigt schematisch ein Magnetventil, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
• 3 zeigt eine Ankerhubreduzierung bei einem Druckanstieg in einem Magnetventil.
• 4 zeigt einen Ankerhubbedarf bei verschiedenen Drücken im Hochdruckspeicher.
• 5 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
• Ausführungsform(en) der Erfindung
• In 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 160 gezeigt, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Beispielhaft umfasst die Brennkraftmaschine 160 drei Brennräume bzw. zugehörige Zylinder 165. Jedem Brennraum 165 ist ein Kraftstoffinjektor 170 mit einem Magnetventil 100 zugeordnet, welcher wiederum jeweils an einen Hochdruckspeicher 170, einem sog. Rail, angeschlossen ist, und über welchen er mit Kraftstoff versorgt wird. Es versteht sich, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren auch bei einer Brennkraftmaschine mit einer beliebigen anderen Anzahl an Zylindern, bspw. eins, zwei, vier, fünf, sechs, acht, zehn oder zwölf Zylinder, durchgeführt werden kann.
• Weiter wird der Hochdruckspeicher 175 über eine Hochdruckpumpe 161 mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 195 gespeist. Die Hochdruckpumpe 161 ist mit der Brennkraftmaschine 160 gekoppelt, und zwar bspw. derart, dass die Hochdruckpumpe über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, bzw. über eine Nockenwelle, welche wiederum mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, angetrieben wird.
• Eine Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren 170 zum Zumessen bzw. Einspritzen von Kraftstoff in die jeweiligen Brennräume 165 erfolgt über eine als Motorsteuergerät 180 ausgebildete Recheneinheit. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die Verbindung vom Motorsteuergerät 180 zu einem Kraftstoffinjektor 170 dargestellt, es versteht sich jedoch, dass jeder Kraftstoffinjektor 165 an das Motorsteuergerät entsprechend angeschlossen ist. Jeder Kraftstoffinjektor 130 kann dabei spezifisch angesteuert werden. Ferner ist das Motorsteuergerät 180 dazu eingerichtet, den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher 120 mittels eines Drucksensors 190 zu erfassen.
• In 2 ist schematisch ein Magnetventil 100 gezeigt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist und das Teil eines Kraftstoffinjektors, wie in 1 gezeigt, sein kann. Das Magnetventil 100 weist einen Elektromagneten 110 mit einer Magnetspule 111 auf, die bspw. ringförmig ausgebildet sein kann. Bei Anlegen einer Spannung U, beispielsweise durch das Steuergerät 180, fließt in der Magnetspule 111 der Strom I.
• Weiterhin ist ein Magnetanker 120 vorgesehen, mit dem eine Durchflussöffnung 150 des Magnetventils 100 verschlossen bzw. freigegeben werden kann. Der Magnetanker 120 weist dabei eine Komponente 122 auf, die die Durchflussöffnung 150 verschließt. Diese Komponente 122 ist bspw. in Form eines Bolzens mit einem teilweise konisch zulaufenden Ende in Richtung der Durchflussöffnung 150 ausgebildet.
• Der Magnetanker 120 weist weiterhin einen Ankerflügel 121 auf, der am oberen, d.h. in Richtung Magnetspule 111 gewandten Ende des Magnetankers 120 vorgesehen ist. Der Ankerflügel 121 kann dabei integral mit der Komponente 122 ausgebildet sein oder mechanisch mit der Komponente 122 verbunden sein.
• Weiterhin ist eine Feder 130 vorgesehen, die an dem Magnetanker 120 angreift und ohne Bestromung der Magnetspule 111 und somit ohne Magnetkraft den Anker 120 in bzw. gegen die Durchlassöffnung 150 drückt und diese verschließt. Die Feder 130 kann an ihrer dem Magnetanker abgewandten Seite an einer geeigneten (hier nicht gezeigten) Komponente des Magnetventils 100 in Anschlag sein.
• Bei Bestromung der Magnetspule 111 wird eine Magnetkraft aufgebaut und der Magnetanker 120 wird gegen die Federkraft der Feder 130 angehoben und in Richtung der Magnetspule 111 bzw. des Elektromagneten 110 gezogen. Die Durchlassöffnung 150 wird dabei freigegeben. Es kann nun Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 175 durch die Durchlassöffnung 150 fließen. Bei genügend hohem Strom in der Magnetspule bzw. genügend hoher Magnetkraft wird der Anker 120 bis zum Anschlag an einem an dem Elektromagneten 110 angeordneten Einstellring 115 angehoben. Der Anker 120 geht dabei mit dem radial äußeren Ende des Ankerflügels 121 in Anschlag. Die Einstellscheibe 115 kann dabei zur Einstellung eines gewünschten Luftspaltes zwischen dem Magnetanker 120 und dem Elektromagneten 110 gewählt werden.
• Das Magnetventil 100 kann hierbei als sog. Schaltventil fungieren, über welches ein Hauptventil bzw. eine Düsennadel betätigt werden kann, worüber dann der Kraftstoff in den Brennraum 165 eingespritzt wird. Bei dem Kraftstoffinjektor 170 handelt es sich dann um einen sog. druckausgeglichene Kraftstoffinjektor.
• In 3 sind in einem oberen Diagramm ein Druck p und dessen Verlauf p₀ gegenüber der Zeit t dargestellt. In einem unteren Diagramm ist ein jeweils bei einer Ansteuerung zu einem beliebigen Zeitpunkt erreichter Ankerhub h mit Verlauf ho gegenüber der Zeit t dargestellt. Bei dem Druck p kann es sich um einen Druck in einem Hochdruckspeicher, über welchen ein Kraftstoffinjektor mit Magnetventil wie dem aus 2 mit Kraftstoff versorgt wird, handeln.
• Zum Zeitpunkt to steigt der Druck p schlagartig an, bspw. von einem niedrigeren Druck auf einen maximal zulässigen Druck p_gr von bspw. ca. 2500 bar. Eine solche plötzliche Druckerhöhung tritt bspw. im Falle einer Lasterhöhung einer Brennkraftmaschine bzw. einer entsprechenden Lastanforderung auf. Dieser Sprung des Drucks wird dabei auch als sog. Sprungfunktion bezeichnet.
• Der Verlauf ho des Ankerhubs zeigt, dass der bei einer Ansteuerung zu einem bestimmten Zeitpunkt erreichte Ankerhub dadurch zunächst um eine dynamische Ankerhubdifferenz Δh_dyn reduziert wird. Diese Reduzierung resultiert aus der Erwärmung insbesondere des Magnetankers durch die plötzliche Druckdifferenz. Im Betrieb heizt sich zuerst hauptsächlich der Magnetanker auf, weswegen sich der maximale Hub zunächst deutlich verkürzt, sich aber anschließend wieder verlängert, weil sich auch die umgebenden Komponenten mit der Zeit erwärmen und damit die thermische Ausdehnung des Magnetankers größtenteils wieder kompensieren.
• Nach einer Angleichung der Temperatur der übrigen Komponenten des Magnetventils wird der bei einer Ansteuerung erreichte Ankerhub somit wieder größer, d.h. die Ankerhubdifferenz geht zurück, bis noch eine statische Ankerhubdifferenz Δh_stat gegenüber dem anfänglichen Wert bleibt.
• Die dynamische Ankerhubdifferenz Δh_dyn ist dabei für eine Einspritzung von Kraftstoff, d.h. den Durchfluss von Kraftstoff durch die Durchlassöffnung 150, wie dies in 2 mittels zweier Pfeile angedeutet ist, nachteilig. Insbesondere kann dabei bspw. eine Sitzdrosselgrenze möglicherweise unterschritten werden, was zu einem deutlich geringeren Durchfluss von Kraftstoff als gewünscht führt.
• Hierzu sei angemerkt, dass im Falle eines kalten Magnetventils zum einen durch die Verformung der Bauteile infolge der Druckerhöhung aber zum anderen auch alleine durch die Druckerhöhung selbst eine Erwärmung des Magnetankers auftritt, was zu einem reduzierten Ankerhub führen kann.
• In 4 ist für verschiedene Drücke p in bar im Hochdruckspeicher jeweils ein Ankerhubbedarf h in µm dargestellt. Insbesondere ist gezeigt, wie sich der Ankerhubbedarf aus verschiedenen Anteilen zusammensetzt.
• Mit Δh₁ ist der Bedarf zum Überwinden der theoretischen Sitzdrosselgrenze bezeichnet, der hier beispielshaft ca. 11 µm beträgt und unabhängig vom Druck p im Hochdruckspeicher ist.
• Mit Δh₂ ist der Bedarf aufgrund eines Ankerhubverlustes durch mechanische Verformungen, beispielsweise beim Ankeranschlag, bezeichnet. Mit Δh₃ ist der Bedarf aufgrund eines Ankerhubverlustes durch statische thermische Effekte, mit Δh₄ der Bedarf aufgrund eines Ankerhubverlustes durch dynamische thermische Effekte bezeichnet. Die Anteile Δh₂ und Δh₃ gehen dabei in die in 3 gezeigte statische Ankerhubdifferenz Δh_stat, der Anteil Δh₄ in die in 3 gezeigte dynamische Ankerhubdifferenz Δh_dyn ein.
• Dabei ist zu sehen, dass der Bedarf aufgrund der Anteile Δh₂ bis Δh₄ mit zunehmendem Druck p immer größer wird. Dies würde ohne weitere Maßnahmen bedeuten, dass ein sehr großer maximaler Ankerhub vorgehalten werden müsste, wenn auch im Falle der Sprungfunktion die Sitzdrosselgrenze sicher überwunden werden soll. Insbesondere ist dabei zu berücksichtigten, dass - wie eingangs erwähnt - ein gewisser Sicherheitsabstand von beispielsweise ca. 2 µm vorgehalten werden sollte.
• Weiterhin ist anhand von 4 zu erkennen, dass beispielsweise bei einem Druck von 2000 bar ca. 2 µm weniger an Ankerhubbedarf besteht als bei einem Druck von 2500 bar. Durch die vorgeschlagene Begrenzung des maximal im Hochdruckspeicher einstellbaren Drucks auf beispielsweise nur 2000 bar anstatt den maximal möglichen 2500 bar kann - hier nur beispielhaft - ohne weiteren Ankerhubbedarf ein Sicherheitsabstand Δh_S von ca. 2 µm gewonnen werden.
• In 5 ist nun schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierbei kann beispielhaft anhand von zwei Kriterien überprüft werden, ob ein Sprung des Drucks im Hochdruckspeicher bevorsteht.
• Als Kriterium K₁ kann hier eine Temperatur, insbesondere eine Kühlwassertemperatur, der Brennkraftmaschine überprüft werden. Liegt diese unterhalb eines vorgebbaren Temperaturgrenzwertes, so wird davon ausgegangen, dass kein Sprung bevorsteht und es erfolgt keine Begrenzung des maximal einstellbaren Drucks. Dies bedeutet, der maximal einstellbare Druck bleibt auf dem maximal zulässigen Druck von p_gr bestehen.
• Sofern die Temperatur über dem Temperaturgrenzwert liegt, kann als zweites Kriterium K₂ überprüft werden, ob ein Druck im Hochdruckspeicher angefordert wird, der über dem Druckgrenzwert liegt. Wenn dies nicht der Fall ist, kann davon ausgegangen, dass kein Sprung bevorsteht und es erfolgt keine Begrenzung des maximal einstellbaren Drucks. Dies bedeutet, der maximal einstellbare Druck bleibt auf dem maximal zulässigen Druck von p_gr bestehen.
• Sofern jedoch ein Druck, der über dem Druckgrenzwert liegt, angefordert wird, so kann der maximal im Hochdruckspeicher einstellbare Druck auf eine einen Maximalwert p_max begrenzt werden. Wenn der Druckgrenzwert p_gr, also beispielsweise der überhaupt maximal einstellbare Druck von beispielsweise 2500 bar ist, kann als Maximalwert p_max beispielsweise 2000 bar gewählt werden.
• Nun kann als erstes weiteres Kriterium K'₁ beispielsweise überprüft werden, ob eine gewisse Zeitdauer seit der Begrenzung des Drucks vergangen ist, und/oder ob ein weiterer Temperaturgrenzwert überschritten wurde. Dann kann der Maximalwert auf einen anderen Maximalwert p'_max angepasst werden, beispielsweise auf 2200 bar.
• Weiterhin kann als zweites weiteres Kriterium K'₂ beispielsweise überprüft werden, ob eine gewisse Zeitdauer seit der Anhebung des Maximalwerts vergangen ist, und/oder ob ein weiterer Temperaturgrenzwert überschritten wurde. Dann kann die Begrenzung aufgehoben werden, d.h. es ist wieder der maximal zulässige Druck p_gr möglich. Denkbar sind jedoch weitere Anhebungen, auch mit kleineren oder anderen Schritten, bevor die Begrenzung aufgehoben wird.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102010000827 A1 [0003]
• DE 10242606 A1 [0005]
• DE 102010027989 A1 [0005]

Claims (11)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils (100) eines Kraftstoffinjektors zur Einspritzung von Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher (175) in einen Brennraum (165) einer Brennkraftmaschine (160), mit einer Magnetspule (111) und einem mittels Bestromung der Magnetspule (111) zur Freigabe einer Durchflussöffnung (150) für Kraftstoff anhebbaren Magnetanker (120), wobei überprüft wird, ob ein Sprung eines Drucks (p) im Hochdruckspeicher (175) mindestens auf einen vorgebbaren Druckgrenzwert (p_gr) bevorsteht, und wobei bei Vorliegen wenigstens eines vorgebbaren Kriteriums (K₁, K₂) entschieden wird, dass ein Sprung des Drucks (p) im Hochdruckspeicher (175) bevorsteht, und ein maximal im Hochdruckspeicher (175) einstellbarer Druck auf einen Maximalwert (p_max) begrenzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine vorgebbare Kriterium (K₁) umfasst, dass eine Temperatur der Brennkraftmaschine (160), insbesondere eine Kühlwassertemperatur, unter einem vorgebbaren Temperaturgrenzwert liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das wenigstens eine vorgebbare Kriterium umfasst, dass eine Zeitdauer, die seit einem Start, insbesondere einem Kaltstart, der Brennkraftmaschine (160) abgelaufen ist, unter einem vorgebbaren Zeitgrenzwerts liegt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine vorgebbare Kriterium (K₂) umfasst, dass ein Druck (p) im Hochdruckspeicher (175), der dem vorgebbaren Druckgrenzwert (p_gr) entspricht oder darüber liegt, angefordert wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine vorgebbare Kriterium umfasst, dass eine Lastanforderung an die Brennkraftmaschine (160) über einem vorgebbaren Lastgrenzwert liegt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Maximalwert (p_max) für den maximal im Hochdruckspeicher (160) einstellbaren Druck bei Vorliegen jeweils wenigstens eines weiteren Kriteriums (K'₁, K'₂) ein oder mehrmals angehoben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine weitere Kriterium (K'₁, K'₂) einen Ablauf einer jeweiligen vorgebbaren Zeitdauer und/oder das Überschreiten eines jeweiligen weiteren Temperaturgrenzwertes durch eine Temperatur der Brennkraftmaschine (160), insbesondere eine Kühlwassertemperatur, jeweils seit einem vorhergehenden Einstellen des Maximalwerts umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Magnetventil (100) im Kraftstoffinjektor (170) als Schaltventil zur Betätigung eines Hauptventils verwendet wird, über welches der Kraftstoff in den Brennraum (165) eingespritzt wird.
9. Recheneinheit (180), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (180) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (180) ausgeführt wird.
11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.

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