Beschreibung Titel Description title
Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofffördereinrichtung Stand der Technik Method for operating a fuel conveyor state of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Ansteuerschaltung, ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Patentansprüchen. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and a drive circuit, a computer program and a control and / or regulating device according to the independent claims.
Mengensteuerventile, beispielsweise in einer Kraftstofffördereinrichtung einer Brennkraftmaschine, sind vom Markt her bekannt. Mengensteuerventile werden im Allgemeinen elektromagnetisch betrieben und sind häufig ein Bestandteil einer Hochdruckpumpe der Kraftstofffördereinrichtung. Das Mengensteuerventil steuert die zu einem Hochdruckspeicher fließende Kraftstoff menge, von wo aus der Kraftstoff zu den Einspritzventilen der Brennkraftmaschine geleitet wird. Beispielsweise weist das Mengensteuerventil zwei Schaltzustände auf, zwischen denen mittels einer elektronischen Ansteuerung geschaltet werden kann. Quantity control valves, for example in a fuel delivery device of an internal combustion engine, are known from the market. Rate control valves are generally operated electromagnetically and are often part of a high-pressure pump of the fuel delivery device. The quantity control valve controls the amount of fuel flowing to a high-pressure accumulator, from where the fuel is passed to the injection valves of the internal combustion engine. For example, the quantity control valve has two switching states, between which can be switched by means of an electronic control.
Eine Patentveröffentlichung aus diesem Fachgebiet ist beispielsweise die EP 1 042 607 B1 . A patent publication in this field is, for example, EP 1 042 607 B1.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Ansteuerschaltung, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Computerprogramm 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. The problem underlying the invention is solved by a method according to claim 1 and by a drive circuit, a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims. Advantageous developments are specified in subclaims. For the invention important features can be further found in the following description and in the drawings, the features both alone and in different combinations for the Invention may be important, without being explicitly referred to again.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung eines Mengensteuerventils mittels einer The inventive method has the advantage that an electromagnetic actuator of a quantity control valve by means of a
pulsweitenmodulierten Spannung besonders einfach und kostengünstig angesteuert werden kann, wobei gute Schalteigenschaften ermöglicht werden. Eine Stromregelung der Endstufe mittels Schaltschwellen ist nicht erforderlich. Die aufzubringende elektrische Energie bzw. die elektrische Verlustleistung, sowie die erreichbare Geschwindigkeit der Ankerbewegung, eventuelle Pulse width modulated voltage can be controlled very easily and inexpensively, with good switching properties are possible. A current control of the power amplifier by means of switching thresholds is not required. The applied electrical energy or electrical power loss, as well as the achievable speed of the armature movement, eventual
Toleranzen der Anker-Anzugszeit und das Betriebsgeräusch sind mit den Eigenschaften einer stromgeregelten Ansteuerung vergleichbar. Eine Tolerances of the armature operating time and the operating noise are comparable with the properties of a current-controlled control. A
Überdimensionierung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung ist ebenfalls nicht erforderlich. In Bezug auf herkömmliche Ansteuerungen mit Pulsweitenmodulation benötigt die erfindungsgemäße Ansteuerung der Endstufe weniger elektrische Leistung und weist eine geringere thermische Belastung auf. Oversizing the electromagnetic actuator is also not required. With regard to conventional actuators with pulse width modulation, the control according to the invention of the output stage requires less electrical power and has a lower thermal load.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer The invention relates to a method for operating a
Kraftstofffördereinrichtung einer Brennkraftmaschine, bei dem zur Einstellung einer Fördermenge eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung eines in einem Zulauf zu einem Förderraum der Kraftstofffördereinrichtung angeordneten Mengensteuerventils geschaltet wird. Dazu wird der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung bei jedem Schaltvorgang, bei welchem ein Anker der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung beispielsweise gegen die Kraft einer Ankerfeder in Richtung auf einen Hubanschlag bewegt werden soll, mittels derFuel delivery device of an internal combustion engine, in which an electromagnetic actuator of a arranged in an inlet to a delivery chamber of the fuel delivery device quantity control valve is switched to adjust a flow rate. For this purpose, the electromagnetic actuator is in each switching operation in which an armature of the electromagnetic actuator, for example, to be moved against the force of an armature spring in the direction of a stroke stop, by means of
Ansteuerung Energie zugeführt. Dabei wird die Ansteuerung mittels einer Pulsweitenmodulation durchgeführt. Beispielsweise wird dazu eine Control energy supplied. The control is carried out by means of a pulse width modulation. For example, this will be one
Batteriespannung ("Spannung") mehrfach und zumindest zeitweise periodisch an eine Spule der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung geschaltet. Battery voltage ("voltage") repeatedly and at least temporarily periodically connected to a coil of the electromagnetic actuator.
Entsprechend dem Induktionsgesetz ergeben sich dabei abschnittsweise in etwa rampenförmige Zeitverläufe des durch die Spule fließenden Stroms. In accordance with the law of induction, this results in sections approximately ramp-shaped time profiles of the current flowing through the coil.
Die Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung bzw. der Spule erfolgt derart, dass der Anker von einer ersten Position - im Allgemeinen von einem Ruhesitz - in eine zweite Position - im Allgemeinen an einen HubanschlagThe control of the electromagnetic actuator or the coil is such that the armature from a first position - generally from a rest seat - in a second position - generally to a stroke stop
- bewegt wird. Dabei umfasst die erfindungsgemäße Ansteuerung mindestens
drei Phasen. In einer ersten Phase wird die Spule für eine vergleichsweise kurze Zeitspanne dauernd an die Spannung geschaltet. In einer darauf folgenden zweiten Phase wird die Spule periodisch mit einer ersten Frequenz und mit einem ersten Tastverhältnis an die Spannung geschaltet. In einer - is moved. The control according to the invention comprises at least three phases. In a first phase, the coil is continuously switched to the voltage for a comparatively short period of time. In a subsequent second phase, the coil is periodically switched to the voltage at a first frequency and at a first duty cycle. In a
anschließenden dritten Phase wird die Spule wiederum periodisch mit einer zweiten Frequenz und mit einem zweiten Tastverhältnis an die Spannung geschaltet. Dabei sind das erste und das zweite Tastverhältnis im Allgemeinen voneinander verschieden. Vorzugsweise ist das zweite Tastverhältnis derart eingestellt, dass eine mittlere elektrische Leistung während der dritten Phase geringer ist als während der zweiten Phase. subsequent third phase, the coil is in turn periodically connected to a second frequency and with a second duty cycle to the voltage. In this case, the first and the second duty cycle are generally different from each other. Preferably, the second duty cycle is set such that a mean electric power is lower during the third phase than during the second phase.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine jeweilige Dauer der drei Phasen und/oder die erste Frequenz und/oder die zweite Frequenz und/oder das erste Tastverhältnis und/oder das zweite Tastverhältnis in Abhängigkeit von der Spannung und/oder einer Temperatur und/oder eines Leitungswiderstands und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine eingestellt werden. Dabei ist die Temperatur beispielsweise eine Temperatur der Spule und der An embodiment of the invention provides that a respective duration of the three phases and / or the first frequency and / or the second frequency and / or the first duty cycle and / or the second duty cycle as a function of the voltage and / or a temperature and / or or a line resistance and / or a rotational speed of the internal combustion engine can be adjusted. The temperature is for example a temperature of the coil and the
Leitungswiderstand ist ein Zuleitungswiderstand eines Kabels zum Anschluss der Spule an eine Ansteuerschaltung, welche vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Dadurch kann die Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung - also der Spule - besonders genau an jeweilige Betriebsbedingungen angepasst werden. Damit kann einerseits ein schnelles und sicheres Schalten der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung bzw. des Mengensteuerventils, und andererseits ein optimierter Energieverbrauch erreicht werden. Line resistance is a lead resistance of a cable for connecting the coil to a drive circuit, which is preferably arranged in a control and / or regulating device of the internal combustion engine. Thereby, the control of the electromagnetic actuator - so the coil - are particularly adapted to each operating conditions. Thus, on the one hand, a fast and reliable switching of the electromagnetic actuator or the quantity control valve, and on the other hand, an optimized energy consumption can be achieved.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass die erste und die zweite Phase eine Anzugsphase des Ankers bewirken, und dass die dritte Phase eine Haltephase des Ankers bewirkt. Die Anzugsphase ist jene Phase, in welcher der Anker durch magnetische Kraft von dem Ruhesitz bis zu dem Hubanschlag bewegt wird. Die Haltephase ist jene Phase, in welcher der Anker durch eine - im Allgemeinen geringere - magnetische Kraft an dem Hubanschlag in seiner Position gehalten wird. Auf diese Weise kann für die Anzugsphase und die Haltephase eine jeweils optimierte Ansteuerung erfolgen.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft dazu verwendet werden, um eine herkömmliche so genannte "stromgeregelte" Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung nachzubilden und diese nahezu gleichwertig zu ersetzen, wobei ein beträchtlicher Aufwand gespart werden kann. Eine "stromgeregelte" Ansteuerung verwendet im Allgemeinen eine untere und eine obere Stromschwelle, um den durch die Spule fließenden Strom unter Verwendung einer Hysterese zu steuern. Wenn die untere Stromschwelle unterschritten wird, so wird die Spule an die Spannung geschaltet. Wenn die obere Stromschwelle überschritten wird, so wird die Spule von der Spannung abgeschaltet. Dadurch ergibt sich ein oszillierender Zeitverlauf des Spulenstroms zwischen den beiden Stromschwellen. Furthermore, the invention provides that the first and the second phase cause a starting phase of the armature, and that the third phase causes a holding phase of the armature. The tightening phase is the phase in which the armature is moved by magnetic force from the rest seat to the stroke stop. The hold phase is that phase in which the armature is held in place by a - generally lower - magnetic force on the stroke stop. In this way, an optimized control can be carried out for the tightening phase and the holding phase. In particular, the method according to the invention can be advantageously used to simulate a conventional so-called "current-controlled" control of the electromagnetic actuator and to replace it almost equally, with a considerable effort can be saved. A "current controlled" driver generally uses lower and upper current thresholds to control the current flowing through the coil using hysteresis. If the lower current threshold is undershot, the coil is switched to the voltage. If the upper current threshold is exceeded, the coil is switched off by the voltage. This results in an oscillating time curve of the coil current between the two current thresholds.
Für eine stromgeregelte Ansteuerung ist die während der Anzugsphase aufzubringende Energie W proportional zu einem Integral des Stroms I über die Anzugs-Zeit t: t- Anzug, Ende For a current-controlled activation, the energy W to be applied during the starting phase is proportional to an integral of the current I over the starting time t: t-suit, end
- Anzug , Beginn - Suit, beginning
Für die erfindungsgemäße Ansteuerung ist die während der Anzugsphase aufzubringende Energie W ebenfalls proportional zu einem Integral des Stroms I über die Anzugs-Zeit t:
For the activation according to the invention, the energy W to be applied during the starting phase is likewise proportional to an integral of the current I over the starting time t:
Die erfindungsgemäße Ansteuerung wird dabei vorzugsweise derart bemessen, dass sich eine Gleichheit der während der Anzugsphase aufzuwendenden Energien W ergibt: The control according to the invention is preferably dimensioned such that an equality of the energies W to be expended during the starting phase results:
3-Phasen stromgeregelt 3-phase current controlled
Das bedeutet vorliegend, dass eine Summen-Energie der erfindungsgemäßen Ansteuerung der Spule während der ersten und der zweiten Phase zu einer Summen-Energie der stromgeregelten Ansteuerung während der Anzugsphase
gleich ist bzw. möglichst gleich sein soll. Dies erfolgt mittels einer jeweils geeigneten Bemessung der Dauer der drei Phasen und/oder der ersten This means in the present case that a sum energy of the control of the coil according to the invention during the first and the second phase to a sum energy of the current-controlled control during the tightening phase is the same or should be the same as possible. This is done by means of a suitable dimensioning of the duration of the three phases and / or the first
Frequenz und/oder der zweiten Frequenz und/oder des ersten Tastverhältnisses und/oder des zweiten Tastverhältnisses. Ergänzend kann in vergleichbarer Weise eine Summen-Energie der Ansteuerung der Spule während der dritten Phase zu einer Summen-Energie der stromgeregelten Ansteuerung während der Haltephase in etwa gleich sein bzw. möglichst gleich gemacht werden. Frequency and / or the second frequency and / or the first duty cycle and / or the second duty cycle. In addition, a sum energy of the control of the coil during the third phase to a sum energy of the current-controlled control during the holding phase can be approximately the same or be made as equal in a comparable manner.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vereinfacht, wenn die jeweilige Dauer der drei Phasen und/oder die erste Frequenz und/oder die zweite Frequenz und/oder das erste Tastverhältnis und/oder das zweite Tastverhältnis unter Verwendung mindestens eines Kennfelds ermittelt wird. Das Kennfeld kann dabei die oben erwähnte Abhängigkeit von der Spannung, der Spulentemperatur, dem The inventive method is simplified when the respective duration of the three phases and / or the first frequency and / or the second frequency and / or the first duty cycle and / or the second duty cycle is determined using at least one map. The map can be the above-mentioned dependence on the voltage, the coil temperature, the
Leitungswiderstand und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine besonders einfach und sicher berücksichtigen. Optional kann das Kennfeld für eine bestimmte Serie von Mengensteuerventilen einmalig auf einem Prüfstand ermittelt werden, und beispielsweise in einem Datenspeicher der Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine abgespeichert werden. Line resistance and / or the speed of the internal combustion engine particularly simple and safe account. Optionally, the map for a particular series of quantity control valves can be determined once on a test bench, and stored, for example, in a data memory of the control and / or regulating device of the internal combustion engine.
Eine weitere Vereinfachung der Erfindung ist es, wenn die erste Frequenz gleich der zweiten Frequenz ist. Dadurch kann eine vereinfachte Takterzeugung zur Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung verwendet werden, wobei die während der zweiten und der dritten Phase unterschiedlichen mittleren elektrischen Leistungen im Wesentlichen durch ein jeweiliges A further simplification of the invention is when the first frequency is equal to the second frequency. Thereby, a simplified clock generation for driving the electromagnetic actuator can be used, wherein the different during the second and the third phase average electrical power substantially by a respective
Tastverhältnis eingestellt werden. Duty cycle can be adjusted.
Weiterhin umfasst die Erfindung eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung des Mengensteuerventils, welche Mittel aufweist, um eine Ansteuerung mittels mindestens dreier Phasen nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Furthermore, the invention comprises a drive circuit for actuating the electromagnetic actuating device of the quantity control valve, which has means for carrying out an activation by means of at least three phases according to at least one of the preceding claims.
Erfindungsgemäß erfolgt die Ansteuerung über eine Pulsweitenmodulation der die Ansteuerungsenergie erzeugenden Spannung. Die dazu erforderliche elektronische Schaltung ist einfach und kostengünstig herstellbar. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in weiten Grenzen skalierbar, so dass es häufig nicht erforderlich ist, verschiedene bauliche Ausführungsformen der According to the invention, the control takes place via a pulse width modulation of the voltage generating the drive power. The necessary electronic circuit is simple and inexpensive to produce. The inventive method is scalable within wide limits, so that it is often not necessary to different structural embodiments of
Ansteuerschaltung vorzusehen.
Das Verfahren ist besonders einfach durchführbar, wenn es mittels eines Computerprogramms auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ("Steuergerät") der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, insbesondere unter Verwendung des oben beschriebenen Kennfelds. In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Einrichtung des Steuergeräts durch Laden des Computerprogramms mit den Merkmalen des unabhängigen Computerprogramm-Anspruchs von einem Speichermedium. Unter dem Speichermedium wird insofern jede Vorrichtung verstanden, die das Computerprogramm in gespeicherter Form enthält. Provide drive circuit. The method is particularly easy to carry out if it is carried out by means of a computer program on the control and / or regulating device ("control unit") of the internal combustion engine, in particular using the map described above. In a preferred embodiment, the device is set up by loading the computer program with the features of the independent computer program claim from a storage medium. The storage medium is understood as meaning any device that contains the computer program in stored form.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:
Figur 1 ein vereinfachtes Schema einer Kraftstofffördereinrichtung einer Figure 1 is a simplified diagram of a fuel delivery of a
Brennkraftmaschine; Internal combustion engine;
Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Hochdruckpumpe der Figure 2 is a sectional view of a high-pressure pump of
Kraftstofffördereinrichtung zusammen mit einem Mengensteuerventil und einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung; A fuel delivery device together with a quantity control valve and an electromagnetic actuator;
Figur 3 ein Zeitdiagramm einer Ansteuerung der elektromagnetischen Figure 3 is a timing diagram of a control of the electromagnetic
Betätigungseinrichtung; und Actuating means; and
Figur 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur ergänzenden Darstellung des Verfahrens. Figure 4 is a simplified block diagram to supplement the method.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. The same reference numerals are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments.
Figur 1 zeigt eine Kraftstofffördereinrichtung 10 einer Brennkraftmaschine in einer stark vereinfachten Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird Kraftstoff über eine Saugleitung 14, mittels einer Vorförderpumpe 16, über eine FIG. 1 shows a fuel delivery device 10 of an internal combustion engine in a greatly simplified representation. From a fuel tank 12 is fuel via a suction line 14, by means of a feed pump 16, via a
Niederdruckleitung 18, und über ein von einer elektromagnetischen Low pressure line 18, and one of an electromagnetic
Betätigungseinrichtung 20 ("Elektromagnet") betätigbares Mengensteuerventil 22 einer Hochdruckpumpe 24 zugeführt. Stromabwärts ist die Hochdruckpumpe 24
über eine Hochdruckleitung 26 an einen Hochdruckspeicher 28 ("Common Rail") angeschlossen. Sonstige Elemente, wie beispielsweise Ventile der Actuator 20 ("solenoid") operable quantity control valve 22 of a high-pressure pump 24 is supplied. Downstream is the high pressure pump 24 connected via a high-pressure line 26 to a high-pressure accumulator 28 ("common rail"). Other elements, such as valves of
Hochdruckpumpe 24, sind in der Figur 1 nicht gezeichnet. Die High-pressure pump 24, are not shown in the figure 1. The
elektromagnetische Betätigungseinrichtung 20 wird mittels einer auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 30 angeordneten Ansteuerschaltung 31 angesteuert.Electromagnetic actuator 20 is controlled by means of a control circuit 31 arranged on a control and / or regulating device 30.
Ferner weist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 30 ein Computerprogramm 32 und ein Kennfeld 34 auf. Furthermore, the control and / or regulating device 30 has a computer program 32 and a map 34.
Es versteht sich, dass das Mengensteuerventil 22 auch als Baueinheit mit der Hochdruckpumpe 24 ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann das It is understood that the quantity control valve 22 may be formed as a unit with the high-pressure pump 24. For example, that can
Mengensteuerventil 22 ein zwangsweise offenbares Einlassventil der Mengensteuerventil 22 a forced openable intake valve of
Hochdruckpumpe 24 sein. Be high pressure pump 24.
Beim Betrieb der Kraftstofffördereinrichtung 10 fördert die Vorförderpumpe 16 Kraftstoff vom Kraftstofftank 12 in die Niederdruckleitung 18. Dabei steuert dasDuring operation of the fuel delivery device 10, the prefeed pump 16 conveys fuel from the fuel tank 12 into the low-pressure line 18
Mengensteuerventil 22 die einem Arbeitsraum der Hochdruckpumpe 24 zugeführte Kraftstoffmenge, indem ein Anker 46 (siehe Figur 2) des Quantity control valve 22, the amount of fuel supplied to a working space of the high-pressure pump 24 by an armature 46 (see Figure 2) of the
Elektromagneten 20 von einer ersten in eine zweite Position - und umgekehrt - bewegt wird. Das Mengensteuerventil 22 kann somit geschlossen und geöffnet werden. Electromagnet 20 from a first to a second position - and vice versa - is moved. The quantity control valve 22 can thus be closed and opened.
Figur 2 zeigt eine ausschnittsweise Schnittdarstellung (Längsschnitt) der Figure 2 shows a partial sectional view (longitudinal section) of
Hochdruckpumpe 24 der Kraftstofffördereinrichtung 10 zusammen mit dem Mengensteuerventil 22 und der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20. Die dargestellte Anordnung umfasst ein Gehäuse 36, in welchem im in derHigh pressure pump 24 of the fuel delivery device 10 together with the quantity control valve 22 and the electromagnetic actuator 20. The illustrated arrangement comprises a housing 36 in which in the in
Zeichnung oberen Bereich die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 20, im mittleren Bereich das Mengensteuerventil 22, und im unteren Bereich ein Förderraum 38 zusammen mit einem Kolben 40 der Hochdruckpumpe 24 angeordnet sind. Drawing upper portion of the electromagnetic actuator 20, in the middle region of the quantity control valve 22, and in the lower part of a delivery chamber 38 are arranged together with a piston 40 of the high pressure pump 24.
Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 20 ist in einem Ventilgehäuse 42 angeordnet, und umfasst eine Spule 44, einen Anker 46, einen Polkern 48, eine Ankerfeder 50, einen Ruhesitz 52 und einen Hubanschlag 54. Der Ruhesitz 52 stellt die erste Position des Ankers 46 dar, und der Hubanschlag 54 stellt die zweite Position des Ankers 46 dar. Der Anker 46 beaufschlagt mittels einesThe electromagnetic actuator 20 is arranged in a valve housing 42, and comprises a coil 44, an armature 46, a pole core 48, an armature spring 50, a rest seat 52 and a stroke stop 54. The rest seat 52 represents the first position of the armature 46, and the stroke stop 54 represents the second position of the armature 46. The armature 46 is acted upon by means of a
Koppelelements 56 einen Ventilkörper 58. In der Zeichnung oberhalb des
Ventilkörpers 58 ist ein zugehöriger Dichtsitz 60 angeordnet. Der Dichtsitz 60 ist Teil eines topfförmigen Gehäuseelements 62, welches unter anderem den Ventilkörper 58 und eine Ventilfeder 64 umschließt. Dichtsitz 60 und Ventilkörper 58 bilden das Einlassventil der Hochdruckpumpe 24. Coupling element 56 a valve body 58. In the drawing above the Valve body 58, an associated sealing seat 60 is arranged. The sealing seat 60 is part of a pot-shaped housing element 62, which encloses inter alia the valve body 58 and a valve spring 64. Sealing seat 60 and valve body 58 form the inlet valve of the high-pressure pump 24.
Dargestellt ist in der Figur 2 der unbestromte Zustand der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20. Dabei wird der Anker 46 mittels der Ankerfeder 50 in der Zeichnung nach unten gegen den Ruhesitz 52 gedrückt. Über das The armature 46 is pressed by means of the armature spring 50 in the drawing down against the rest seat 52 in Figure 2, the de-energized state of the electromagnetic actuator. About the
Koppelelement 56 wird dadurch der Ventilkörper 58 entgegen der Kraft der Ventilfeder 64 beaufschlagt, wodurch das Einlassventil bzw. das Coupling element 56 is thereby acted upon by the valve body 58 against the force of the valve spring 64, whereby the inlet valve or the
Mengensteuerventil 22 öffnet. Dadurch wird eine fluidische Verbindung zwischen der Niederdruckleitung 18 und dem Förderraum 38 hergestellt. Quantity control valve 22 opens. As a result, a fluidic connection between the low-pressure line 18 and the delivery chamber 38 is produced.
Im bestromten Zustand der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20 wird der Anker 46 von dem Polkern 48 magnetisch angezogen, wodurch das mit dem Anker 46 verbundene Koppelelement 56 in der Zeichnung nach oben bewegt wird. Dadurch kann - bei entsprechenden fluidischen Druckverhältnissen - der Ventilkörper 58 durch die Kraft der Ventilfeder 64 gegen den Dichtsitz 60 gedrückt werden, und das Einlassventil bzw. das Mengensteuerventil 22 somit schließen. Dies kann beispielsweise erfolgen, wenn der Kolben 40 in dem Förderraum 38 eine Arbeitsbewegung (in der Zeichnung nach oben) durchführt, wobei Kraftstoff über ein dabei geöffnetes Rückschlagventil 66 in die In the energized state of the electromagnetic actuator 20, the armature 46 is magnetically attracted by the pole core 48, whereby the coupling element 56 connected to the armature 46 is moved upward in the drawing. As a result, the valve body 58 can be pressed against the sealing seat 60 by the force of the valve spring 64 with corresponding fluid pressure ratios, and thus close the inlet valve or the quantity control valve 22. This can be done, for example, when the piston 40 in the delivery chamber 38 performs a working movement (in the drawing up), wherein fuel via an open thereby check valve 66 in the
Hochdruckleitung 26 gefördert werden kann. High pressure line 26 can be promoted.
Das Öffnen bzw. das Schließen des Mengensteuerventils 22 erfolgt in The opening or closing of the quantity control valve 22 takes place in
Abhängigkeit von mehreren Größen: Erstens abhängig von den durch die Ankerfeder 50 und die Ventilfeder 64 ausgeübten Kräften. Zweitens abhängig von dem in der Niederdruckleitung 18 und dem Förderraum 38 herrschenden Kraftstoffdruck. Drittens abhängig von der Kraft des Ankers 46, welche im Wesentlichen von einem aktuell durch die Spule 44 fließenden Strom I bestimmt wird. Depending on several sizes: First, depending on the forces exerted by the armature spring 50 and the valve spring 64 forces. Second, depending on the prevailing in the low pressure line 18 and the delivery chamber 38 fuel pressure. Third, depending on the force of the armature 46, which is essentially determined by a current I currently flowing through the coil 44.
Figur 3 zeigt ein Zeitdiagramm einer Ansteuerung des Mengensteuerventils 22. In dem in der Zeichnung dargestellten Koordinatensystem sind Ströme 11 (durchgezogen) und 12 (gestrichelt), welche über die Spule 44 der Figure 3 shows a timing diagram of a control of the quantity control valve 22. In the coordinate system shown in the drawing are currents 11 (solid) and 12 (dashed), which via the coil 44 of
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20 fließen, über einer Zeit t
aufgetragen. Doppelpfeile 68 bzw. 70 bzw. 72 kennzeichnen eine erste Phase bzw. eine zweite Phase bzw. eine dritte Phase der Ansteuerung der electromagnetic actuator 20 flow over a time t applied. Double arrows 68 and 70 or 72 indicate a first phase or a second phase or a third phase of the control of
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20 und somit der Spule 44. electromagnetic actuator 20 and thus the coil 44th
Die zum Zeitpunkt tO beginnende erste und die zweite Phase bewirken zusammen eine Anzugsphase des Ankers 46, und die zum Zeitpunkt t1 beginnende dritte Phase bewirkt eine Haltephase des Ankers 46. Während der Anzugsphase wird der Anker 46 durch magnetische Kraft von dem Ruhesitz 52 bis zu dem Hubanschlag 54 bewegt. Während der Haltephase wird der Anker 46 durch eine - im Allgemeinen geringere - magnetische Kraft an dem Hubanschlag 54 in seiner Position gehalten. The first and second phases beginning at time t0 together cause a pull-in phase of the armature 46, and the third phase beginning at time t1 causes a hold phase of the armature 46. During the pull-in phase, the armature 46 is moved by magnetic force from the rest seat 52 to the armature 46 Stroke stop 54 moves. During the hold phase, the armature 46 is held in position by a generally smaller magnetic force on the stroke stop 54.
Eine Zeitspanne 74 bezeichnet eine weitere Phase der Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20, in welcher die Bestromung der Spule 44 abgeschaltet wird. Dabei wird der Strom 11 bzw. 12 vergleichsweise rasch bis auf Null vermindert, so dass der Anker 46 von dem Hubanschlag 54 zurück auf den Ruhesitz 52 fallen kann. A time interval 74 denotes a further phase of the activation of the electromagnetic actuator 20, in which the energization of the coil 44 is switched off. In this case, the current 11 or 12 is reduced comparatively rapidly to zero, so that the armature 46 can fall from the stroke stop 54 back to the rest seat 52.
Nachfolgend wird der Verlauf des Stroms 11 beschrieben, welcher sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt. Der Strom 12 ergibt sich bei einem The course of the current 11, which results in the method according to the invention, will be described below. The current 12 results at a
Verfahren nach dem Stand der Technik bei einer mittels Schwellwerten Method according to the prior art in one by means of thresholds
"stromgesteuerten" elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20 und ist lediglich zum Vergleich mit dargestellt. "current controlled" electromagnetic actuator 20 and is shown for comparison only.
In der ersten Phase der Ansteuerung wird die Spule 44 dauernd an eine In the first phase of the control, the coil 44 is constantly connected to a
Spannung, beispielsweise eine Batteriespannung eines Kraftfahrzeugs gelegt.Voltage, for example, a battery voltage of a motor vehicle.
Daraus ergibt sich der im linken Bereich der Zeichnung der Figur 3 dargestellte steile Anstieg des Stroms 11 . This results in the steep rise of the current 11 shown in the left-hand area of the drawing of FIG.
In der zweiten Phase wird die Spannung mit einer (konstanten) ersten Frequenz 76 und mit einem (konstanten) ersten Tastverhältnis 78 periodisch an die SpuleIn the second phase, the voltage is periodically applied to the coil at a (constant) first frequency 76 and a (constant) first duty cycle 78
44 geschaltet. Die erste Frequenz 76 ist der Kehrwert der in der Zeichnung der Figur 3 dargestellten Periodendauer T des Stroms 11 . Das erste Tastverhältnis 78 wird durch eine relative Einschaltdauer 80 - in welcher der Strom 11 ansteigt - und durch eine relative Ausschaltdauer 82 - in welcher der Strom 11 abfällt - charakterisiert.
In der dritten Phase wird die Spannung mit einer zweiten Frequenz (ohne Bezugszeichen) und mit einem zweiten Tastverhältnis (ohne Bezugszeichen) periodisch an die Spule 44 geschaltet. Die zweite Frequenz und das zweite Tastverhältnis sind ebenfalls während der dritten Phase konstant. Vorliegend ist die zweite Frequenz gleich der ersten Frequenz bemessen. Das zweite 44 switched. The first frequency 76 is the reciprocal of the period T of the current 11 shown in the drawing of FIG. The first duty cycle 78 is characterized by a relative duty cycle 80 - in which the current 11 increases - and by a relative turn-off duration 82 - in which the current 11 drops. In the third phase, the voltage is periodically switched to the coil 44 at a second frequency (without reference numeral) and at a second duty cycle (without reference numeral). The second frequency and the second duty cycle are also constant during the third phase. In the present case, the second frequency is equal to the first frequency. The second
Tastverhältnis weist eine in Bezug auf das erste Tastverhältnis geringere relative Einschaltdauer 80 auf, so dass sich ein entsprechend kleinerer Mittelwert des Stroms 11 während der dritten Phase ergibt. Duty cycle has a relative to the first duty ratio lower duty cycle 80, so that there is a correspondingly smaller average value of the current 11 during the third phase.
Die jeweilige Dauer der in der Figur 3 dargestellten drei Phasen sowie die erste und die zweite Frequenz sowie das erste und das zweite Tastverhältnis werden unter Verwendung des Kennfelds 34 ermittelt. Diese Ermittlung erfolgt vor Beginn (Zeitpunkt tO) der Ansteuerung in Abhängigkeit von der aktuellen Höhe der Spannung, von der aktuellen Temperatur der Spule 44, von dem The respective duration of the three phases shown in FIG. 3 as well as the first and the second frequency as well as the first and the second duty cycle are determined using the map 34. This determination is made before the start (time tO) of the drive in dependence on the current level of the voltage, from the current temperature of the coil 44, of the
Leitungswiderstand eines Kabels, mittels dem die Spule 44 an die Cable resistance of a cable by means of which the coil 44 to the
Ansteuerschaltung 31 angeschlossen ist, sowie in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahl der Brennkraftmaschine. Somit ist der Verlauf des Stroms 11 nach dem Zeitpunkt tO - zumindest für einen einzelnen Schaltvorgang des Drive circuit 31 is connected, and in dependence on the current speed of the internal combustion engine. Thus, the course of the current 11 after the time tO - at least for a single switching operation of
Mengensteuerventils 22 - das Ergebnis einer Steuerung. Eine Regelung mittels den Strom 11 beeinflussender Schwellwerte erfolgt nicht. Quantity control valve 22 - the result of a control. A regulation by means of the current 11 influencing thresholds does not occur.
Der in der Zeichnung der Figur 3 gestrichelt gezeichnete Verlauf des Stroms 12, welcher wie oben erwähnt einer stromgesteuerten Ansteuerung der Spule 44 entspricht, wird durch den Verlauf des Stroms 11 zufriedenstellend angenähert. Insbesondere sind die Summen-Energien der Ansteuerung während der ersten und der zweiten Phase im Wesentlichen gleich. Entsprechendes ergibt sich für die dritte Phase. The dashed line in the drawing of Figure 3 course of the current 12, which, as mentioned above, a current-controlled control of the coil 44 is approximated by the course of the current 11 satisfactorily. In particular, the sum energies of the drive during the first and the second phase are substantially the same. The same applies to the third phase.
Die Summenenergie für die erste und die zweite Phase kann für den Strom 11 bzw. den Strom 12 über die folgenden proportionalen Beziehungen ermittelt werden:
The sum energy for the first and the second phase can be determined for the current 11 and the current 12, respectively, via the following proportional relationships:
Anzustreben ist dabei die Gleichheit beider Energien, also
= w 12 The goal is the equality of both energies, that is = w 12
In einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform ist die zweite Frequenz unterschiedlich zu der ersten Frequenz 76 bemessen. In a further embodiment, not shown, the second frequency is different from the first frequency 76.
Figur 4 zeigt ein vereinfachtes Ablaufschema zur Ansteuerung der Figure 4 shows a simplified flowchart for controlling the
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20. Das dargestellte Verfahren wird vorzugsweise mittels des Computerprogramms 32 in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 30 der Brennkraftmaschine durchgeführt. In einem ersten Block 84 beginnt die dargestellte Prozedur, wobei verschiedene Größen ermittelt und/oder aus einem Datenspeicher der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 30 ausgelesen werden: electromagnetic actuator 20. The illustrated method is preferably performed by means of the computer program 32 in the control and / or regulating device 30 of the internal combustion engine. In a first block 84, the illustrated procedure begins, whereby different variables are determined and / or read from a data memory of the control and / or regulating device 30:
- die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine; - The current speed of the internal combustion engine;
- eine einzuspritzende Kraftstoff menge oder ein dazu äquivalenter Wert; - An amount of fuel to be injected or an equivalent value;
- die Höhe der Batteriespannung; - the amount of battery voltage;
- die Temperatur der Spule 44; und/oder the temperature of the coil 44; and or
- der Wert des Leitungswiderstands des Kabels, mit dem die Spule 44 angeschlossen ist. the value of the cable resistance of the cable to which the coil 44 is connected.
Ergänzend können auch weitere Größen bzw. Betriebsgrößen des In addition, other sizes or operating variables of
Mengensteuerventils 22 und/oder der Brennkraftmaschine mit verwendet werden. In einem nachfolgenden zweiten Block 86 werden anhand der oben genannten Größen verschiedene Ansteuer-Größen unter Verwendung des Kennfelds 34 ermittelt. Diese Ansteuer-Größen sind: Quantity control valve 22 and / or the internal combustion engine to be used. In a subsequent second block 86, different drive quantities are determined using the characteristic field 34 on the basis of the variables mentioned above. These driving sizes are:
- die jeweiligen Zeitdauern der drei Phasen; - the respective durations of the three phases;
- die erste und die zweite Frequenz; und/oder - the first and the second frequency; and or
- das erste und das zweite Tastverhältnis.
Diese Ansteuer-Größen und deren Werte-Verhältnis zueinander bestimmen wesentlich den zeitlichen Verlauf des Stroms I, wie er beispielsweise als Strom 11 in der Figur 3 dargestellt ist. the first and the second duty cycle. These control variables and their value ratio to one another essentially determine the time profile of the current I, as illustrated, for example, as current 11 in FIG.
In einem nachfolgenden dritten Block 88 wird unter Verwendung der ermittelten Ansteuer-Größen die Spule 44 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20 angesteuert. Dabei können die im Block 86 ermittelten Ansteuer-Größen für mehrere aufeinander folgende Ansteuerungen der Spule 44 bzw. Schaltvorgänge des Mengensteuerventils 22 verwendet werden, oder die Ansteuer-Größen können alternativ für jeden einzelnen Schaltvorgang des Mengensteuerventils 22 jeweils neu ermittelt werden.
In a subsequent third block 88, the coil 44 of the electromagnetic actuator 20 is driven using the determined drive quantities. In this case, the control variables ascertained in block 86 can be used for a plurality of successive activations of the coil 44 or switching operations of the quantity control valve 22, or alternatively the actuation variables can be newly determined for each individual switching operation of the quantity control valve 22.