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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzventils
und eine Einrichtung zum Kontrollieren eines Einspritzventils sowie
ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Einspritzventile
und insbesondere Hochdruckeinspritzventile (HDEV), z. B. für die Benzin-Direkteinspritzung
(BDE) oder Diesel-Direkteinspritzung bei Kraftfahrzeugen, werden üblicherweise
benutzt, um Kraftstoff direkt in den Brennraum eines Motors einzuspritzen.
Ein Einspritzventil wird hierzu durch Bestromung eines Magnetkreises
des Einspritzventils geöffnet.
Dabei wird eine Magnetkraft erzeugt, die zu einem Öffnen des
Einspritzventils führt. Ziel
der Ansteuerung ist es, ein Stromprofil einzusetzen, das sowohl
für die
Zuverlässigkeit
des Öffnens als
auch für
die genaue Kraftstoff-Zumessung ein Optimum darstellt. Bisher wird
dazu ein Stromprofil mit einer sogenannten Boosterphase, einer Anzugsphase
und einer Haltephase verwendet. Dabei weist die Boosterphase einen
steilen Anstieg des Stoms auf, bei der Anzugsphase nimmt eine Höhe des Stroms
ab und bei der Haltephase wird der Strom auf eine konstante Stromstärke geregelt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzventils,
bei dem das Einspritzventil mit einem elektrischen Strom, dessen
Stromprofil eine in einen ersten und zweiten zeitlichen Abschnitt
aufgeteilte Haltephase umfasst, bestromt wird, wobei das Stromprofil
während
des zweiten Abschnitts auf einen niedrigeren effektiven Wert als während des
ersten Abschnitts gesteuert oder geregelt wird.
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In
der Regel ist vorgesehen, dass das Einspritzventil, das bspw. als
Hochdruckeinspritzventil ausgebildet ist, von einer Stromquelle
bestromt wird. Dabei fließt
durch das Einspritzventil ein elektrischer Strom, dessen Stromstärke ein
aus einer Höhe
bzw. zeitlichen Änderung
dieses Stroms resultierendes Stromprofil aufweist. In Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, dass vorrangig die Haltephase mindestens
zwei Abschnitte aufweist, bei denen der für das Einspritzventil vorgesehene
elektrische Strom auf jeweils einen effektiven Wert bzw. Mittelwert
geregelt wird, so dass während
der Haltephase durch das Magnetventil nacheinander mindestens zwei Ströme mit unterschiedlichen
effektiven Werten fließen.
Das kann in einer Ausführung
bedeuten, dass ein Übergang
des effektiven Werts von dem ersten Abschnitt hin zu dem zweiten
Abschnitt abrupt bzw. stufenartig unter Reduzierung des effektiven
Werts erfolgt. In einer möglichen
Variante ist vorgesehen, dass dem Einspritzventil während des
ersten Abschnitts ein Strom mit einem ersten effektiven, konstanten
Sollwert bereitgestellt wird, direkt danach wird dem Einspritzventil
während
des zweiten Abschnitts ein Strom mit einem zweiten effektiven, konstanten
Sollwert bereitgestellt. Derartige Sollwerte können durch Regelung auf die
jeweils vorgesehene effektive Werte erreicht werden.
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Mit
dem Verfahren erfolgt bei der Ansteuerung des Einspritzventils eine
sogenannte Stufenlöschung,
bei der die bereitzustellenden, effektiven Werte während der
Haltephase Abschnitt für
Abschnitt stufenförmig
abnehmen. Demnach kann der Mittelwert und somit der Sollwert des
Strom für
das Einspritzventil von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt
abgesenkt, reduziert oder minimiert werden.
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Weiterhin
sind Beträge
für die
effektiven Werte beider Abschnitte größer als 0 Ampere. Dies kann
bedeuten, dass ein einzuregelnder Mittelwert von dem ersten hin
zu dem zweiten Abschnitt typischerweise stufenförmig abgesenkt wird, wobei
beide Mittelwerte einer Stromstärke
von mehr als 0 Ampere entsprechen. Nach Beendigung der Haltephase ist
regelmäßig vorgesehen,
dass der Mittelwert nach einem letzten Abschnitt der Haltephase
auf 0 Ampere abgesenkt wird.
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Durch
dieses Verfahren ist es in einer Variante möglich, eine Zumessgenauigkeit
des Einspritzventils zu kontrollieren. Weiterhin wird das Stromprofil
nunmehr so verändert,
dass eine Verbesserung der Zumessgenauigkeit erreicht wird.
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Zu
Beginn einer Bestromung während
der Haltephase befindet sich das Einspritzventil in einem geöffneten
Zustand. Am Ende einer Bestromung mit dem Haltestrom bzw. an einem
Ende der Haltephase wird das Einspritzventil geschlossen. Bei einer
Variante des Verfahrens erfolgt ein Übergang von dem ersten zu dem
zweiten Abschnitt kurz vor einem Ende einer Einspritzung und somit
gegen Ende der Haltephase.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
zum Kontrollieren eines Einspritzventils ist dazu ausgebildet, ein
Stromprofil für
einen elektrischen Strom, mit dem das Einspritzventil zu bestromen
ist, derart bereitzustellen, dass das Stromprofil eine in einen
ersten und zweiten zeitlichen Abschnitt aufgeteilte Haltephase umfasst,
und dabei das Stromprofil während des
zweiten Abschnitts auf einen niedrigeren effektiven Wert als während des
ersten Abschnitts zu steuern oder zu regeln und somit auf diesen
niedrigeren Wert einzustellen.
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Diese
Einrichtung ist typischerweise als Steuergerät ausgebildet und kann ein
zum Erzeugen des Stromprofils ausgebildetes Endstufenmodul, das als
integrierter Endstufenbaustein oder diskrete Endstufenschaltung
ausgebildet ist, aufweisen.
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Die
Einrichtung kann dazu ausgebildet sein, mit einer Stromquelle zusammenzuwirken,
die dem Einspritzventil den elektrischen Strom nach dem Stromprofil
bereitstellt. Dabei wird eine Bereitstellung des Stroms von der
Einrichtung derart kontrolliert und somit gesteuert und/oder geregelt,
dass die Stromquelle dem Einspritzventil das Stromprofil, dessen Haltephase
die zwei Abschnitte mit den unterschiedlichen Mittelwerten aufweist,
bereitstellt. Die Stromquelle kann ggf. als eine Komponente der
Einrichtung ausgebildet sein.
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Mit
der Einrichtung ist das Einspritzventil direkt oder indirekt über die
Stromquelle zu kontrollieren und somit zu steuern und/oder zu regeln.
Zur Bestromung des Einspritzventils stellt die Einrichtung typischerweise
ein für
einen jeweiligen Betriebspunkt des Einspritzventils geeignetes Stromprofil
bereit. Hierzu kann die Einrichtung das Einspritzventil sowie andere
Motorkomponenten, die mit dem Einspritzventil zusammenwirken und/oder
von einer Funktion des Einspritzventils abhängig sind, direkt oder indirekt überwachen.
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Mit
dem Verfahren ist insgesamt ein Kontrollieren und somit ein Steuern
und/oder Regeln des Einspritzventils sowie des Stromprofils für das Einspritzventil
möglich,
so dass das Stromprofil mit dem Verfahren auf einen geeigneten,
für eine
jeweilige Phase vorgesehenen Wert geregelt und somit eingestellt
wird. Demnach kann auch vorgesehen sein, dass das Einspritzventil
derart gesteuert wird, dass sich das gewünschte Stromprofil ergibt.
Die vorgesehene Einrichtung zur Kontrolle des Einspritzventils und
des Stromverlaufs für
das Einspritzventil ist weiterhin zum Steuern und/oder Regeln des
Einspritzventils sowie des Stromverlaufs für das Einspritzventil geeignet.
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Es
ist vorgesehen, dass sämtliche
Schritte des Verfahrens zur Ansteuerung des Einspritzventils, in
der Regel ein Hochdruckeinspritzventil für einen Motor, und somit insgesamt
zur Kontrolle und somit zur Steuerung und/oder zur Regelung des
Einspritzventils durch die beschriebene Einrichtung durchgeführt werden
können.
Einzelne Funktionen der Einrichtung können als Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
realisiert werden.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines
erfindungsgemäßen Verfahrens
durchzuführen,
wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
ausgeführt
wird.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt
mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind,
ist zum Ausführen
aller Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet,
wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
ausgeführt wird.
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Die
Zumessgenauigkeit lässt
sich in Ausgestaltung des Verfahrens dadurch verbessern, dass eine
Höhe bzw.
ein Niveau des Haltestroms kurz vor Ende der Einspritzung reduziert
und dadurch ein schnelleres Schließen des Ventils ermöglicht wird. Da
hierbei nur das Ende des Stromprofils verändert wird, ergeben sich keine
Nachteile in Bezug auf Öffnungsverhalten
und Offenhalten des Ventils während der
Einspritzung. Dieses Stromprofil kann entweder immer eingesetzt
werden, oder auch nur in bestimmten Betriebspunkten, z. B. im Leerlauf,
in denen eine erhöhte
Zumessgenauigkeit notwendig ist.
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Die
einzustellenden unterschiedlichen Höhen des Haltestroms während der
Haltephase werden hauptsächlich
durch einen maximalen Systemdruck, gegen den das Hochdruckeinspritzventil nach dem Öffnen offengehalten
werden muss, und ein statischen Durchfluss von einzuspritzendem
Kraftstoff bestimmt.
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Das
Stromprofil weist typischerweise noch eine erste Phase mit einem
steilen Anstieg bis zum Erreichen eines maximalen Werts sowie eine
zweite Phase auf, die auch als Anzugsphase bezeichnet wird. Während der
ersten Phase wird das Einspritzventil geöffnet und während der zweiten Phase, bei der
ein effektiver Wert im Vergleich zum maximal erreichten Wert der
ersten Phase abnimmt, offen gehalten. Als dritte Phase folgt die
Haltephase, an deren Ende das Einspritzventil geschlossen wird.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Beispiel für
ein Stromprofil nach dem Stand der Technik.
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2 zeigt
ein nach einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Verfahrens
bereitgestelltes Stromprofil.
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3 zeigt
in schematischer Darstellung eine Anordnung, die eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung
aufweist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Das
in 1 dargestellte Diagramm weist eine vertikale Stromachse 2 auf,
entlang der eine Stromstärke über einer
horizontalen Zeitachse 4 aufgetragen ist. In diesem Diagramm
aus 1 ist ein üblicherweise
genutztes Stromprofil 6, das nach Stand der Technik zur
Bestromung von Einspritzventilen bei Motoren von Fahrzeugen benutzt
wird, eingetragen. Dieses Stromprofil 6 ist in drei zeitlich
aufeinanderfolgende Phasen 8, 10, 12 unterteilt.
Dabei ist eine erste Phase 8 als eine Anstiegs- bzw. sogenannte
Boosterphase vorgesehen, während
der das Einspritzventil geöffnet
wird. Während
dieser ersten Phase 8 umfasst das Stromprofil 6 einen
steilen Anstieg 14, bei dem in kurzer Zeit eine hohe, endgültig zu
erreichende Stromstärke
bereitgestellt wird. Nach der ersten Phase 8 folgt eine
zweite Phase 10, die auch als Anzugsphase bezeichnet wird,
während
der das Einspritzventil offengehalten wird.
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Am
Ende der dritten, abschließenden
Phase 12, die auch als Haltephase bezeichnet wird, wird das
Einspritzventil geschlossen. Während
dieser dritten Phase 12 wird das Stromprofil auf einen
gewünschten
effektiven Wert 14 eingeregelt, was hier durch den zickzackförmigen Verlauf
des Stromprofils 6 während
der dritten Phase 12 dargestellt ist. Dieser effektive
Wert 14 ist in dem Diagramm durch einen Abschnitt einer
Geraden dargestellt. Bei einem Verlauf des Stromprofils 6 entlang
dieser Geraden, wäre der
für das
Einspritzventil bereitgestellte Strom konstant.
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Eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Stromprofils 16 ist
in 2 innerhalb eines Diagramms entlang einer vertikalen
Stromachse 18 für
einen Wert einer Stromstärke über einer
horizontal orientierten Zeitachse 20 aufgetragen. Ähnlich wie das
anhand von 1 beschriebene Stromprofil 6 nach
Stand der Technik ist die in 2 dargestellte Ausführungsform
des Stromprofils 16, das durch eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
bereitgestellt wird, in eine erste, zweite und dritte Phase 22, 24, 26 unterteilt.
Dabei ist auch in diesem Diagramm aus 2 die erste
Phase 22 als Anstiegsphase, die zweite Phase 24 als
Anzugsphase und die dritte Phase 26 als Haltephase vorgesehen. Das
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
bereitzustellende Stromprofil 16 hat während der ersten und zweiten
Phase 22, 24 weitgehend denselben Verlauf wie
das aus dem Stand der Technik bekannte Stromprofil 6 aus 1.
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Allerdings
unterscheidet sich das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bereitzustellende Stromprofil 16 während der
dritten Phase 26 und somit der Haltephase von dem nach
dem Stand der Technik bekannten Stromprofil 6. Es ist vorgesehen, dass
die Haltephase in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung in
zwei zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgende Abschnitte 28, 30 unterteilt
ist. Dabei folgt ein erster Abschnitt 28 der Haltephase
auf die zweite Phase 24. Es ist vorgesehen, dass das Stromprofil
während
des ersten Abschnitts 28 auf einen ersten Mittelwert 32 geregelt
wird, der hier durch eine erste Gerade dargestellt ist. Bei einem Übergang
von dem ersten Abschnitt 28 zu dem zweiten Abschnitt 30 wird
der erste Mittelwert 32 stufenförmig abgesenkt und auf einen
zweiten Mittelwert 34 geregelt. Die beiden unterschiedlichen
Mittelwerte 32, 34, die das Stromprofil während der
Haltephase aufweist, entsprechen Sollwerten für die Stromstärke, die
durch Regelung zu erreichen sind. Diese Regelung wird während des
ersten Abschnitts der Haltephase durch den zickzackförmigen Verlaufs
des Stromprofils 16 um den ersten Mittelwert 32 verdeutlicht.
Weiterhin wird diese Regelung während
des zweiten Abschnitts 30 der Haltephase durch den zickzackförmigen Verlauf
des Stromprofils 16 um den zweiten Mittelwert 34 verdeutlicht.
Alternativ zur Regelung können
die Werte auch vorgesteuert werden.
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Das
Stromprofil 16 für
das Einspritzventil (HDEV) wird in Ausgestaltung des Verfahrens
so angepasst, dass kurz vor Ende der Einspritzung ein Niveau und
somit der Mittelwert des Haltestroms abgesenkt wird, so dass das
Einspritzventil ausgehend von einem reduzierten Stromprofil während des
zweiten Abschnitts 30 abgeschaltet wird. Somit wird zusätzlich zu
dem ersten Abschnitt 28 der zweite Abschnitt 30 mit
reduziertem Haltestrom eingesetzt.
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Dieses
Stromprofil 16 kann z. B. durch einen integrierten Endstufenbaustein
oder durch eine diskrete Endstufenschaltung erzeugt werden. Das
entsprechende Stromprofil 16 kann z. B. so erzeugt werden,
dass nach einem Ansteuerende eines Mikroprozessors als Komponente
der Einrichtung automatisch eine kurzzeitige Reduzierung des Stromprofils 16 durch
den Endstufenbaustein erzeugt wird, bevor der Strom endgültig abgestellt
wird.
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Eine
zweite Möglichkeit
das Stromprofil zu erzeugen besteht darin, zu einem Zeitpunkt 36 als Übergang
von dem ersten Abschnitt 28 zu dem zweiten Abschnitt 30 durch
den Mikroprozessor einer als Steuergerät ausgebildeten Einrichtung
ein zweites Signal an den Endstufenbaustein zu senden, so dass das
reduzierte Niveau des Stroms aktiviert wird und dann mit Ende der
Ansteuerung auch der Strom abgestellt wird.
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3 zeigt
eine Anordnung 42, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen als
Steuergerät
Einrichtung 44 mit einem Mikroprozessor 45 und
einem Endstufenmodul 46, ein Einspritzventil 48 sowie
eine Batterie 50 und einen Kondensator 52, die als
Stromquellen für
das Einspritzventil 48 ausgebildet sind, aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung 44 ist
zur Kontrolle des Einspritzventils 48 ausgebildet, wobei die
Einrichtung 44 in dieser Ausführungsform einen Zustand des
Einspritzventils 48 überwacht.
Zur Realisierung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass die Einrichtung 44 ein Stromprofil 54 für einen
Strom, mit dem das Einspritzventil über die Stromquellen 50, 52 zu bestromen
ist, derart bereitzustellen, dass dieses Stromprofil 54 in
einer als dritte Phase vorgesehenen Haltephase in zwei zeitlich
aufeinanderfolgende Abschnitte unterteilt ist, wobei das Stromprofil
während eines
zweiten Abschnitts auf einem niedrigeren effektiven Wert als während eines
ersten Abschnitts gesteuert oder geregelt wird. Während der
Haltephase erfolgt die Bestromung des Einspritzventils 48 durch die
Batterie 50, die durch das bereitgestellte Stromprofil
derart angesteuert wird, dass das Einspritzventil mit einer Stromstärke, die
einen effektiven Sollwert gemäß dem Stromprofil 54 aufweist,
bestromt wird. In vorliegender Ausführungsform wird das Stromprofil 54 durch
das Endstufenmodul 54 bereitgestellt. Dabei wird das Endstufenmodul 54 durch
Signale des Mikroprozessors 45 gesteuert. Bei Erreichen
eines geeigneten Zeitpunkts während
der Haltephase erfolgt ein stufenförmiges Umschalten des Stromprofils 54 von
dem ersten Abschnitt hin zu dem zweiten Abschnitt, wobei der während der
Haltephase einzuregelnde oder einzustellende Strom reduziert wird.