WO2015158475A1 - Verfahren zur messung der ventilspannung an einspritz-magnetventilen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for measuring the valve voltage
- the present invention also relates to a computer program which is set up to carry out each step of the method according to the invention and to a machine-readable storage medium on which the computer program according to the invention is stored. Finally, the invention relates to an electronic control unit which comprises the machine-readable storage medium according to the invention.
- injection valves are usually operated directly with the battery voltage. To compensate for valve-specific tolerances, the opening and closing times are determined by the current curve or the voltage curve at the valve. To determine the closing time, the measurement of the voltage curve is required.
- an electrical connection of the injection valves is switched to ground via a circuit breaker in the control unit (referred to as the ECU valve output).
- the second electrical connection of the injector is usually permanent over the wiring outside of the controller with the positive potential of the battery voltage. The positive potential of the battery voltage is switched directly from the valve to the positive battery voltage.
- a measurement of the valve voltage when switching off can in this case between the valve-facing terminal of the circuit breaker and the positive supply voltage in the control unit.
- the disadvantage here is an insufficient robustness of the measurement, since interference between the positive connection of the valves and the positive connection of the
- Control unit distort the measurement. Such disturbances can e.g. caused by the ignition or by other clocked currents. In principle, now could a measuring line from the controller to the positive
- Connection of the valve may be provided so as to make a measurement of the voltage between this and the negative valve port.
- the disadvantage here is the higher cabling complexity and the associated higher costs due to an additional control unit connection.
- additional wiring is also susceptible to interference, such as cable breakage and the like.
- the inventive method for measuring the valve voltage to injection solenoid valves with the features of claim 1 allows in a very advantageous manner, an elimination of interference between the positive connection of the injection solenoid valves and the positive connection of the
- Control unit By inventively provided differential measurement in the control unit between two control valve outputs of two injection solenoid valves, which are chosen so that the one injection solenoid valve is not energized during a shutdown of the other injection solenoid valve and predetermined time was not energized before the shutdown, and which is made immediately after the opening of the circuit breaker of the one and with open circuit breaker of the other injection solenoid valve, any interference that may be in such Measurement eg due to coupling of interference signals are present, eliminated by differential measurements.
- the method according to the invention thus makes it possible to measure the valve voltage without interference and in particular without additional wiring. In this way, no additional pins on the control unit are required because the measurement takes place via a differential measurement between two already existing valve outputs on the control unit.
- the two injection solenoid valves are chosen so that the
- control unit circuit breaker can be formed purely in principle in different ways.
- Embodiment provides that each circuit breaker is formed by a load circuit of a switching transistor arranged in the control device.
- the switching transistor can be realized by a bipolar transistor through an IGBT or by a field effect transistor (FET), in particular a MOSFET.
- FET field effect transistor
- the method according to the invention can be realized as a circuit and as it were "hard-wired" constructed in the control unit.
- Computer program is stored. By loading the computer program according to the invention on the electronic control unit is the
- Fig. 1 shows a circuit diagram in which a known from the prior art method for measuring the valve voltage to injection solenoid valves is explained and
- Fig. 2 shows a circuit diagram for explaining the method according to the invention for measuring the valve voltage to injection solenoid valves. Description of exemplary embodiments
- FIG. 1 shows two solenoid valves VI and V2, their equivalent circuit diagrams by one
- Inductance LI, L2 and an ohmic resistance Rl, R2 are formed. At these solenoid valves in each case a valve voltage U v drops.
- ECU ECU are two power switches Sl, S2 arranged.
- Circuit breakers can be realized as power transistors, for example bipolar transistors or in particular field-effect transistors.
- the power switches each form a load circuit of such a switching transistor.
- Supply voltage U ba t t be measured. It may now be the case that these measurements are distorted by disturbances caused, for example, by the ignition or by other clocked currents.
- FIG. 2 The inventive method for measuring the valve voltage to injection solenoid valves of an internal combustion engine will be described below in conjunction with FIG. 2, wherein like features with the same reference numerals as in Fig. 1 are designated.
- the measurement of the voltages U S i and U S 2 does not take place in succession, but the differential voltage U S i2 is measured.
- This difference measurement is carried out in the control unit ECU between two control valve valve outputs of the two injection solenoid valves VI , V2, which are chosen so that the one injection solenoid valve V2 is not energized during a shutdown of the other injection solenoid valve VI and a predetermined time was not energized before this shutdown.
- This predefinable time is, for example, 0.8 to 1.2 ms, for example, preferably 1 ms, immediately after opening the circuit breaker Sl of one and when open
- the two valves VI, V2 are particularly advantageously chosen so that the cylinders in which they are installed, are far apart in the firing order, For example, in the firing order are arranged opposite, so have the maximum firing distance. This choice ensures that the likelihood of a collision with respect to energization is extremely low.
- a voltage U V i is induced in the valve VI immediately after the opening of the switch Sl with the switch S2 open, which is measured and evaluated as the valve voltage of the injector VI, since the injection valve V2 at a longer open circuit breaker S2 to a certain extent like a line bridge, So a continuous ladder, acts.
- the differential voltage U S i2 thus corresponds in magnitude to the voltage U V i at the valve VI and is evaluated as this.
- the power switches Sl, S2, which are provided in the control unit ECU, are realized very advantageously as load circuits of power transistors.
- bipolar transistors or IGBT but in particular also field effect transistors FET, especially MOSFETs may be provided.
- the method can be realized purely in principle as a discrete circuit in the control unit. It is very advantageous to a certain extent a combination of circuit and computer program which is implemented in the control unit. In this way, changes and adjustments are very beneficial possible.
- retrofitting can also be provided purely in principle, by retrofitting a corresponding computer program into the ECU, which is preferably stored on a storage medium which stores the
- Control unit ECU can read.
- the measuring method can be used for any number of solenoid valves.
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Abstract
Vorgestellt wird ein Verfahren zur Messung der Ventilspannung an Einspritz- Magnetventilen (V1, V2) einer Brennkraftmaschine, wobei die Messung als Differenzmessung zweier Spannungen, eines angesteuerten (V1) und eines nicht angesteuerten Einspritz-Magnetventils (V2), durchgeführt wird und dadurch die Störspannungen im Signal annulliert werden.
Description
Beschreibung Titel
Verfahren zur Messung der Ventilspannung an Einspritz- Magnetventilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Ventilspannung an
Einspritz- Magnetventilen nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches das erfindungsgemäße maschinenlesbare Speichermedium umfasst.
Stand der Technik
Bei Saugrohreinspritzungen werden Einspritzventile üblicherweise direkt mit der Batteriespannung betrieben. Um ventilspezifische Toleranzen auszugleichen, werden der Öffnungs- und Schließzeitpunkt über den Stromverlauf bzw. den Spannungsverlauf am Ventil bestimmt. Zur Bestimmung des Schließzeitpunkts ist die Messung des Spannungsverlaufs erforderlich. Gewöhnlich wird ein elektrischer Anschluss der Einspritz-Ventile über einen Leistungsschalter im Steuergerät zur Masse hin geschaltet (wird als Steuergeräte-Ventilausgang bezeichnet). Der zweite elektrische Anschluss des Einspritzventils ist gewöhnlich dauerhaft über die Verdrahtung außerhalb des Steuergerätes mit dem positiven Potential der Batteriespannung. Das positive Potential der Batteriespannung wird direkt vom Ventil an die positive Batteriespannung geschaltet.
Eine Messung der Ventilspannung beim Abschalten kann in diesem Falle zwischen dem dem Ventil zugewandten Anschluss des Leistungsschalters und
der positiven Versorgungsspannung in dem Steuergerät erfolgen. Nachteil hierbei ist eine unzureichende Robustheit der Messung, da Störungen zwischen dem positiven Anschluss der Ventile und dem positiven Anschluss des
Steuergerätes die Messung verfälschen. Derartige Störungen können z.B. durch die Zündung oder durch andere getaktete Ströme verursacht werden. Rein prinzipiell könnte nun eine Messleitung vom Steuergerät zum positiven
Anschluss des Ventils vorgesehen sein, um so zwischen diesem und dem negativen Ventilanschluss eine Messung der Spannung vorzunehmen. Nachteilig hierbei sind jedoch der höhere Verkabelungsaufwand und die damit verbundenen höheren Kosten durch einen zusätzlichen Steuergeräteanschluss. Darüber hinaus ist eine solche zusätzliche Verkabelung auch störanfällig, beispielsweise bei Kabelbruch und dergleichen.
Aus der DE 38 43 138 C2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Schaltorgans bekannt geworden, welche es ermöglichen, die Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen
Schaltorgans unabhängig von Schwankungen der Energieversorgung sicher zu erkennen. Eine Eliminierung von Störungen zwischen dem positiven Anschluss von Einspritz- Magnetventilen und dem Steuergerät, die Messungen der
Ventilspannung verfälschen können, ist hierdurch nicht ohne Weiteres möglich.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Ventilspannung an Einspritz- Magnetventilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht auf sehr vorteilhafte Weise eine Eliminierung von Störungen zwischen dem positiven Anschluss der Einspritz- Magnetventile und dem positiven Anschluss des
Steuergerätes. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Differenzmessung im Steuergerät zwischen zwei Steuergeräte-Ventilausgängen zweier Einspritz- Magnetventile, die so gewählt werden, dass das eine Einspritz- Magnetventil während eines Abschaltvorganges des anderen Einspritz- Magnetventils nicht bestromt wird und vorgebbare Zeit vor dem Abschaltvorgang nicht bestromt wurde, und die unmittelbar nach dem Öffnen des Leistungsschalters des einen und bei geöffnetem Leistungsschalter des anderen Einspritz- Magnetventils vorgenommen wird, werden Störungen, die möglicherweise bei einer derartigen
Messung z.B. aufgrund Einkoppelung von Störsignalen vorhanden sind, durch Differenzmessungen eliminiert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit, die Ventilspannung störungsarm und insbesondere ohne zusätzliche Verkabelung zu messen. Auf diese Weise sind auch keine zusätzlichen Pins am Steuergerät erforderlich, da die Messung über eine Differenzmessung zwischen zwei ohnehin vorhandenen Ventilausgängen am Steuergerät erfolgt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche. So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die vorgebbare Zeit vor dem
Abschaltvorgang zwischen 0,8 und 1,2 ms, insbesondere 1 ms, beträgt.
Die beiden Einspritz- Magnetventile werden so gewählt, dass die
Differenzmessung zwischen zwei Einspritz- Magnetventilen vorgenommen wird, die in der Zündfolge weit auseinander liegen, insbesondere gegenüberliegend angeordnet sind, also einen maximalen zeitlichen Zündabstand zueinander aufweisen. In diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass eine unerwünschte„Kollision" eintritt.
Vorteilhafterweise wird aus der mittels der Differenzmessung gewonnenen Differenzspannung auf die Ventilspannung des Einspritz- Magnetventils geschlossen, dessen Leistungsschalter unmittelbar vor der Messung geöffnet wurde.
Der in dem Steuergerät vorgesehene Leistungsschalter kann rein prinzipiell auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet werden. Eine vorteilhafte
Ausführungsform sieht vor, dass jeder Leistungsschalter durch einen Lastkreis eines in dem Steuergerät angeordneten Schalttransistors gebildet wird.
Der Schalttransistor kann durch einen bipolaren Transistor durch einen IGBT oder durch einen Feldeffekttransistor (FET), insbesondere einen MOSFET, realisiert werden.
Rein prinzipiell kann das erfindungsgemäße Verfahren als Schaltung realisiert werden und so gewissermaßen„fest verdrahtet" im Steuergerät aufgebaut sein.
Besonders vorteilhaft ist jedoch vorgesehen, das erfindungsgemäße Verfahren gewissermaßen als Kombination aus einer fest verdrahteten Schaltung und einem Computerprogramm zu realisieren, welches in dem elektronischen Steuergerät der Brennkraftmaschine implementiert werden kann. Auf diese Weise sind auch Nachrüstungen möglich und es müssen keine baulichen
Veränderungen vorgenommen werden. Hierzu ist das maschinenlesbare
Speichermedium vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße
Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf das elektronische Steuergerät wird das
erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild, an welchem ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Messung der Ventilspannung an Einspritz- Magnetventilen erläutert wird und
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung der Ventilspannung an Einspritz- Magnetventilen. Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Messung der
Ventilspannung an Einspritz- Magnetventilen beim Abschalten des Einspritz- Magnetventils wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 1 erläutert. Fig. 1 zeigt zwei Magnetventile VI und V2, deren Ersatzschaltbilder durch jeweils eine
Induktivität LI, L2 und einen ohmschen Widerstand Rl, R2 gebildet werden. An diesen Magnetventilen fällt jeweils eine Ventilspannung Uv ab. In einem
Steuergerät ECU sind zwei Leistungsschalter Sl, S2 angeordnet. Diese
Leistungsschalter können als Leistungstransistoren, beispielsweise bipolare Transistoren oder insbesondere Feldeffekttransistoren realisiert werden. In
diesem Falle bilden die Leistungsschalter jeweils einen Lastkreis eines derartigen Schalttransistors. Unmittelbar nach Abschalten der Ventile VI, V2 kann eine Spannung USi bzw. US2 zwischen dem dem jeweiligen Ventil VI, V2 jeweils zugewandten Anschluss des Leistungsschalters und einer positiven
Versorgungsspannung Ubat gemessen werden. Es kann nun der Fall eintreten, dass diese Messungen durch Störungen verfälscht werden, die z.B. durch die Zündung oder durch andere getaktete Ströme verursacht werden. Diese
Störungen sind in Fig. 1 durch eine Störspannung Us dargestellt. Den
Messungen der Ventilspannungen, die jeweils aufeinanderfolgend nach Öffnen der Leistungsschalter Sl, S2 auf die vorbeschriebene Weise erfolgen, ist nun diese Störspannung Us überlagert. Den Spannungen USi bzw. US2 ist demnach die unbekannte Störspannung Us überlagert und verfälscht die zu messende Ventilspannung UVi bzw. UV2-
Um diese Störspannungseinflüsse zu vermeiden, sieht nun das
erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Ventilspannung UVi bzw. UV2 an derartigen Einspritz- Magnetventilen VI bzw. V2 eine Differenzmessung vor.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Ventilspannung an Einspritz- Magnetventilen einer Brennkraftmaschine wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, wobei gleiche Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Im Unterschied zu Fig. 1 erfolgt jedoch nicht aufeinanderfolgend die Messung der Spannungen USi und US2, sondern es erfolgt die Messung einer Differenzspannung USi2- Diese Differenzmessung wird im Steuergerät ECU zwischen zwei Steuergeräte-Ventilausgängen der beiden Einspritz- Magnetventile VI, V2, die so gewählt werden, dass das eine Einspritz- Magnetventil V2 während eines Abschaltvorganges des anderen Einspritz- Magnetventils VI nicht bestromt wird und eine vorgebbare Zeit vor diesem Abschaltvorgang nicht bestromt wurde. Diese vorgebbare Zeit beträgt beispielsweise 0,8 bis 1,2 ms, beispielsweise bevorzugt 1 ms, unmittelbar nach Öffnen des Leistungsschalters Sl des einen und bei geöffnetem
Leistungsschalter S2 des anderen Einspritz- Magnetventils vorgenommen.
Die beiden Ventile VI, V2 werden besonders vorteilhaft so gewählt, dass die Zylinder, in denen sie verbaut sind, in der Zündfolge weit auseinander liegen,
beispielsweise in der Zündfolge gegenüberliegend angeordnet sind, also den maximalen Zündabstand aufweisen. Durch diese Wahl ist sichergestellt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass eine Kollision hinsichtlich Bestromung stattfindet, äußerst gering ist. In diesem Falle wird unmittelbar nach dem Öffnen des Schalters Sl bei geöffnetem Schalter S2 eine Spannung UVi im Ventil VI induziert, die als Ventilspannung des Einspritzventils VI gemessen und gewertet wird, da das Einspritzventil V2 bei länger geöffnetem Leistungsschalter S2 gewissermaßen wie eine Leitungsbrücke, also ein durchgehender Leiter, wirkt. Die Differenzspannung USi2 entspricht damit betragsmäßig der Spannung UVi am Ventil VI und wird als diese gewertet.
Usi2 = Ubat - Us - Uvi - (Ubat - Us) = - Uvi
Die Leistungsschalter Sl, S2, die im Steuergerät ECU vorgesehen sind, werden sehr vorteilhaft als Lastkreise von Leistungstransistoren realisiert. Hierbei können bipolare Transistoren oder IGBT, aber insbesondere auch Feldeffekttransistoren FET, ganz besonders MOSFETs vorgesehen sein.
Das Verfahren kann rein prinzipiell als diskrete Schaltung im Steuergerät realisiert sein. Sehr vorteilhaft ist es gewissermaßen eine Kombination aus Schaltung und Computerprogramm welches im Steuergerät implementiert ist. Auf diese Weise sind auch Änderungen und Anpassungen sehr vorteilhaft möglich. Insbesondere kann rein prinzipiell auch eine Nachrüstung vorgesehen sein, die durch Aufspielen eines entsprechenden Computerprogramms in das ECU, das vorzugsweise auf einem Speichermedium gespeichert ist, welches das
Steuergerät ECU einlesen kann.
Sehr vorteilhaft an dem vorbeschriebenen Verfahren ist, dass es mit den an sich bekannten Anschlüssen des Steuergeräts ECU auskommt, also keine
zusätzliche Verkabelung oder zusätzliche Pins des Steuergeräts ECU
erforderlich sind.
Das Messverfahren kann für eine beliebige Anzahl an Magnetventilen angewandt werden.
Claims
1. Verfahren zur Messung der Ventilspannung (UVi, UV2 an Einspritz- Magnetventilen (VI, V2) einer Brennkraftmaschine, wobei eine Messung der Ventilspannung zwischen einem positiven Versorgungsspannungs-Anschluss (Ubat) und Ventilausgang-Anschluss (Sl, S2) eines Steuergeräts (ECU) des Magnetventils (VI, V2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Differenzmessung zwischen zwei Ventilausgängen zweier Einspritz- Magnetventile (VI, V2), die so gewählt werden, dass das eine Einspritz- Magnetventil (V2) während eines Abschaltvorganges des anderen Einspritz- Magnetventils (VI) nicht bestromt wird und eine vorgebbare Zeit vor dem Abschaltvorgang nicht bestromt wurde, unmittelbar nach Öffnen des
Leistungsschalters (Sl) des einen Einspritz- Magnetventils (VI) und bei geöffnetem Leistungsschalter (S2) des anderen Einspritz- Magnetventils (V2) vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Zeit vor dem Abschaltvorgang zwischen 0,8 und 1,2 ms, insbesondere 1 ms, beträgt.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Differenzmessung zwischen zwei Einspritz- Magnetventilen (VI, V2) vorgenommen wird, die in der Zündfolge weit auseinander liegen, insbesondere gegenüberliegend angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass aus einer mittels der Differenzmessung gewonnenen Differenzspannung (USi2) auf die Ventilspannung (UVi) des Einspritz- Magnetventils (VI) geschlossen wird, dessen Leistungsschalter (Sl) unmittelbar vor der Messung geöffnet wurde.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass jeder Leistungsschalter (Sl, S2) durch einen Lastkreis eines in dem Steuergerät angeordneten Schalttransistors gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schalttransistor ein bipolarer Transistor, ein IGBT oder ein
Feldeffekttransistor (FET), insbesondere ein MOSFET, ist.
7. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
8. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
9. Elektronisches Steuergerät (ECU), welches eingerichtet ist, um ein
Kraftfahrzeug mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zu betreiben.
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