VERFAHREN ZUR ANSTEUERUNG EINES ELEKTROMAGNETISCHEN DRUCKREGELVENTILS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Druckregelventils zur Druckregelung in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem kann es sich insbesondere um ein Common-Rail-Einspritzsystem handeln.

Stand der Technik

[0002] Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 053 306 A1 ist ein elektromagnetisches Druckregelventil zum Einregeln des Drucks an einem Verbraucheranschluss des Druckregelventils auf einen Regelwert bekannt. Das Druckregelventil umfasst hierzu ein Magnetteil mit einer Magnetspule und einem beweglichen Anker sowie ein Ventilteil mit einem Zulaufanschluss, einem Verbraucheranschluss und einem Rücklaufanschluss sowie einem ersten und einem zweiten Sitzventil zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss und dem Verbraucheranschluss bzw. zwischen dem Zulaufanschluss und dem Rücklaufanschluss. Ein solches Druckregelventil stellt ein schwingungsfähiges System dar, das eine Eigenfrequenz besitzt. Die Eigenfrequenz wird vorliegend bestimmt durch die Abhängigkeit des Verbraucherdrucks vom Öffnungshub am zweiten Sitzventil. Die Eigenfrequenz kann somit insbesondere in Abhängigkeit vom jeweiligen Einbauort oder Verwendungszweck des Druckregelventils variieren. Wird das System in Schwingungen versetzt, welche im Bereich der Eigenfrequenz liegen, geht dies in der Regel mit einer störenden Geräuschentwicklung einher. Um dies zu vermeiden wird in der DE 10 2006 053 306 A1 die Einstellung der Eigenfrequenz über eine feste Drosselstelle im Druckregelventil vorgeschlagen. In Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung der Drosselstelle lassen sich zudem unterschiedliche Eigenfrequenzen einstellen, so dass auf diesem Wege eine Anpassung des Druckregelventils an Einbauort und Verwendungszweck ermöglicht wird.

[0003] Die in der DE 10 2006 053 306 A1 vorgeschlagene Einstellung der Eigenfrequenz über eine feste Drosselstelle setzt die Kenntnis des späteren Einbauortes bzw. des Verwendungszwecks des Druckregelventils voraus, um eine entsprechende Anpassung der Eigenfrequenz vorzunehmen. Dies erschwert eine Herstellung des Druckregelventils als standardisiertes Produkt. Alternativ können für jeden Einbauort bzw. Verwendungszweck standardisierte Druckregelventile mit unterschiedlich ausgestalteten festen Drosselstellen vorgehalten werden, aus denen es dann das passende Druckregelventil auszuwählen gilt. Beides wirkt sich jedoch ungünstig auf die Herstellungskosten aus. Darüber hinaus kann eine einmal vorgenommene Einstellung der Eigenfrequenz über eine feste Drosselstelle im Druckregelventil nicht mehr variiert werden.

[0004] Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine störende Geräuschentwicklung durch Schwingungen des Druckregelventils im Bereich seiner Eigenfrequenz möglichst zu unterbinden, wobei berücksichtigt werden soll, dass die Eigenfrequenz variieren kann. Ferner soll der Einsatz eines standardisierten Druckregelventils möglich sein, um die Kosten zu senken.

[0005] Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Offenbarung der Erfindung

[0006] Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Druckregelventils zur Druckregelung in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, wird erfindungsgemäß ein pulsweitenmoduliertes Signal zur Ansteuerung verwendet, dessen Frequenz in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine variiert wird. Das heißt, dass das eingesetzte PWM (Pulsweitenmodulation)-Signal keine konstante Frequenz besitzt. Indem die Frequenz variiert wird, kann über das Ansteuersignal den unterschiedlichen Einbausituationen Rechnung getragen werden. Im Rahmen dessen kann auch die sich regelmäßig aus der Einbausituation ergebende Eigenfrequenz des Druckregelventils und/oder die Eigenfrequenz eines mit dem Druckregelventils hydraulisch oder mechanisch verbundenen Bauteils berücksichtigt werden, so dass eine Frequenz des PWM-Signals gewählt wird, die abweichend von der jeweiligen Eigenfrequenz des Druckregelventils und/oder des mit dem Druckregelventil verbundenen Bauteils ist.

[0007] Das vorgeschlagene Verfahren zur Ansteuerung eines Druckregelventils ermöglicht den Einsatz eines standardisierten Druckregelventils, da konstruktive Veränderungen am Druckregelventil selbst nicht vorzunehmen sind. Es wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Einbausituation lediglich das Ansteuerverfahren variiert, indem die Frequenz des PWM-Signals verändert wird. Die Umsetzung des Verfahrens erfordert allenfalls eine Softwareanpassung und ist insofern weitgehend kostenneutral. Zudem kann über das Ansteuerverfahren einer Vielzahl unterschiedlicher Einbausituationen Rechnung getragen werden, so dass der Rückgriff auf standardisierte Produkte möglich ist.

[0008] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bzw. werden die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, die Einspritzmenge, der Druck im Hochdruckspeicher und/oder der Ansteuerstrom zur Ansteuerung des Druckregelventils als Betriebsparameter verwendet. Hierbei handelt es sich um typische Betriebsparameter in einem Kraftstoffeinspritzsystem, die Aufschluss über die konkrete Einbausituation geben, so dass eine Anpassung hieran vorgenommen werden kann.

[0009] Wird die Ansteuerung des Druckregelventils auf der Grundlage entsprechender Betriebsparameter vorgenommen, können ferner folgende Kriterien berücksichtigt bzw. erfüllt werden:

a) Vermeidung von Druckschwankungen aufgrund einer zu niedrigen Frequenz,

b) Ermöglichung einer Fehlerdiagnose durch ausreichend lange Ausschaltzeiten,

c) Vermeidung statischer Reibung am Aktor aufgrund zu langsamer Bewegungen und

d) Vermeidung eines Sitzkontakts bei niedrigen Ankerhüben oder großer Ankeramplitude der Ankerschwingung.

[0010] Weiterhin bevorzugt wird die Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals nach Maßgabe einer zweidimensionalen Kennlinie oder eines dreidimensionalen Kennlinienfelds variiert. Die Ansteuerung bzw. die Einstellung der Frequenz des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals wird demnach bevorzugt betriebspunktabhängig vorgenommen. Auf diese Weise kann für jeden Betriebspunkt die optimale Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals eingestellt werden, die insbesondere den zuvor genannten Kriterien a)-d) Rechnung trägt.

[0011] Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Steuergerät, in dem vorzugsweise die zweidimensionale Kennlinie oder das dreidimensionale Kennlinienfeld hinterlegt ist, zur Ansteuerung des Druckregelventils verwendet wird. Dabei kann es sich um die ein Steuergerät handeln, das zumindest Teil der Motorsteuerung ist, und über wenigstens eine Steuerleitung mit dem Druckregelventil verbunden ist. Eine Anpassung des Steuergeräts, insbesondere eine Modifikation der Hardware, zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ist nicht erforderlich. Es wird lediglich eine entsprechende Software programmiert und in dem Steuergerät hinterlegt.

[0012] Vorteilhafterweise wird zumindest in bestimmten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine eine Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals gewählt, die von der Eigenfrequenz des Druckregelventils und/oder der Eigenfrequenz eines mit dem Druckregelventil hydraulisch oder mechanisch verbundenen Bauteils abweicht. Dadurch soll insbesondere eine durch Schwingungen im Eigenfrequenzbereich erzeugte störende Geräuschentwicklung vermieden werden. Dies ist besonders relevant, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebsmodus befindet, in dem die Motorgeräusche selbst gering sind, so dass die durch Resonanzschwingungen erzeugten Geräusche gut wahrnehmbar sind.

[0013] Beispielsweise kann im geräuschsensiblen Leerlauf der Brennkraftmaschine eine Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals gewählt werden, die sehr weit entfernt von kritischen Eigenfrequenzen liegt. Da in diesem Betriebspunkt keine hohen Drücke im Hochdruckspeicher appliziert werden, können auch bei hohen Frequenzen ausreichend lange Ausschaltzeiten erreicht werden. Demgegenüber sind im Bereich hoher Motordrehzahlen die Motor- und Fahrzeuggeräusche so dominant, dass Frequenzen gewählt werden können, die höhere Magnetkräfte innerhalb eines Magnetkreises zur Betätigung des Druckregelventils ermöglichen, selbst wenn dabei Eigenfrequenzen getroffen werden sollten. Es ist demnach nicht erforderlich, dass die Frequenz des PWM-Signals ständig außerhalb der Eigenfrequenz des Druckregelventils oder eines mit dem Druckregelventil verbundenen Bauteils liegen muss.

[0014] Die nachfolgenden Tabellen 1 und 2 betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie enthalten konkrete Betriebsparameter der Brennkraftmaschine sowie diesen zugeordnete Frequenzen eines PWM-Signals zur Ansteuerung des Druckregelventils in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffeinspritzsystems der Brennkraftmaschine. Die Werte der Tabelle 1 können als zweidimensionale Kennlinie und die Werte der Tabelle 2 als dreidimensionales Kennlinienfeld in einem Steuergerät zur Ansteuerung de Druckregelventils hinterlegt werden, so dass die Frequenz des PWM-Signals zur Ansteuerung des Druckregelventils in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparametern variiert wird.

Tabelle 1

Drehzahl (1/min)	800	1600	2400	3200
PWM-Frequenz (Hz)	1000	950	900	850

Tabelle 2

		Drehzahl (1/min)
		800	1600	2400	3200
Einspritzmenge (mm3/E)	0	1050	1000	950	900
	10	1000	950	900	850
	20	975	925	875	825
	30	950	900	850	800
	40	925	875	825	775

Ansprüche

1. Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Druckregelventils zur Druckregelung in einem Hochdruckspeicher eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung ein pulsweitenmoduliertes Signal verwendet wird, dessen Frequenz in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine variiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, die Einspritzmenge, der Druck im Hochdruckspeicher und/oder der Ansteuerstrom zur Ansteuerung des Druckregelventils als Betriebsparameter verwendet wird bzw. werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals nach Maßgabe einer zweidimensionalen Kennlinie oder eines dreidimensionalen Kennlinienfelds variiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät, in dem vorzugsweise die zweidimensionale Kennlinie oder das dreidimensionale Kennlinienfeld hinterlegt ist, zur Ansteuerung des Druckregelventils verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in bestimmten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine eine Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals gewählt wird, die von der Eigenfrequenz des Druckregelventils und/oder der Eigenfrequenz eines mit dem Druckregelventil hydraulisch oder mechanisch verbundenen Bauteils abweicht.