VERFAHREN UND STEUERGERÄT ZUM BETREIBEN EINES ELEKTROMAGNETISCHEN AKTORS

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Aktors, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem der elektromagnetische Aktor während eines Ansteuervorgangs angesteuert wird, um einen Betriebszustand des Aktors zu beeinflussen.

[0002] Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät zur Durchführung eines derartigen Betriebsverfahrens.

[0003] Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE 101 38 483 A1 bekannt. Zur Steigerung der Präzision bei der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors sieht das bekannte Verfahren vor, den elektromagnetischen Aktor vor einer Ansteuerung mit einem Stromimpuls zu beaufschlagen, und ausgehend von einer Größe, die die Dauer des Stromimpulses charakterisiert, die Ansteuerung zu korrigieren. Dadurch wird erreicht, dass eine Ansteuerdauer für mehrere Ansteuervorgänge mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen konstant ist.

[0004] Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist das Erfordernis, vor der eigentlichen Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors einen gesonderten Stromimpuls vorsehen zu müssen. Dadurch ergeben sich insbesondere Restriktionen hinsichtlich der minimalen zeitlichen Abstände aufeinanderfolgender Ansteuervorgänge. Darüberhinaus erhöhen die selbst nicht zu der Ansteuerung gehörigen Stromimpulse den elektrischen Energiebedarf einer entsprechenden Schaltung.

[0005] Die DE 101 34 332 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrauchers, insbesondere zur Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine beschrieben. Es erfolgen wenigstens eine erste Ansteuerung und eine zweite Ansteuerung des Verbrauchers. Der Beginn der zweiten Ansteuerung weist einen Mindestabstand zu dem Ende der ersten Ansteuerung auf. In bestimmten Zuständen wird eine Größe erfasst, die den Stromfluss im Verbraucher nach dem Ende der Ansteuerung des Verbrauchers charakterisiert. Ausgehend von dieser Größe wird der Mindestabstand bestimmt.

Offenbarung der Erfindung

[0006] Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine gesteigerte Präzision bei der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors gegeben ist, ohne zusätzliche Stromimpulse zu erfordern, die nicht Bestandteil der Ansteuervorgänge sind.

[0007] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

[0008] Dadurch ist erfindungsgemäß vorteilhaft eine besonders präzise Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors möglich, weil ein das Betriebsverhalten des elektromagnetischen Aktors beeinflussendes Restmagnetfeld, das beispielsweise aus vorherigen Ansteuervorgängen resultiert, berücksichtigt und insbesondere seine Auswirkungen auf eine zukünftige Ansteuerung kompensiert werden können.

[0009] Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass insbesondere ein Magnetisierungsstrom, der zu Beginn des Ansteuervorgangs durch eine Primärinduktivität des magnetischen Kreises des elektromagnetischen Aktors fließt, das Betriebsverhalten des elektromagnetischen Aktors wesentlich beeinflusst. Erfindungsgemäß ist daher vorgeschlagen, dass die Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors in Abhängigkeit einer Magnetisierungskenngröße erfolgt, die den Magnetisierungsstrom charakterisiert.

[0010] Die Magnetisierungskenngröße kann erfindungsgemäß beispielsweise in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs eines durch eine Magnetspule des elektromagnetischen Aktors fließenden Spulenstroms ermittelt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft möglich, ein Zeitintervall zwischen dem Beginn des Ansteuervorgangs und dem Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem der Spulenstrom einen vorgebbaren Sollwert erreicht, und die Magnetisierungskenngröße in Abhängigkeit des ermittelten Zeitintervalls zu bilden. Diese Erfindungsvariante zeichnet sich durch ihre geringe Komplexität aus und erlaubt die Ermittlung der erfindungsgemäß betrachteten Magnetisierungskenngröße durch eine einfache Zeitmessung.

[0011] Erfindungsgemäß kann sowohl die Ansteuerdauer für den aktuellen Ansteuervorgang und/oder ein Ansteuerbeginn in Abhängigkeit des Zustands des magnetischen Kreises und/oder der Magnetisierungskenngröße vorgegeben werden.

[0012] Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine an der Magnetspule anliegende Spulenspannung zu einem definierten Zeitpunkt vor Beginn des Ansteuervorgangs ermittelt wird, und dass die Magnetisierungskenngröße in Abhängigkeit dieses ermittelten Spannungswerts gebildet wird. Eine Bildung der Magnetisierungskenngröße in Abhängigkeit mehrerer der vorstehend genannten Größen (Spulenstrom, Zeitintervall, Spulenspannung) ist ebenfalls denkbar.

[0013] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zustand des magnetischen Kreises modellbasiert in Abhängigkeit mindestens einer Ansteuergröße für den elektromagnetischen Aktor ermittelt wird.

[0014] Durch die Verwendung eines den elektromagnetischen Aktor repräsentierenden Modells kann in Abhängigkeit mindestens einer Ansteuergröße für den elektromagnetischen Aktor besonders präzise ein Zustand des magnetischen Kreises des elektromagnetischen Aktors ermittelt werden. Insbesondere kann unter Verwendung des erfindungsgemäßen Modells der Zustand des magnetischen Kreises des elektromagnetischen Aktors nicht nur zu Beginn eines jeweiligen Ansteuervorgangs, sondern auch zu weiteren Betriebszeiten des elektromagnetischen Aktors ermittelt werden.

[0015] Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Modells kann der Zustand des magnetischen Kreises besonders vorteilhaft in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorangehenden Ansteuervorgängen ermittelt werden, wodurch sich eine gesteigerte Präzision hinsichtlich der den Zustand des magnetischen Kreises charakterisierenden Informationen ergibt.

[0016] Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 7 angegeben.

[0017] Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Computerprogramms gemäß Anspruch 8, das auf einem elektronischen oder optischen Speichermedium abgespeichert sein kann, und das von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung z.B. für eine Brennkraftmaschine ausführbar ist.

[0018] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

[0019] In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

Schematisch ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäß betriebenen elektromagnetischen Aktor,

Figur 2

ein vereinfachtes Ersatzschaltbild eines magnetischen Kreises des elektromagnetischen Aktors aus Figur 1,

Figur 3 und 4

jeweils einen zeitlichen Verlauf verschiedener Betriebsgrößen des elektromagnetischen Aktors, und

Figur 5

ein Funktionsdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.

Figur 1

zeigt schematisch ein Kraftstoffeinspritzventil 100 einer

[0020] Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftstoffeinspritzventil 100 verfügt über einen elektromagnetischen Aktor 10, der mindestens eine vorliegend nicht abgebildete Komponente des Kraftstoffeinspritzventils 100, beispielsweise eine Ventilnadel, antreibt, um Kraftstoffeinspritzungen zu bewirken. Der elektromagnetische Aktor 10 wird durch ein ihm zugeordnetes Steuergerät 20 angesteuert. Das Steuergerät 20 verfügt in an sich bekannter Weise über eine Recheneinheit wie beispielsweise einen Mikrocontroller oder einen digitalen Signalprozessor (DSP), die dazu geeignet sind, ein das erfindungsgemäße Verfahren repräsentierendes Computerprogramm auszuführen.

[0021] Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild eines magnetischen Kreises 11 eines typischen elektromagnetischen Aktors 10 (Figur 1).

[0022] Das Ersatzschaltbild weist einen Widerstand R_c auf, der den Ohmwiderstand einer Primärspule des elektromagnetischen Aktors 10 repräsentiert. In Serie zu dem Ohmwiderstand R_c ist eine Hauptinduktivität L_h geschaltet, die eine Induktivität der Magnetspule des elektromagnetischen Aktors 10 repräsentiert.

[0023] Parallel zu der Hauptinduktivität L_h ist eine Serienschaltung vorgesehen, die eine Streuinduktivität L_σ und einen weiteren Ohmwiderstand R_w* aufweist.

[0024] Bei dem weiteren Ohmwiderstand R_w* handelt es sich um einen auf die Seite der Magnetspule übersetzten Wirbelstromwiderstand des elektromagnetischen Aktors 10.

[0025] Bei der Beaufschlagung des elektromagnetischen Aktors 10 beziehungsweise des durch ihn realisierten magnetischen Kreises 11 mit einer Ansteuerspannung u ergibt sich entsprechend der vorstehend beschriebenen Schaltungstopologie ein Spulenstrom i_c.

[0026] Der Spulenstrom i_c verzweigt sich wie aus Figur 2 ersichtlich zwischen der Hauptinduktivität L_h und der Streuinduktivität L_σ zu einem Magnetisierungsstrom i_m und einem Wirbelstrom i_w* gemäß der Knotenregel: i_c + i_w* = i_m.

[0027] Von den vorstehend beschriebenen Strömen ist nur der Magnetisierungsstrom i_m maßgeblich für die Erzeugung einer Magnetkraft des elektromagnetischen Aktors 10, die zur Bewegung der Ventilnadel des Kraftstoffeinspritzventils 100 verwendet wird. Der Wirbelstrom i_w* trägt in an sich bekannter Weise zu der elektrischen Verlustleistung des elektromagnetischen Aktors 10 bei.

[0028] Insgesamt kann in dem Ersatzschaltbild gemäß Figur 2 zwischen einem Hauptstrompfad l_1 und einem Wirbelstrompfad l_w unterschieden werden, wobei sich der Wirbelstrompfad l_w über die Streuinduktivität L_σ erstreckt.

[0029] Figur 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf der vorstehend beschriebenen Ströme durch den magnetischen Kreis gemäß Figur 2.

[0030] Hierbei wird von einem Betriebszustand des elektromagnetischen Aktors 10 ausgegangen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zu dem Beginn t_0 eines Ansteuervorgangs keine Energie in Form von Magnetfeldern in den Induktivitäten L_h, L_σ gespeichert ist. Diese Aussage ist gleichbedeutend damit, dass sowohl der Magnetisierungsstrom i_m wie auch der Wirbelstrom i_w* zu dem Zeitpunkt t_0 einen Wert von Null aufweist, vergleiche Figur 3.

[0031] Zu Beginn t_0 der Ansteuerung gemäß Figur 3 wird durch das Steuergerät 20 (Figur 1) eine konstante Ansteuerspannung u (Figur 2), bei der es sich beispielsweise um eine sog. Boostspannung u = u_boost handeln kann, an die Klemmen des elektromagnetischen Aktors 10 angelegt, bis der Spulenstrom i_c einen vorgebbaren Sollwert l_boos erreicht hat. Anschließend wird die Ansteuerspannung u auf einen geringeren Wert eingestellt.

[0032] Bei dem vorstehend beschriebenen Ansteuermuster durch die Ansteuerspannung u ergeben sich die zeitlichen Verläufe der Ströme i_c, i_m, i_w* wie sie in Figur 3 abgebildet sind.

[0033] Sobald jedoch - einem weiteren möglichen Betriebsszenario entsprechend - zu dem Ansteuerbeginn t_0 nichtverschwindende Werte für den Magnetisierungsstrom i_m auftreten, ergibt sich ein von dem vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 3 erläuterten Szenario abweichender Verlauf.

[0034] Das Auftreten von zu dem Beginn t_0 der Ansteuerung nichtverschwindenden Magnetisierungsströmen i_m kann beispielsweise daher rühren, dass ein vorangehender Ansteuervorgang zeitlich so kurz vor dem Beginn t_0 beendet worden ist, dass nicht bereits das gesamte Magnetfeld der Streuinduktivität L_σ abgeklungen ist.

[0035] In diesem Fall ergibt sich ein nicht verschwindender Wirbelstrom i_w* in dem Wirbelstrompfad l_w und ein entsprechender, ebenfalls nicht verschwindender, Magnetisierungsstrom i_m durch die Hauptinduktivität L_h (Figur 2), der magnetkraftbildend wirkt.

[0036] Die in Figur 4 abgebildeten Stromverläufe i_c1, i_m1, i_w*1 ergeben sich hierbei in einem Betriebsszenario des elektromagnetischen Aktors 10, das zu dem in Figur 3 veranschaulichten Betriebsszenario vergleichbar ist. Das bedeutet, die Stromverläufe i_c1, i_m1, i_w*1 stellen sich dann ein, wenn zu dem Zeitpunkt t_0 ein in Ruhe befindlicher elektromagnetischer Aktor 10 mit einer konstanten Ansteuerspannung u beaufschlagt wird, bis der Spulenstrom i_c1 den vorgebbaren Sollwert l_boos erreicht. Anschließend ergibt sich wie bereits beschrieben ein Abklingen der betreffenden Ströme.

[0037] Das erste der insgesamt drei in Figur 4 veranschaulichten Betriebsszenarien ist wie bereits vorstehend beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Zeitpunkt t_0 kein Magnetisierungsstrom i_m1 fließt, das heißt i_m1 = 0.

[0038] Sofern jedoch - einem weiteren Betriebsszenario folgend - bereits zu dem Ansteuerbeginnzeitpunkt t_0 ein nichtverschwindender Magnetisierungsstrom durch die Hauptinduktivität L_h (Figur 2) fließt, vergleiche den Stromverlauf i_m2, ist Untersuchungen der Anmelderin zufolge festzustellen, dass der entsprechende Spulenstromverlauf i_c2 bereits zu einem früheren Zeitpunkt t < t_1 den vorgebbaren Sollwert l_boos erreicht verglichen zu dem Spulenstromverlauf i_c1.

[0039] Der sich hierbei einstellende Wirbelstromverlauf i_w*2 ist ebenfalls in Figur 4 veranschaulicht.

[0040] Einem weiteren möglichen Betriebsszenario entsprechend kann der Magnetisierungsstrom i_m3 zu dem Ansteuerbeginnzeitpunkt t_0 auch einen noch größeren Wert aufweisen, als dies bei dem Magnetisierungsstromverlauf i_m2 der Fall ist. Ursache hierfür kann beispielsweise eine besonders kurze Pausenzeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ansteuervorgängen des elektromagnetischen Aktors 10 sein, so dass zu dem Ansteuerbeginnzeitpunkt t_0 des vorliegend betrachteten Ansteuervorgangs noch verhältnismäßig viel Energie in dem Magnetfeld der Streuinduktivität L_σ gespeichert ist.

[0041] Bei diesem Betriebsszenario erreicht der Spulenstrom i_c3 dementsprechend am frühesten den vorgebbaren Sollwert l_boos.

[0042] Der entsprechende Wirbelstromverlauf ist durch das Bezugszeichen i_w*3 verdeutlicht.

[0043] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen Zustand des magnetischen Kreises 11 (Figur 2) des elektromagnetischen Aktors 10 bei der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 10 zu berücksichtigen, wodurch eine präzise Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 10 insbesondere auch in solchen Betriebszuständen möglich ist, in denen zu dem Ansteuerbeginnzeitpunkt t_0 ein nichtverschwindender Magnetisierungsstrom i_m2, i_m3 (Figur 4) vorherrscht.

[0044] Eine besonders einfache und effiziente Möglichkeit, Informationen über den Zustand des magnetischen Kreises 11 des elektromagnetischen Aktors 10 zu erhalten, besteht erfindungsgemäß darin, eine Magnetisierungskenngröße zu ermitteln, die einen Magnetisierungsstrom i_m charakterisiert, der zu Beginn t_0 des Ansteuervorgangs durch die Primärinduktivität L_h fließt. Diese Magnetisierungskenngröße kann erfindungsgemäß vorteilhaft direkt dazu verwendet werden, die Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 10, das heißt insbesondere die Ansteuerspannung u, zu modifizieren. Beispielsweise kann ganz allgemein der zeitliche Verlauf der Ansteuerspannung u so in Abhängigkeit der Magnetisierungskenngröße modifiziert werden, dass sich ungeachtet des tatsächlichen Werts des Magnetisierungsstroms i_m zu dem Zeitpunkt t_0 stets dasselbe Betriebsverhalten des elektromagnetischen Aktors 10 und damit beispielsweise dieselbe Einspritzmenge bei dem Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 100 (Figur 1) ergibt.

[0045] Besonders effizient kann die Magnetisierungskenngröße in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs des durch die Magnetspule des elektromagnetischen Aktors 10 fließenden Spulenstroms i_c ermittelt werden.

[0046] Besonders einfach kann dies dadurch bewerkstelligt werden, dass ein Zeitintervall t_mess zwischen dem Beginn t_0 des Ansteuervorgangs und dem Zeitpunkt t_1 ermittelt wird, zu dem der Spulenstrom i_c1 den vorgebbaren Sollwert l_mess erreicht. Die zur Modifizierung der Ansteuergröße u verwendete Magnetisierungskenngröße kann schließlich in Abhängigkeit des ermittelten Zeitintervalls t_mess gebildet werden. Besonders vorteilhaft ist es, den Sollwert l_mess gleich dem Sollwert l_boos zu wählen, da dann das Ende der Boostphase mit konstanter Spannung u-boos auch den Zeitpunkt t_1 markiert.

[0047] Entsprechend den vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 4 beschriebenen Abhängigkeiten zwischen dem Zeitpunkt t_1 des Erreichens des Sollwerts l_boos für den Spulenstrom i_c und dem zugehörigen Wert des Magnetisierungsstroms i_m zu dem Zeitpunkt t_0 werden für die verschiedenen Betriebsszenarien gemäß Figur 4 unterschiedliche Zeitintervalle t_mess erhalten. Beispielsweise erreicht der Spulenstrom i_c3 am frühesten ab dem Ansteuerzeitpunkt t_0 den vorgebbaren Sollwert l_boos, weil zu dem Zeitpunkt t_0 bereits ein verhältnismäßig großer Magnetisierungsstrom i_m3 geflossen ist. Dementsprechend ergibt sich für dieses dritte Betriebsszenario das kleinste Zeitintervall.

[0048] Aus dem vorstehend beschriebenen zeitlichen Verhalten des Spulenstroms i_c, der beispielsweise durch das Steuergerät 20 (Figur 1) in an sich bekannter Weise messtechnisch erfasst werden kann, kann erfindungsgemäß ein Vorgabewert für die Ansteuerdauer für den aktuellen Ansteuervorgang und/oder einen Ansteuerbeginn beispielsweise einer zukünftigen Ansteuerung in Abhängigkeit des Zustands des magnetischen Kreises vorgegeben werden.

[0049] Eine weitere vorteilhafte Methode, den Zustand des magnetischen Kreises zu Beginn der Ansteuerung zu bestimmen, besteht darin, die Spannung u unmittelbar vor Anlegen der Boostspannung zu ermitteln. Dies funktioniert besonders gut dann, wenn vor Beginn der Ansteuerung der Spulenstrom i_c = 0 ist. In diesem Fall gilt gemäß des Kirchhoff'schen Gesetzes i_m = i_w*. Daraus folgt aber sofort, dass gilt:

[0050] Für die Spannung u gilt dann:

u ist also proportional zu i_m.

[0051] Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird der Zustand des magnetischen Kreises 11 modellbasiert in Abhängigkeit mindestens einer Ansteuergröße für den elektromagnetischen Aktor 10 ermittelt.

[0052] Hierzu kann das in Figur 5 abgebildete Modell 200 verwendet werden, das beispielsweise durch ein entsprechendes Computerprogramm in einer Recheneinheit des Steuergeräts 20 (Figur 1) implementiert ist.

[0053] Dem Modell 200 werden erfindungsgemäß Eingangsgrößen E1, E2 zugeführt. Bei den Eingangsgrößen E1, E2 kann es sich beispielsweise um Parameter der letzten Kraftstoffeinspritzung handeln, die in dem Steuergerät 20 vorliegen. Ferner können die Eingangsgrößen E1, E2 auch gewünschte Eigenschaften der folgenden Einspritzung umfassen.

[0054] Das erfindungsgemäße Modell 200 ermittelt hieraus Parameter für die Ansteuerung der nachfolgenden Einspritzung, bei denen es sich beispielsweise um einen zeitlichen Verlauf der Ansteuerspannung u (Figur 2) handeln kann. Das erfindungsgemäße Modell 200 kann durch die Zurverfügungstellung messtechnisch erfasster Betriebsparameter des elektromagnetischen Aktors 10, die in Figur 5 durch das Bezugszeichen M symbolisiert sind, während seines Betriebs adaptiert werden. Damit kann das erfindungsgemäße Modell 200 individuell an das spezielle Kraftstoffeinspritzventil 100 (Figur 1) angepasst werden.

[0055] Bei den messtechnisch erfassten Größen M kann es sich beispielsweise um die Ansteuerspannung u, den Ansteuerstrom l handeln, aus denen weitere Größen ermittelt werden können, beispielsweise ein Öffnungszeitpunkt und/oder ein Schließzeitpunkt und/oder eine Flugdauer einer beweglichen Komponente des Kraftstoffeinspritzventils 100, die während der Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils eine ballistische Trajektorie vollführt.

[0056] Das erfindungsgemäße Modell 200 bildet aus dem ihm zugeführten Eingangsgrößen E1, E2, M Ausgangsgrößen A zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 10, bei denen es sich beispielsweise um den zeitlichen Verlauf der Ansteuerspannung u handeln kann.

[0057] Durch die erfindungsgemäße Berücksichtigung des Magnetisierungsstroms zu dem Beginn t_0 des Ansteuervorgangs ist eine besonders präzise Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 10 realisierbar. Beispielsweise kann dadurch vorteilhaft eine Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 10 realisiert werden, bei der in kurzer Folge verschiedene Ansteuervorgänge durchgeführt werden. Die Pausenzeiten zwischen den benachbarten Ansteuervorgängen sind dabei so gering, dass sich das Magnetfeld der Streuinduktivität L_σ nicht bereits wieder vollständig abgebaut hat, bis ein nachfolgender Ansteuervorgang beginnt. Dementsprechend ergibt sich ein nichtverschwindender Magnetisierungsstrom l_m zu dem Zeitpunkt t_0, der erfindungsgemäß vorteilhaft bei der Bildung der Ansteuergrößen für den nachfolgenden Ansteuervorgang berücksichtigt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Aktors (10), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils (100) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem der elektromagnetische Aktor (10) während eines Ansteuervorgangs angesteuert wird, um einen Betriebszustand des Aktors (10) zu beeinflussen, wobei ein, zu Beginn des Ansteuervorgangs vorliegendes Restmangnetfeld, eines magnetischen Kreises (11) des elektromagnetischen Aktors (10) bei der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors (10) berücksichtigt wird, wobei die Ansteueurung in Abhängigkeit einer Magnetisierungskenngröße erfolgt, die einen Magnetisierungsstrom (i_m) charakterisiert, der zu Beginn (t_0) des Ansteuervorgangs durch eine Primärinduktivität (L_h) des magnetischen Kreises (11) des elektromagnetischen Aktors (10) fließt, wobei die Magnetisierungskenngröße modellbasiert ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis (11) des elektromagnetischen Aktors (10) mit einem Widerstand (R_c), der den Ohmwiderstand der Primärspule des elektromagnetischen Aktors (10) repräsentiert, in Serie mit einer Hauptinduktivität (L_h), die eine Induktivität der Magnetspule des elektromagnetischen Aktors (10) repräsentiert, modelliert wird, wobei eine Serienschaltung, die eine Streuinduktivität (L_σ) und einen weiteren Ohmwiderstand (R_w*) aufweist, parallel zu der Hauptinduktivität (L_h) vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungskenngröße in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs eines durch eine Magnetspule des elektromagnetischen Aktors (10) fließenden Spulenstroms (i_c) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall (t_mess) zwischen dem Beginn (t_0) des Ansteuervorgangs und dem Zeitpunkt (t_1) ermittelt wird, zu dem der Spulenstrom (i_c) einen vorgebbaren Sollwert (l_mess) erreicht, und dass die Magnetisierungskenngröße in Abhängigkeit des ermittelten Zeitintervalls (t_mess) gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerdauer für den aktuellen Ansteuervorgang und/oder ein Ansteuerbeginn in Abhängigkeit des Zustands des magnetischen Kreises (11) und/oder der Magnetisierungskenngröße vorgegeben wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des magnetischen Kreises (11) modellbasiert in Abhängigkeit mindestens einer Ansteuergröße für den elektromagnetischen Aktor (10) ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des magnetischen Kreises (11) zu Beginn eines zukünftigen Ansteuervorgangs in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorangehenden Ansteuervorgängen ermittelt wird.

7. Steuergerät (20) zum Betreiben eines elektromagnetischen Aktors (10), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils (100) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem der elektromagnetische Aktor (10) während eines Ansteuervorgangs ansteuerbar ist, um einen Betriebszustand des Aktors (10) zu beeinflussen, wobei ein, zu Beginn des Ansteuervorgangs vorliegendes Restmagnetfeld eines magnetischen Kreises (11) des elektromagnetischen Aktors (10) bei der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors (10) berücksichtigt wird, wobei die Ansteueurung in Abhängigkeit einer Magnetisierungskenngröße erfolgt, die einen Magnetisierungsstrom (i_m) charakterisiert, der zu Beginn (t_0) des Ansteuervorgangs durch eine Primärinduktivität (L_h) des magnetischen Kreises (11) des elektromagnetischen Aktors (10) fließt, wobei die Magnetisierungskenngröße modellbasiert ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis (11) des elektromagnetischen Aktors (10) mit einem Widerstand (R_c), der den Ohmwiderstand der Primärspule des elektromagnetischen Aktors (10) repräsentiert, in Serie mit einer Hauptinduktivität (L_h), die eine Induktivität der Magnetspule des elektromagnetischen Aktors (10) repräsentiert, modelliert wird, wobei eine Serienschaltung, die eine Streuinduktivität (L_σ) und einen weiteren Ohmwiderstand (R_w*) aufweist, parallel zu der Hauptinduktivität (L_h) vorgesehen ist.

8. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit in einem Steuergerät (20) gemäß Anspruch 7 ausgeführt wird.

9. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit in einem Steuergerät (20) gemäß Anspruch 7 ausgeführt wird.

Claims

1. Method for operating an electromagnetic actuator (10), in particular of a fuel injection valve (100) of an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the electromagnetic actuator (10) is actuated during an actuation process in order to influence an operating state of the actuator (10), wherein a residual magnetic field which is present at the start of the actuation process, of a magnetic circuit (11) of the electromagnetic actuator (10) is taken into account during the actuation of the electromagnetic actuator (10), wherein the actuation is carried out as a function of a magnetization characteristic variable which characterizes a magnetization current (i_m) which flows through a primary inductance (L_h) of the magnetic circuit (11) of the electromagnetic actuator (10) at the start (t_0) of the actuation process, wherein the magnetization characteristic variable is determined in a model-based fashion, characterized in that the magnetic circuit (11) of the electromagnetic actuator (10) is modelled with a resistance (R_c) which represents the ohmic resistance of the primary coil of the electromagnetic actuator (10), in series with a main inductance (L_h) which represents an inductance of the magnetic coil of the electromagnetic actuator (10), wherein a series circuit which has a leakage inductance (L_σ) and a further ohmic resistance (R_w*) is provided parallel to the main inductance (L_h).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the magnetization characteristic variable is determined as a function of a time profile of a coil current (i_c) which flows through a solenoid of the electromagnetic actuator (10).

3. Method according to Claim 2, characterized in that a time interval (t_mess) is determined between the start (t_0) of the actuation process and the time (t_1) at which the coil current (i_c) reaches a specifiable setpoint value (l_mess), and in that the magnetization characteristic variable is formed as a function of the determined time interval (t_mess).

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an actuation period for the current actuation process and/or a start of actuation is specified as a function of the state of the magnetic circuit (11) and/or of the magnetization characterization variable.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the state of the magnetic circuit (11) is determined in a model-based fashion as a function of at least one actuation variable for the electromagnetic actuator (10).

6. Method according to Claim 5, characterized in that the state of the magnetic circuit (11) at the start of a future actuation process is determined as a function of one or more preceding actuation processes.

7. Control unit (20) for operating an electromagnetic actuator (10), in particular a fuel injection valve (100) of an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the electromagnetic actuator (10) can be actuated during an actuation process in order to influence an operating state of the actuator (10), wherein a residual magnetic field which is present at the start of the actuation process, of a magnetic circuit (11) of the electromagnetic actuator (10) is taken into account during the actuation of the electromagnetic actuator (10), wherein the actuation is carried out as a function of a magnetization characteristic variable which characterizes a magnetization current (i_m) which flows through a primary inductance (L_h) of the magnetic circuit (11) of the electromagnetic actuator (10) at the start (t_0) of the actuation process, wherein the magnetization characteristic variable is determined in a model-based fashion, characterized in that the magnetic circuit (11) of the electromagnetic actuator (10) is modelled with a resistance (R_c) which represents the ohmic resistance of the primary coil of the electromagnetic actuator (10), in series with a main inductance (L_h) which represents an inductance of the magnetic coil of the electromagnetic actuator (10), wherein a series circuit which has a leakage inductance (L_σ) and a further ohmic resistance (R_w*) is provided parallel to the main inductance (L_h).

8. Computer program with program code means for carrying out all the steps of the method according to one of Claims 1 to 6, when the computer program is run on a computer or a corresponding computing unit in a control unit (20) according to Claim 7.

9. Computer program product with program code means which are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out all the steps of the method according to one of Claims 1 to 6, when the computer program is run on a computer or a corresponding computing unit in a control unit (20) according to Claim 7.

Revendications

1. Procédé de fonctionnement d'un actionneur électromagnétique (10), en particulier d'un injecteur de carburant (100) d'un moteur à combustion interne d'un véhicule à moteur, selon lequel l'actionneur électromagnétique (10) est commandé au cours d'un processus de commande afin de modifier un état de fonctionnement de l'actionneur (10), dans lequel un champ magnétique résiduel d'un circuit magnétique (11) de l'actionneur électromagnétique (10), qui est présent au début du processus de commande, est pris en compte lors de la commande de l'actionneur électromagnétique (10), dans lequel la commande est effectuée en fonction d'une grandeur caractéristique de magnétisation qui caractérise un courant de magnétisation (i_m) circulant à travers une inductance primaire (L_h) du circuit magnétique (11) de l'actionneur électromagnétique (10) au début (t_0) du processus de commande, dans lequel la grandeur caractéristique de magnétisation est déterminée sur la base d'un modèle, caractérisé en ce que le circuit magnétique (11) de l'actionneur électromagnétique (10) est modélisé à l'aide d'une résistance (R_c) qui représente la résistance ohmique de la bobine primaire de l'actionneur électromagnétique (10) en série avec une inductance principale (L_h) qui représente une inductance de la bobine magnétique de l'actionneur électromagnétique (10), dans lequel un circuit série qui comporte une inductance de fuite (L_σ) et une autre résistance ohmique (R_w*) est prévu en parallèle avec l'inductance principale (L_h).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur caractéristique de magnétisation est déterminée en fonction d'une évolution temporelle d'un courant de bobine (i_c) circulant à travers une bobine magnétique de l'actionneur électromagnétique (10).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un intervalle de temps (tmess) entre le début (t_0) du processus de commande et l'instant (t_1) auquel le courant de bobine (i_c) atteint une valeur de consigne prédéterminée (Imess) est déterminé, et en ce que la grandeur caractéristique de magnétisation est établie en fonction de l'intervalle de temps déterminé (tmess).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une durée de commande pour le processus de commande actuel et/ou un début de commande est prédéterminé en fonction de l'état du circuit magnétique (11) et/ou de la grandeur caractéristique de magnétisation.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'état du circuit magnétique (11) est déterminé sur la base d'un modèle en fonction d'au moins une grandeur de commande de l'actionneur électromagnétique (10).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'état du circuit magnétique (11) est déterminé au début d'un processus de commande futur en fonction d'un ou de plusieurs processus de commande précédents.

7. Appareil de commande (20) destiné au fonctionnement d'un actionneur électromagnétique (10), en particulier d'un injecteur de carburant (100) d'un moteur à combustion interne d'un véhicule à moteur, selon lequel l'actionneur électromagnétique (10) peut être commandé au cours d'un processus de commande afin de modifier un état de fonctionnement de l'actionneur (10), dans lequel un champ magnétique résiduel d'un circuit magnétique (11) de l'actionneur électromagnétique (10), qui est présent au début du processus de commande, est pris en compte lors de la commande de l'actionneur électromagnétique (10), dans lequel la commande est effectuée en fonction d'une grandeur caractéristique de magnétisation qui caractérise un courant de magnétisation (i_m) circulant à travers une inductance primaire (L_h) du circuit magnétique (11) de l'actionneur électromagnétique (10) au début (t_0) du processus de commande, dans lequel la grandeur caractéristique de magnétisation est déterminée sur la base d'un modèle, caractérisé en ce que le circuit magnétique (11) de l'actionneur électromagnétique (10) est modélisé à l'aide d'une résistance (R_c) qui représente la résistance ohmique de la bobine primaire de l'actionneur électromagnétique (10) en série avec une inductance principale (L_h) qui représente une inductance de la bobine magnétique de l'actionneur électromagnétique (10), dans lequel un circuit série qui comporte une inductance de fuite (L_σ) et une autre résistance ohmique (R_w*) est prévu en parallèle avec l'inductance principale (L_h).

8. Produit de programme informatique comprenant des moyens à code de programme pour effectuer toutes les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 lorsque le programme informatique est exécuté sur un ordinateur ou une unité de calcul correspondante dans un appareil de commande (20) selon la revendication 7.

9. Produit de programme informatique comprenant des moyens à code de programme stockés sur un support de données lisible par ordinateur pour effectuer toutes les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 lorsque le programme informatique est exécuté sur un ordinateur ou une unité de calcul correspondante dans un appareil de commande (20) selon la revendication 7.

Zeichnung