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Title:
METHOD FOR MONITORING A CONTROL DEVICE FOR AN INJECTION SYSTEM IN A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/055668
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for monitoring a control device for an injection system in a motor vehicle is presented, in which, with respect to the running time of the control device, a maximum permissible actuation frequency for the control device is determined and monitored, wherein factors which limit the maximum actuation frequency are determined at a respective operating point of the control device, and said factors are included directly in the determination of the maximum permissible actuation frequency. In addition, a corresponding monitoring module and a control device with such a monitoring module are proposed.

Inventors:
BARTH, Jens-Holger (Wirtembergstr. 139, Fellbach, 70736, DE)
SCHEMPP, Stefan (Lange Str. 30, Wernau, 73249, DE)
TONNER, Erik (Mittenfeldstr. 103, Stuttgart, 70499, DE)
OSTENDORF, Boris (Forststr. 102a, Stuttgart, 70193, DE)
Application Number:
EP2011/067081
Publication Date:
May 03, 2012
Filing Date:
September 30, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
BARTH, Jens-Holger (Wirtembergstr. 139, Fellbach, 70736, DE)
SCHEMPP, Stefan (Lange Str. 30, Wernau, 73249, DE)
TONNER, Erik (Mittenfeldstr. 103, Stuttgart, 70499, DE)
OSTENDORF, Boris (Forststr. 102a, Stuttgart, 70193, DE)
International Classes:
F02D35/00; F02D41/22
Foreign References:
GB2364793A2002-02-06
EP1111491A22001-06-27
GB2323684A1998-09-30
EP1251259A22002-10-23
DE19860762A12000-07-06
DE102004012428A12005-04-28
DE10240493A12004-03-11
DE102005042530A12006-03-30
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
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Claims:
Ansprüche

Verfahren zur Überwachung eines Steuergeräts für eine Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug, bei dem zur Laufzeit des Steuergeräts eine maximal zulässige Ansteuerfrequenz für das Steuergerät bestimmt und überwacht wird, wobei die maximale Ansteuerfrequenz limitierende Faktoren in einem jeweiligen Betriebspunkt des Steuergeräts bestimmt werden und unmittelbar in die Bestimmung der maximal zulässigen Ansteuerfrequenz einfließen.

Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem als limitierende Faktoren mindestens ein maximal zulässiger Effektivstrom für das Steuergerät, eine maximal zulässige Steuergeräteinnentemperatur, eine maximale Ausgangsleistung für mindestens einen einzusetzenden Gleichstromwandler und ein Energiebedarf pro Ansteuerung bestimmt werden und in die Bestimmung der maximal zulässigen Ansteuerfrequenz einfließen.

Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine erste maximale Zwischen- Ansteuerfrequenz unter Berücksichtigung des maximal zulässigen Effektivstroms für das Steuergerät und der maximal zulässigen Steuergeräteinnentemperatur und eine zweite maximale Zwischen-Ansteuerfrequenz unter Berücksichtigung der maximalen Ausgangsleistung für den mindestens einen einzusetzenden Gleichstromwandler und der Energiebedarf pro Ansteuerung bestimmt wird, und die maximale Ansteuerfrequenz als Minimum der ersten und der zweiten maximalen Zwischen-Ansteuerfrequenz bestimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, bei dem zunächst die maximal zulässige Ansteuerfrequenz für das Steuergerät bestimmt wird, die dann mit einem drehzahlabhängigen Faktor in eine maximal zulässige Anzahl an Ansteue- rungen pro Zylinder und Lastspiel umgewandelt wird. 5. Kontrollmodul, insbesondere für ein Verfahren zur Überwachung eines Steuergeräts für eine Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug nach einem der An- sprüche 1 bis 4, das eine Funktion implementiert, die dazu eingerichtet ist, zur Laufzeit des Steuergeräts eine maximal zulässige Ansteuerfrequenz für das Steuergerät zu bestimmen und zu überwachen, wobei die maximale Ansteuerfrequenz limitierende Faktoren in einem jeweiligen Betriebspunkt des Steuergeräts bestimmt werden und unmittelbar in die Bestimmung der maximal zulässigen Ansteuerfrequenz einfließen.

6. Kontrollmodul nach Anspruch 5, das integraler Bestandteil des Steuergeräts ist.

7. Kontrollmodul nach Anspruch 5 oder 6, das spezifisch für einen Piezoventil- Injektor ausgelegt ist.

8. Kontrollmodul nach Anspruch 5 oder 6, das spezifisch für einen Magnetventil-Injektor ausgelegt ist.

9. Kontrollmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 8, mit dem zunächst die maximal zulässige Ansteuerfrequenz für das Steuergerät bestimmt werden kann, die dann mit einem drehzahlabhängigen Faktor in eine maximal zulässige Anzahl an Ansteuerungen pro Zylinder und Lastspiel umgewandelt werden kann.

10. Steuergerät mit einem Kontrollmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 9.

Description:
Beschreibung

Titel

Verfahren zur Überwachung eines Steuergeräts für eine Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Auslegung eines Steuergeräts für eine Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für Magnetventil- und/oder Piezoventil-Injektoren. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein geeignetes Kontrollmodul zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens und ein ein derartiges Kontrollmodul integrierendes Steuergerät.

Stand der Technik Für Einspritz-Endstufen in Steuergeräten für sogenannte Common Rail Magnetventil- und Piezoventil-Injektoren existieren verschiedene Einschränkungen bzw. Limitierungen bezüglich einer zur Verfügung stellbaren maximalen Ausgangsleistung. Begrenzende Elemente bzw. Faktoren sind dabei: a) eine maximale Ausgangsleistung eines einzusetzenden Gleichspannungswandlers bzw. DC/DC-Wandler als Teil eines jeweiligen Steuergeräts bzw. eine Kapazität eines angeschlossenen Buffer-Kondensators (auch als Pufferkondensator bezeichnet). Derartige Wandler werden bei Piezoventil- Injektoren (PV) benötigt, um eine zur Ladung eines Aktors notwendige Span- nung aufzubauen (bis zu 245 Volt), und bei Magnetventil-Injektoren, um eine sogenannte Booster-Spannung zu erreichen (ca. 45 Volt). Je nach Ventil hängt die Energie, die pro Ansteuerung verbraucht wird, von verschiedenen Parametern ab. Bei Piezoventil-Injektoren ist dies bspw. ein sogenannter Raildruck, bei Magnetventil-Injektoren eine jeweilige Injektortemperatur, die ihrerseits eine verlängerte Booster-Phase nach sich zieht. Die Wandlerleis- tung selbst hängt in beiden Fällen von einer entsprechenden Batteriespannung ab.

b) maximale Effektivströme, für die die jeweils vorgesehenen verschiedenen Bauteile der Einspritzendstufe in einem entsprechenden Steuergerät freigegeben sind. Der Effektivstrom ist jeweils definitionsgemäß die Wurzel des mittleren quadratischen Stroms durch das jeweilige Bauteil. Der zulässige Maximalwert für den jeweiligen Effektivstrom ist temperaturabhängig. Je nach Bauteil ist dieser im niedrigen Temperaturbereich weitestgehend konstant und nimmt oberhalb einer bestimmten Temperaturschwelle stark ab. Wird der zulässige Strom (maximale Effektivstrom) überschritten, wird dadurch die Lebensdauer des jeweiligen Bauteils reduziert. c) Verlustleistungen im Steuergerät und maximale, anbauortabhängige Kühlung des Steuergeräts, die im wesentlichen auf die Steuergerätetemperatur wirken, die jeweils einen maximalen freigegebenen Wert nicht überschreiten darf.

Letztendlich resultiert aus diesen limitierenden Faktoren eine maximale Anzahl an Ansteuerungen, welche im allgemeinen pro Zylinder und Lastspiel angegeben wird, die vom Steuergerät durchgeführt werden kann, ohne dass das Steuergerät daraus Schaden erleidet. Die maximale Anzahl an Ansteuerungen wird in der Regel in Abhängigkeit von dem sogenannten Raildruck und einer Drehzahl einer anzusteuernden Brennkraftmaschine angegeben.

Andererseits werden die Anforderungen an die Anzahl an Ansteuerungen immer größer. Durch veränderte Einspritzstrategien, wie bspw. eine gesplittete Nacheinspritzung, oder mehrere Voreinspritzungen und durch zusätzliche Funktionen, die Ansteuerungen erfordern, ohne dass eingespritzt wird, bspw. bei einer sogenannten Blankshot-Funktion bei Magnetventil-Injektoren ohne Druckverlust (DRV) werden Steuergeräte heute im Allgemeinen bis an die Grenze des Möglichen belastet. Eine Leistungsfähigkeit eines entsprechenden Steuergeräts wird zwar im Vorfeld in Abhängigkeit von diversen Randbedingungen bzw. limitierenden Faktoren durch ein entsprechendes Modul sehr genau berechnet; eine sinnvolle Überwachung im Sinne eines Steuergeräteschutzes gegen Überlastung existiert bislang jedoch nicht. Lediglich eine sogenannte "Bufferbilanzüberwachung" verhindert sowohl bei Magnetventil-Injektoren als auch bei Piezoventil-Injektoren, dass durch Ladungseinbrüche beim Bufferkondensator der jeweiligen Einspritzendstufe durch zu viele Ansteuerungen willkürlich Einspritzungen wegfallen. Darüber hinaus kann durch ein sehr aufwendiges Offline-Verfahren eine Applikation überprüft werden, um Betriebspunkte zu finden, an denen eine jeweilige Auslegung eines Steuergeräts nicht eingehalten wird. Allerdings kann dies erst nach abge- schlossener Anwendung sinnvoll gemacht werden, also zu einem Zeitpunkt, zu dem eventuelle Maßnahmen praktisch nicht mehr möglich sind.

Die Druckschrift DE 10 2004 012 428 A1 der Robert Bosch GmbH betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Diese Brennkraftmaschine umfasst eine Mehrzahl von Zylindern, die von dem Steuergerät über jeweils individuell zugeordnete Aktoren angesteuert werden. Bei diesem Verfahren soll eine Zerstörung des Steuergeräts bzw. eines darin befindlichen DC/DC-Wandlers aufgrund einer thermischen Belastung durch eine Regelungseinrichtung vermieden werden. Diese Regelungseinrichtung ist dazu aus- gebildet, die in den Aktoren der Brennkraftmaschine benötigte mittlere elektrische

Leistung zu erfassen, und eine Reduzierung dieser Leistung bei einem Steuergerät anzufordern, wenn die Leistung größer als eine vorgegebene Soll-Leistung ist, wie die von dem Steuergerät an die Aktoren abgebbare Nennleistung repräsentiert.

Ein weiteres Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine ist in der Druckschrift DE 192 40 493 A1 der Robert Bosch GmbH beschrieben. Hier ist mindestens einem Einspritzventil der Brennkraftmaschine ein piezoelektrisches Stellglied zugeordnet, das von einem Steuergerät gesteuert wird. Dabei ist vorgese- hen, dass ein hierfür vorgesehenes Ansteuersignal in Abhängigkeit einer von dem piezoelektrischen Stellglied aufgenommenen Ansteuerleistung geändert wird. Dadurch wird u. a. eine Verlustenergie, die in eine Leistungsendstufe des Steuergeräts umgesetzt wird, verringert, wodurch die Temperatur des Steuergeräts sinkt. Aus der Druckschrift DE 10 2005 042 530 A1 der Denso Corp. ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt. Hier steuert eine Steuereinheit eine Stromzufuhr zu einem Solenoid eines elektromagnetischen Aktors eines Kraftstoffinjektors. Es erfolgt zunächst die Zuführung eines Spitzenstroms und danach die Zuführung eines ersten und eines zweiten Konstantstroms. Dadurch wird ein Sollwert für die Zuführung des ersten Konstantstroms auf einen Wert eingestellt, der maßgeblich unter einer Batteriespannung liegt, so dass eine ständige Überwachung der Batteriespannung nicht mehr erforderlich ist. Dadurch ergibt sich weiterhin, dass eine Belastung der elektronischen Steuerung verrin- gert wird.

Vor dem Hintergrund des genannten Standes der Technik wäre es nun wünschenswert, ein Verfahren vorzusehen, welches ermöglicht, zu verhindern, dass während der Laufzeit des Steuergeräts mehr Ansteuerungen seitens des Steuer- geräts durchgeführt werden, als die Auslegung des jeweiligen Steuergeräts zu- lässt.

Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren zur Überwachung eines Steuergeräts für eine Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 , ein Kontrollmodul mit den Merkmalen von Patentanspruch 5 und ein Steuergerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.

Erfindungsgemäß wird dabei ein Verfahren zur Überwachung eines Steuergeräts für eine Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt, bei dem zur Lauf- zeit des Steuergeräts eine maximal zulässige Ansteuerfrequenz für das Steuergerät bestimmt und überwacht wird, wobei die maximale Ansteuerfrequenz limitierende Faktoren in einem jeweiligen Betriebspunkt des Steuergeräts bestimmt werden und unmittelbar in die Bestimmung der maximal zulässigen Ansteuerfrequenz einfließen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere eine Auslegung eines entsprechenden Steuergeräts überwacht werden.

Als limitierende Faktoren werden dabei vorzugsweise mindestens maximal zu- lässige Effektivströme von in dem Steuergerät integrierten Bauteilen, eine maximal zulässige Steuergerätetemperatur, eine maximale Ausgangsleistung für mindestens einen einzusetzenden Gleichstromwandler (DC/DC-Wandler) und ein Energiebedarf pro Ansteuerung bestimmt und in die Bestimmung der maximal zulässigen Ansteuerfrequenz eingebunden.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren, welches vorsieht, dass in einem entsprechenden Steuergerät zur Laufzeit eine maximal zulässige Ansteuerfrequenz berechnet wird, ermöglicht es, genau die Begrenzung abzubilden, die für die jeweilige Steuergeräteauslegung herangezogen wurde. So ist in jedem Be- triebspunkt des Steuergeräts gewährleistet, dass nicht mehr Ansteuerungen durchgeführt werden, als die Auslegung des jeweiligen Steuergeräts zulässt. Eine Überschreitung der Anzahl von Ansteuerungen wird dabei durch eine entsprechende Begrenzung und Priorisierung verhindert. So kann das Steuergerät immer bis zur zulässigen Obergrenze belastet werden, aber nicht darüberhinaus. Es wird demnach auf der anderen Seite auch kein Sicherheitsvorhalt oder ähnliches benötigt, was die Ausgangsleistung in einem nicht akzeptablen Maß reduzieren würde.

Da mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Laufzeit des Steuergeräts insbesondere dessen Auslegung ständig überwacht werden kann, also auch schon in einer Applikationsphase des jeweiligen Steuergeräts, werden Betriebspunkte, bei denen eine Ausgangsleistung des Steuergeräts überschritten wird, schon früh auffällig. Maßnahmen können so frühzeitig definiert und durchgeführt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass sich eine Begrenzung von Einspritzungen streng an der jeweiligen Steuergeräteauslegung orientiert. Dadurch wird erreicht, dass alle zum Schutz des jeweiligen Steuergeräts relevanten Parameter wirkungsvoll überwacht werden. Ferner muss keine aufwen- dige Offline- Prüfung einer entsprechenden Bedatung, d. h. Datenimplementierung durchgeführt werden. Durch Umstellung auf gebrochen rationale Berech- nung der maximal zulässigen Ansteuerfrequenz ist unverzögert immer auch ein tatsächliches Maximum darstellbar. Dies ist insbesondere für eine Druckabbaufunktion "blank shot" wichtig, da diese Druckabbaufunktion nicht "Ansteuerungen pro Lastspiel" sondern "Ansteuerungen pro Zeiteinheit" benötigt.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren ist prinzipiell sowohl für Piezoven- til-lnjektoren wie auch für Magnetventil-Injektoren weitestgehend einheitlich. Daraus resultiert ein stark verminderter Pflegeaufwand in einer jeweiligen Entwicklung. Das Verfahren erlaubt es ferner, durch Einbindung eines Temperatursen- sors bei besonders kritischen Bauelementen des Steuergeräts die jeweilige Auslegung näher an die technisch darstellbare Grenze zu legen und diese auch einzuhalten.

Es ist denkbar, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst die maximal zulässige Ansteuerfrequenz für das Steuergerät bestimmt wird, die dann mit einem drehzahlabhängigen Faktor in eine maximal zulässige Anzahl an Ansteuerungen pro Zylinder und Lastspiel umgewandelt wird.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Kontrollmodul, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zur Überwachung eines Steuergeräts für eine Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug, wie es voranstehend beschrieben wurde. Dabei kann insbesondere eine Auslegung des Steuergeräts überwacht werden. Das Kontrollmodul implementiert dabei eine Funktion, die dazu ausgerichtet ist, zur Laufzeit des Steuergeräts eine maximal zulässige Ansteuerfrequenz für das Steuergerät zu bestimmen und zu überwachen, wobei die maximale Ansteuerfrequenz limitierende Faktoren in einem jeweiligen Betriebszustand des Steuergeräts bestimmt werden und unmittelbar in die Bestimmung der maximal zulässigen Ansteuerfrequenz einfließen. Es ist denkbar, dass das Kontrollmodul ein integraler Bestandteil des zu überwachenden Steuergeräts ist. Ferner ist es denkbar, dass das Kontrollmodul spezifisch für einen Piezoventil-Injektor ausgelegt ist. Es ist ebenso denkbar, dass das Kontrollmodul spezifisch für einen Magnetventil-Injektor ausgelegt ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Steuergerät mit einem zuvor beschriebenen Kontrollmodul. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Kontrollmodul implementierten Funktion, die insbesondere für Piezoventil-Injektoren geeignet ist;

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Abhängigkeit einer Ausgangsleistung eines Gleichstromwandlers von einer entsprechenden Batteriespannung;

Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Kontrollmodul implementierten Funktion, die insbesondere für Magnetventil-Injektoren eingesetzt werden kann;

Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung ein Stromprofil bei Ansteuerung eines Magnetventil-Injektors;

Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung einen Verlauf eines Integrators zur Begrenzung eines Überlastbetriebs bei einer Magnetventil-Endstufe.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten. In Figur 1 ist eine mögliche Ausführungsform einer in ein erfindungsgemäßes Kontrollmodul implementierten Funktion für eine Piezoventil-Endstufe im Detail dargestellt. Die dargestellte Funktion errechnet zunächst eine maximal zulässige Ansteuerfrequenz, dargestellt in Stufe 1 1 , die die Piezoventil-Endstufe unter Be- rücksichtigung aller Begrenzungen in der Lage ist, zu stellen. Bis zu einer Um- skalierung mit einem drehzahlabhängigen Faktor S am Ausgang der Funktion in die Einheit "Anzahl Ansteuerungen pro Zylinder und Lastspiel", dargestellt als NMAX, liegen die internen Größen in der Einheit "Anzahl Ansteuerungen pro Zeit" vor, was den technischen Erfordernissen der Piezoventil-Endstufe entspricht.

Im wesentlichen sind zwei Blöcke zu unterscheiden. Im oberen Teil (oberhalb der gepunkteten Linie) sind limitierende Faktoren aufgrund einer maximal zulässigen effektiven Strombelastung des Steuergeräts dargestellt. Eine Maximalfrequenz ist hierbei abhängig von dem sogenannten Raildruck P RA i, da eine jeweilige An- Steuerspannung für das Steuergerät ebenfalls von diesem Raildruck P RA i abhängt. Der Raildruck P RA i stellt demnach eine Eingangsgröße für die Funktion dar. Alle anderen Einflussgrößen bzw. limitierenden Faktoren auf den zum Erreichen einer gewünschten Spannung notwendigen Strom, wie bspw. ISA-Klasse und Kapazität des entsprechenden Piezoventil-Injektors, Spannungsvorhalt für Temperatur- und Lebensdauerdriftkompensation des Spannungsbedarfs, usw. schlagen sich in einer Bedatung der hier gezeigten Kennlinie KL 1 nieder.

Mit dem erfindungsgemäß vorzusehenden Kontrollmodul kann ein Temperatursensor gekoppelt sein oder auch in diesem integriert sein, welcher als zusätzli- ches Sicherheitselement die Ansteuerfrequenz reduzieren kann. Das bedeutet, dass, falls die Steuergerätinnentemperatur T E cu zu hoch wird, die ebenfalls als Eingangsgröße für die Funktion einfließt, über einen Faktor, angedeutet in der Kennlinie KL 2, eine maximale Ansteuerfrequenz entsprechend reduziert werden kann, so dass das Steuergerät durch die Piezoventil-Endstufe nicht noch weiter aufgeheizt wird.

Ein Resultat dieser auf diesen zwei Pfaden bzw. durch KL 1 und KL 2 sich ergebenden Beschränkung wird auf eine minimale Frequenz f MIN limitiert. Sinn einer derartigen Untergrenze ist es aus Gründen einer Fahrzeugverfügbarkeit eine Mindestanzahl an Ansteuerungen pro Zylinder und Lastspiel durchzuführen, auch wenn hierdurch eine weitere Erwärmung des jeweiligen Steuergeräts in Kauf ge- nommen wird. Entsprechend muss diese minimale Grenzfrequenz f MIN aus Drehzahl und Zylinderzahl berechnet werden. Eine Limitierung wirkt nur auf den Effektivstromteil der hier dargestellten Funktion, da bei Begrenzung durch eine DC/DC-Wandlerleistung eine Untergrenze nicht das Verhalten der Piezoventil- Endstufe abbildet, da die DC/DC-Wandlerleistung nicht temperaturabhängig ist.

Aus den gezeigten Kennlinien KL 1 und KL 2 ergibt sich nunmehr unter Berücksichtigung der genannten minimalen Frequenz f MIN eine erste maximale Zwi- schen-Ansteuerfrequenz, was hier in Stufe 10 als MAX gekennzeichnet ist.

Unterhalb der gepunkteten Linie ist ein Funktionsblock dargestellt, in dem eine jeweilige Limitierung durch die DC/DC-Wandlerleistung und ein Energiebedarf pro Ansteuerung berechnet wird. Eine Ausgangsleistung des DC/DC-Wandlers ist sowohl in einem Piezo- als auch in einem Magnetventilsystem einzig von der jeweiligen Batteriespannung U BATT abhängig. Diese Abhängigkeit ist in der Kennlinie KL 3 abgebildet. Ein Beispiel einer detaillierten Abhängigkeit ist in der nachfolgenden Figur 2 aufgezeigt.

Die Energie, die pro Ansteuervorgang verbraucht wird, hängt bei Piezoventil- Injektoren über den Raildruck P RA i von der Ansteuerspannung ab. Einer Darstellung dieses Zusammenhangs dient die Kennlinie KL 4.

Injektorspezifische Daten sind in einer Anwendung der Kennlinie KL 4 ähnlich wie bei Kennlinie KL 1 berücksichtigt. Durch Teilung bzw. Division der Leistung durch die Energie erhält man direkt die maximale Ansteuerfrequenz dieses Pfads.

Da das Resultat dieses Blocks angibt, wie viele Ansteuerungen maximal durchgeführt werden können, macht eine Begrenzung auf einen Minimalwert keinen Sinn, da, wie bereits gesagt, die DC/DC-Wandlerleistung im Extremfall trotz Begrenzungen auf einen Minimalwert in der Funktion eben dann doch nur für weniger Ansteuerungen ausreicht und Einspritzungen evtl. willkürlich wegfallen.

Es kann aber auch hier auf mindestens eine Ansteuerung limitiert werden, was in Figur 1 nicht dargestellt ist, um auch in grenzlagigen Batteriespannungsbereichen einen Motorstart zu ermöglichen. Letztendlich wird ein Minimum beider Funktionsblöcke gebildet, was den richtigen Wert für die gewünschte Begrenzung darstellt, was hier durch Stufe 11 angedeutet ist. Die erhaltene maximal zulässige Ansteuerfrequenz wird sodann mit einem drehzahlabhängigen Faktor S umskaliert, so dass eine maximal zulässige Anzahl von Ansteuerungen pro Zylinder und Lastspiel N MAX erhalten wird.

Figur 2 zeigt, wie bereits erwähnt, eine Abhängigkeit einer Ausgangsleistung eines DC/DC-Wandlers in Einheiten P[W] von einer jeweiligen Batteriespannung

UBATT M.

Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Kontrollmodul implementierten Funktion, wie sie bspw. für Magnetventil- Endstufen eingesetzt werden kann. Diese Funktion ist strukturell gleich aufgebaut wie die in Figur 1 dargestellte Funktion für Piezoventil-Endstufen, unterscheidet sich von dieser aber in folgenden Details. Auch hier ist die Funktion im wesentlichen durch zwei Funktionsblöcke, die voneinander durch eine gestrichelte Linie abgegrenzt dargestellt sind, gegeben.

Im oberen Teil (oberhalb der gestrichelten Linie) sind wiederum limitierende Faktoren aufgrund einer maximal zulässigen effektiven Strombelastung des Steuergeräts dargestellt. Da in einer Berechnung der Effektivströme des Steuergeräts der Strom im Quadrat eingeht, ist vor allem die sogenannte Booster-Phase, wie sie in der nachfolgenden Figur 4 dargestellt ist, relevant. Die Dauer und die Stromhöhe dieser Booster-Phase sind von anderen Ansteuerparametern abhängig, weswegen eine zulässige maximale Ansteuerfrequenz f NO R näherungsweise konstant ist. Es ist jedoch für eine begrenzte Zeit zulässig, eine höhere Frequenz fovrLd zu verwenden. Dies ist dann notwendig, wenn bspw. eine Blankshot- Funktion, die den Raildruck P RA i bei Systemen ohne Druckventil DRV über Ansteuerung abbaut, bei denen der jeweilige Injektor nicht öffnet und nur Steuermenge in den Rücklauf abgegeben wird, zur Druckregulierung mehr Ansteuerung benötigt, als f NO R. Eine Überlastfreigabe erfolgt über einen Schalter S1 nur im Bedarfsfall. Der Schalter S1 wird dann durch einen Integrator überwacht. Bei Schalterstellung 1 wird der Integrator erhöht, bei Schalterstellung 0 erniedrigt. Ist eine Obergrenze erreicht, findet eine Zwangspause S1 = 0 statt, so dass die Endstufe ggf. abkühlen kann. Der Verlauf des Integrators ist exemplarisch in nachfolgender Figur 5 dargestellt und ist ebenfalls Bestandteil der hier beschriebenen Funktion.

Bei einer Bilanzierung des DC/DC-Wandlers im unteren Teil der Darstellung gilt dasselbe. Auch der Energieverbrauch W NO R pro Ansteuerung ist geprägt von einer Booster-Phase, da nur in dieser Booster-Phase der Strom durch den DC/DC- Wandler getrieben wird. In einer Anzugs- und Haltestromphase wird der Strom direkt aus einer entsprechenden Bordnetzbatterie gespeist. Ausnahme ist hier der Start bei tiefen Temperaturen (sogenannte TSC = temperature specific cur- rent). Ist diese Funktion aktiv, wird über einen Schalter S2 auf die Energie W H IGH, umgeschaltet, da in diesem Betrieb die Anzugsstromphase ebenfalls aus dem DC/DC-Wandler bzw. dem zugehörigen Bufferkondensator gespeist wird. Der verbleibende Teil der Funktion ist identisch zu der bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Funktion zur Piezoventil-Endstufe. Im oberen Teil ergibt sich unter Berücksichtigung einer minimalen Frequenz f MIN eine erste maximale

Zwischen-Ansteuerfrequenz, was hier in Stufe 100 als "MAX" bezeichnet ist. Letztendlich wird, ähnlich wie im Fall von Figur 1 , ein Minimum "MIN" beider Funktionsblöcke gebildet, was den richtigen Wert für die gewünschte Begrenzung darstellt, was hier durch Stufe 110 angedeutet ist. Die erhaltene maximal zulässige Ansteuerfrequenz wird sodann mit einem drehzahlabhängigen Faktor S umskaliert, so dass eine maximal zulässige Anzahl von Ansteuerungen pro Zylinder und Lastspiel N MAX erhalten wird.

Figur 4 zeigt ein Stromprofil bei einer Ansteuerung eines Magnetventil-Injektors, wobei hier der Strom in Einheit Ampere [A] über die Zeit in Einheit [με] aufgezeigt ist. Man kann hier dreierlei Phasen unterscheiden. Bei Phase 1 handelt es sich um die sogenannte Bootsphase, welche am Ende in den Boosterstrom l_1 gipfelt, in Phase 2 um eine Anzugsphase mit einem leicht variierenden Anzugsstrom l_2 und in Phase 3 um eine Haltephase mit einem leicht variierenden Haltestrom l_3.

Figur 5 zeigt einen Verlauf eines Integrators bzw. eines entsprechenden Integrator Wertes (y-Achse) über die Zeit (x-Achse), welcher den im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebenen Schalter überwacht. Bei einer Schalterstellung 1 wird der Integrator erhöht, bei einer Schalterstellung 0 erniedrigt. Ist eine Obergrenze erreicht (t1 , t3), wird der Integratorwert so lange reduziert, bis er einen gewissen Schwellwert (+3, +4) erreicht hat. Dadurch findet eine Zwangspause statt, in der die Endstufe ggf. abkühlen kann, weil kein Überlastbetrieb erlaubt ist.