Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Betreibens von Kraftstoffinj ektoren mit hydraulischem Anschlag. Spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag bei einem vorbestimmten Kraftstoffdruck, insbesondere bei einem niedrigen Kraftstoffdruck, wobei der Kraftstoffin- jektor einen Magnetspulenantrieb mit einer Magnetspule und einem beweglichen Anker aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Motorsteuerung zum Verwenden des Verfahrens sowie ein Computerprogramm zum Durchführen des Verfahrens.

Bei Kraftstoffinj ektoren mit sogenanntem hydraulischem Anschlag entsteht beim Öffnen des Kraftstoffinj ektors kein direkter Kontakt zwischen Anker und Polstück, da der Kraftstoff zwischen Anker und Polstück fließt und dabei eine der Magnetkraft entgegengesetzte hydraulische Kraft auf den Anker ausübt. Im offenen Zustand des Kraftstoffinj ektors gleichen diese beiden Kräfte einander aus, so dass ein Spalt mit im Wesentlichen konstanter Breite zwischen Anker und Polstück vorhanden ist. Falls die hydraulische Kraft aber zu gering ist, zum Beispiel im Falle einer defekten Kraftstoffpumpe (Hochdruckpumpe) , kann die notwendige Spaltbreite nicht aufrechterhalten werden und die Einspritzung von Kraftstoff wird nach sehr kurzer Zeit aufgrund des entsprechend hohen Druckabfalls im kleinen (bzw. im schlimmsten Falle geschlossenen) Spalt blockiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinj ektor mit hydraulischem Anschlag so zu betreiben, dass die obigen Probleme im Falle eines reduzierten Kraft ^¬ stoffdrucks vermieden bzw. entgegengesteuert werden können, insbesondere so dass bei einem vorbestimmten Kraftstoffdruck eine optimale Einspritzung (im Sinne von minimalem Druckverlust im Injektor und somit maximaler Einspritzmenge) erzielt werden kann . Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorlie ^¬ genden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag bei einem vorbestimmten Kraftstoffdruck beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebes mit einem ersten Stromprofil, um einen ersten Einspritzvorgang durchzuführen, wobei das erste

Stromprofil einen ersten Haltestromwert aufweist, der die Stromstärke des während einer Haltephase durch die Magnetspule fließenden Stromes vorgibt, (b) Bestimmen eines ersten

Flusswertes, der dem magnetischen Fluss in der Haltephase entspricht, (c) Bestimmen eines ersten Kraftwertes basierend auf dem ersten Flusswert, wobei der erste Kraftwert einer in der Haltephase von Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hydraulischen Kraft entspricht, (d) Bestimmen einer Abweichung zwischen dem ersten Kraftwert und einem dem vorbestimmten Kraftstoffdruck entsprechenden optimalen Kraftwert, und (e) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinj ektors mit einem zweiten Stromprofil, um einen zweiten Einspritzvorgang durchzuführen, wobei das zweite Stromprofil einen zweiten Haltestromwert aufweist, der basierend auf dem ersten Haltestromwert und der bestimmten Abweichung derart bestimmt wurde, dass die in der Haltephase vom Kraftstoff auf den Anker ausgeübte hydraulische Kraft an den optimalen Kraftwert angeglichen wird.

Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die während der Haltephase von dem Kraftstoff auf den Anker ausgeübte hydraulische Kraft durch Schätzung der entgegen ^¬ gerichteten Magnetkraft basierend auf dem magnetischen Fluss bestimmt werden kann. Durch Vergleichen des so bestimmten Wertes der hydraulischen Kraft mit einem für den vorbestimmten

Kraftstoffdruck optimalen Wert der hydraulischen Kraft, kann der im Stromprofil verwendete Haltestromwert angepasst werden, um die magnetische Kraft entsprechend anzupassen und damit die hydraulische Kraft an den optimalen Wert anzugleichen. Bei dem optimalen Wert entsteht eine Spaltbreite, die einen minimalen Druckverlust und somit einen maximalen Durchfluss bereitstellt.

In diesem Dokument bezeichnet ein „Kraftstoffinj ektor mit hydraulischem Anschlag" insbesondere einen Kraftstoffinj ektor, in dem der Kraftstoff durch einen Spalt zwischen Anker und Polstück fließt. Durch diesen Volumenstrom entsteht der „hydraulische Anschlag", der die Ankerbewegung in Richtung des Polstücks gegen Ende eines Öffnungsvorgangs abbremst.

In diesem Dokument bezeichnet „Stromprofil" insbesondere einen vorbestimmten (zum Beispiel durch Regelung realisierten) zeitlichen Verlauf der Stromstärke des während eines Ansteu ^¬ ervorgangs durch die Magnetspule des Magnetspulenantriebes laufenden Stromes.

In diesem Dokument bezeichnet „Haltephase" insbesondere eine Phase, in welcher der Kraftstoffinj ektor offen gehalten wird . Die Haltephase folgt üblicherweise nach einer Öffnungsphase und endet mit Übergang in eine Schließphase.

Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit einem ersten Ein- spritzvorgang bei dem vorbestimmten Kraftstoffdruck, in dem der Magnetspulenantrieb mit einem ersten Stromprofil beaufschlagt wird. Das erste Stromprofil weist einen ersten Haltestromwert auf, der die Stromstärke des während der Haltephase durch die Magnetspule fließenden Stromes vorgibt.

Dann wird der magnetische Fluss (erster Flusswert) zu einem Zeitpunkt in der Haltephase (durch Integration über ein dem

Zeitpunkt vorausgehendes Zeitintervall) bestimmt und basierend auf diesem ersten Flusswert wird die in der Haltephase vom Kraftstoff auf den Anker ausgeübte hydraulische Kraft (erster Kraftwert) bestimmt. Dabei wird es genutzt, dass die hydraulische Kraft in der Haltephase genau so groß ist wie die entgegen ^¬ gerichtete Magnetkraft. Letztere ist im Wesentlichen propor ^¬ tional zum Quadrat des magnetischen Flusses und kann somit durch einfache Multiplikation mit einem Faktor aus dem Quadrat des bestimmten ersten Flusswertes bestimmt werden. Der zu verwendende Faktor hängt von mehreren Bedingungen ab und kann zum Beispiel aus einem im Steuergerät hinterlegten Kennfeld oder mittels eines Modells bestimmt werden.

Als nächstes wird dann die Abweichung (zum Beispiel die Dif ^¬ ferenz) zwischen dem bestimmten ersten Kraftwert und einem für den vorbestimmten Kraftstoffdruck optimalen Kraftwert bestimmt. Der optimale Kraftwert ist spezifischer der Wert der hydrau- lischen Kraft, bei der ein maximaler Volumenstrom von Kraftstoff fließt.

Basierend auf dem ersten Haltestromwert und der bestimmten Abweichung wird nun ein zweiter Haltestromwert für ein zweites Stromprofil bestimmt, so dass die hydraulische Kraft beim Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs mit diesem zweiten Stromprofil ( in einem nachfolgenden zweiten Einspritzvorgang) an dem optimalen Kraftwert angeglichen wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der optimale Kraftwert, der dem vorbestimmten Kraftstoffdruck entspricht, basierend auf einem (zum Beispiel in einem Motorsteuergerät) gespeicherten Zusammenhang zwischen Kraftstoffdruck, hydraulischer Kraft und Inj ektordurchfluss (Volumenstrom) bestimmt.

Der gespeicherte Zusammenhang kann insbesondere als Kennfeld hinterlegt sein, wobei jede Kennlinie einen jeweiligen Zu ^¬ sammenhang zwischen Volumenstrom und hydraulischer Kraft für einen einzelnen aus einer Mehrzahl von Werten des Kraft- stoffdrucks darstellt. Der optimale Kraftwert für einen ge ^¬ gebenen Wert des Kraftstoffdrucks ist dann die Kraft, bei der der Volumenstrom maximal ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Bestimmen des ersten Flusswertes (insbesondere durch Be ^¬ rechnung) basierend auf einem zeitlichen Verlauf der

elektrischen Spannung an der Magnetspule, einem zeitlichen Verlauf der Stromstärke des durch die Magnetspule fließenden Stromes und dem elektrischen Widerstand der Magnetspule.

Die zeitlichen Verläufe von Spannung und Stromstärke werden in Verbindung mit dem Einspritzvorgang zum Beispiel als eine Reihe von einzelnen Werten abgetastet und abgespeichert.

Der elektrische Widerstand der Magnetspule kann basierend auf einem Referenzwert und einer gemessenen Temperatur der Mag- netspule oder durch verschiedene Techniken im Betrieb gemessen oder ermittelt werden.

Der magnetische Fluss Ψ kann insbesondere mit der folgenden Formel berechnet werden:

Ψ(ί) = j (t)-R-Kt))dt ,

wobei U(t) den zeitlichen Verlauf der Spannung an der Magnetspule, I (t) den zeitlichen Verlauf der Spulenstrom und R den elektrischen Spulenwiderstand bezeichnen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der zweite Haltestromwert größer als der erste Haltestromwert, wenn der erste Kraftwert kleiner als der optimale Kraftwert ist, und der zweite Haltestromwert ist kleiner als der erste Hal- testromwert, wenn der erste Kraftwert größer als der optimale Kraftwert ist.

Mit anderen Worten wird eine zu kleine hydraulische Kraft durch Erhöhung des Haltestromes (und somit der Magnetkraft) kom- pensiert bzw. entgegengewirkt und eine zu große hydraulische Kraft wird durch Reduktion des Haltestromes (und somit der Magnetkraft) kompensiert bzw. entgegengewirkt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das erste Stromprofil einen ersten Peakstromwert auf und das zweite Stromprofil weist einen zweiten Peakstromwert auf, wobei der zweite Peakstromwert basierend auf dem ersten Peakstromwert und der bestimmten Abweichung so bestimmt wurde, dass das Angleichen der vom Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hydraulischen Kraft an den optimalen Kraftwert unterstützt wird. Mit anderen Worten wird der (zweite) Peakstromwert (das heißt die Stromstärke bei der ein Spannungspuls (zum Beispiel ein

Boostspannungspuls ) zum Öffnen des Kraftstoffinj ektors beendet wird) des zweiten Stromprofils auch in Abhängigkeit der be ^¬ stimmten Abweichung angepasst. Wenn der bestimmte erste

Kraftwert zum Beispiel erheblich größer als der optimale

Kraftwert ist, kann eine Reduktion des zweiten Peakstromwertes (relativ zu dem ersten Peakstromwertes) vorteilhaft sein, da somit die während des Öffnungsvorgangs ausgeübte Magnetkraft entsprechend reduziert wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zusätzlich auch die Spannung des ersten Spannungspulses (Boostspannungspulses ) angepasst werden, um eine verbesserte Einstellung der Mag ^¬ netkraft (und somit auch der hydraulischen Kraft) zu erreichen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner folgendes auf: (a) Bestimmen eines zweiten Flusswertes, der dem magnetischen Fluss in der Haltephase entspricht, (b) Bestimmen eines zweiten Kraftwertes basierend auf dem zweiten Flusswert, wobei der zweite Kraftwert einer in der Haltephase von Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hyd ^¬ raulischen Kraft entspricht, (c) Bestimmen einer Abweichung zwischen dem zweiten Kraftwert und dem optimalen Kraftwert, und (d) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffin- jektors mit einem dritten Stromprofil, um einen dritten Ein- spritzvorgang durchzuführen, wobei das dritte Stromprofil einen dritten Haltestromwert aufweist, der basierend auf dem zweiten Haltestromwert und der bestimmten Abweichung derart bestimmt wurde, dass die in der Haltephase vom Kraftstoff auf den Anker ausgeübte hydraulische Kraft an den optimalen Kraftwert an ^¬ geglichen wird. Mit anderen Worten wird es in diesem Ausführungsbeispiel überprüft, ob das zweite Stromprofil zu einer optimalen hyd ^¬ raulischen Kraft und somit zu einer optimalen Einspritzung (bei einer optimalen Spaltbreite mit minimalem Druckverlust und maximalem Durchfluss) führt. Falls eine Abweichung immer noch festgestellt wird, wird der Haltestrom für das dritte Stromprofil weiter angepasst. Die zusätzlichen Verfahrensschritte gemäß diesem Ausführungsbeispiel können insbesondere so oft wiederholt werden, bis keine (bedeutende) Abweichung zwischen dem bestimmten Kraftwert und dem optimalen Kraftwert festgestellt wird. Bei einer Änderung des Kraftstoffdrucks soll das Verfahren dann wieder durchgeführt werden, um eine optimale Funktion des Kraftstoffinjektors sicherzustellen .

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug beschrieben, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet ist.

Diese Motorsteuerung ermöglicht in einfacher Weise, insbesondere durch Änderung eines Haltestromwertes eines Stromprofils, dass ein Kraftstoffinj ektor mit hydraulischem Anschlag bei jedem (vorbestimmten) Wert des Kraftstoffdrucks optimal arbeiten und somit einspritzen kann.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm beschrieben, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele durchzuführen .

Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Com ^¬ puterprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Pro ^¬ gramm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen .

Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blu-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann.

Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände be ^¬ schrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klarwerden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombi ^¬ nation von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform. Figur 1 zeigt einen Kraftstoffinj ektor mit hydraulischem Anschlag in einem geschlossenen Zustand.

Figur 2 zeigt den in Figur 1 gezeigten Kraftstoffinj ektor in einem geöffneten Zustand.

Figur 3 zeigt zeitliche Verläufe von Spannung und Stromstärke bei herkömmlichem Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag.

Figur 4 zeigt jeweilige zeitliche Verläufe von der Ein ^¬ spritzrate eines Kraftstoffinj ektors mit hydrauli ^¬ schem Anschlag bei herkömmlichem Betrieb in einem normalen Betriebszustand und in einem Betriebszustand mit einem Missverhältnis zwischen Magnetkraft und hydraulischer Kraft, zum Beispiel aufgrund eines reduzierten Kraftstoffdrucks und einer zu hohen Magnetkraft . Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen

Verfahrens .

Figur 6 zeigt eine Darstellung von einem Kennfeld, das in

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ange- wendet werden kann.

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.

Die Figur 1 zeigt einen Kraftstoffinj ektor 1 mit hydraulischem Anschlag in einem geschlossenen Zustand. Der Kraftstoffinj ektor 1 weist ein Gehäuse 2, eine Spule 3, einen beweglichen Anker 4, eine mit dem Anker mechanisch gekoppelte bzw. (zum Beispiel über einen Mitnehmer) koppelbare Düsennadel 5, ein Polstück 6 und eine Kalibrationsfeder 7 auf. In dem in der Figur 1 abgebildeten Zustand ruht die Ventilnadel im Ventilsitz 8 und blockiert somit die Spritzlöcher 9. In diesem Zustand weist der Spalt 10 zwischen Anker 4 und Polstück folglich eine maximale Breite auf.

Beim Anlegen einer Spannung an die Spule 3 wird durch elekt- romagnetische Kräfte der Anker 4 in Richtung Polstück 6 bewegt. Durch mechanische Kopplung bewegt sich ebenfalls die Düsennadel 5 und gibt die Einspritzlöcher 9 zur Kraftstoffzufuhr frei. Bei Kraftstoffinj ektoren mit Leerhub findet die mechanische Kopplung zwischen Anker 4 und Düsennadel 5 erst statt, wenn der Anker 4 den Leerhub überwunden hat. Bei Kraftstoffinj ektoren ohne Leerhub beginnt die Nadelbewegung gleichzeitig mit der An ^¬ kerbewegung. Dieser Zustand ist in der Figur 2 gezeigt. Wie es der Figur 2 entnommen werden kann, ist der Spalt 10 zwischen Anker 4 und Polstück 6 nun deutlich kleiner als in der Figur 1 und die Düsennadel 5 ist dementsprechend mit einem Abstand zum Ventilsitz 8 positioniert. Innerhalb des Kraftstoffinj ektors 1 gibt es nun einen Pfad für den Kraftstofffluss 11. Der Volumenstrom 11 muss durch den Spalt 10 zwischen Anker und Polstück 6 und seitlich am Anker 4 vorbei zu den Spritzlöchern 9.

Dadurch kommt es zu einem Druckabfall über den Anker 4, welcher eine (hydraulische) Kraft erzeugt, die der Magnetkraft ent ^¬ gegenwirkt. Je kleiner der Spalt 10 wird, desto höher der Druckabfall und somit desto höher die Kraft in Schließrichtung. Der Anker 4 bewegt sich also solange in Richtung Polstück 6 bis die Kraft durch den Druckabfall sich im Gleichgewicht mit der Magnetkraft befindet. Ist das der Fall, ist sozusagen der obere Anschlag erreicht. Zwischen Anker 4 und Polstück 6 besteht aber kein Kontakt, sondern durch den Volumenstrom 11 entsteht der hydraulische Anschlag.

Die Abbildung 30 in Figur 3 zeigt zeitliche Verläufe von Spannung (U) 31, 32 und Stromstärke (I) 35 bei herkömmlichem Betreiben des Kraftstoffinj ektors 1. Die Ansteuerung beginnt mit einer Boostphase, in welcher der Magnetspulenantrieb 3 mit einer

Spannungspuls 31 mit Spannung Ul (Boostspannung) beaufschlagt wird, um den Anker 4 und die Düsennadel von dem Zustand in der Figur 1 zu dem Zustand in der Figur 2 zu bewegen. Der Spannungspuls 31 endet, wenn die Stromstärke 35 einen vorbestimmten Maximalwert (Peakstrom) IP erreicht. Danach wird eine etwas niedrigere Spulenstrom IH (auch Haltestrom bezeichnet) durch Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs 3 mit einer Reihe von kleineren Spannungspulsen 32 für die Dauer der Einspritzung aufrechterhalten, damit der Kraftstoffinj ektor 1 offen bleibt, das heißt in dem in der Figur 2 gezeigten Zustand verbleibt. Der Haltestrom IH bezeichnet hier den mittleren Stromwert, der sich durch das Ein- und Abschalten entsprechend den Spannungspulsen 32 ergibt. Dieser Durchschnittsstrom IH führt zu einer entsprechenden mittleren Magnetkraft. Durch die Trägheit reagiert die Mechanik nicht auf das Ein- und Abschalten, so dass die Spannungspulse 32 keine Ankerbewegung verursachen.

Bei ungünstigem Verhältnis zwischen Magnetkraft und hydrau ^¬ lischer Kraft durch Druckabfall kann es passieren, dass durch einen zu hoch gewählten Strom (und somit zu hoher Magnetkraft) der Spalt 10 zwischen Anker 4 und Polstück 6 geschlossen wird bzw. der Druckabfall so hoch wird, dass kein Volumenstrom mehr für die Einspritzung zur Verfügung steht. Dieser Fall kann in einem Fahrzeug z.B. bei Ausfall der Hochdruckpumpe auftreten (sog. Low Pressure Limp Home) . Somit steht nur noch der Vorförderdruck (bis ca. lObar) zur Verfügung. Der Injektor 1 ist typischerweise für Betrieb bei wesentlich höheren Drücken ausgelegt und somit ist die Auslegung des Magnetkreises zu stark für den Betrieb bei 5 bis lObar.

Die Abbildung 40 in der Figur 4 zeigt die jeweiligen zeitlichen Verläufe 41 und 42 der Einspritzrate ROI bei herkömmlichem Betrieb (das heißt mit der in der Figur 3 gezeigten Ansteuerung) des Kraftstoffinj ektors 1 in einem normalen Betriebszustand (mit normalem Kraftstoffdruck) und in einem Betriebszustand mit reduziertem Kraftstoffdruck . Der zeitliche Verlauf 41 entspricht dem Normalzustand, in dem die Einspritzrate ROI ungefähr ab Ende der Boostphase bis zum Erreichen der Maximalrate Q ansteigt und dann erst am Ende der Ansteuerung wieder abfällt. Der zeitliche Verlauf 42 entspricht dagegen dem Zustand mit reduziertem Kraftstoffdruck . Hier steigt die Einspritzrate auch kurz an, fällt aber vor Erreichen der Maximalrate Q wieder ab und bleibt bis kurz vor dem Ende der Ansteuerung auf null, da der Spalt 10 aufgrund der hohen Magnetkraft relativ zu der hydraulischen Kraft geschlossen bzw. so klein wird, dass der Druckabfall im Spalt zu hoch wird. Erst wenn die Magnetkraft nach Abstellen des Hal ^¬ testromes IH (vgl. Figur 3) wieder gesunken ist, wird der Spalt 10 wieder kurzfristig geöffnet bzw. ausreichend groß, um einen Volumenstrom durchzulassen . Am Ende des Schließvorgangs sind die Einspritzlöcher 9 von der Düsennadel 5 geschlossen und die Breite des Spaltes 10 ist maximal. Es wird in diesem Falle folglich insgesamt erheblich weniger Kraftstoff eingespritzt und eine Weiterfahrt ist kaum möglich, weil die benötigte Kraftstoffmenge nicht geliefert werden kann. Die Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm 500 eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lösung des obigen Problems durch Anpassung eines Stromprofils, insbesondere eines Haltestromwertes, damit eine optimale Funktion des Kraftstoffinj ektors 1 erreicht werden kann .

Das Verfahren beginnt bei 510 mit dem Festlegen eines Stromprofils mit Haltestromwert zur Ansteuerung des Kraftstoffin- jektors 1 bei einem vorbestimmten bzw. gegebenen Kraftstoffdruck. Der Haltestromwert entspricht der Stromstärke des Stromes, der während einer Haltephase durch die Magnetspule 3 fließen soll.

Bei 520 wird der Magnetspulenantrieb des Kraftstoffinj ektors 1 mit diesem (ersten) Stromprofil beaufschlagt, um einen (ersten) Einspritzvorgang durchzuführen und dadurch eine vorbestimmte Einspritzmenge einzuspritzen.

Bei 530 wird nun ein erster Wert des magnetischen Flusses in der Haltephase (das heißt zu einem Zeitpunkt nach einer gewissen Zeit in der Haltephase) bei der Ansteuerung mit dem (ersten)

Stromprofil bestimmt. Dies erfolgt durch Berechnung mit der folgenden Formel: Ψ(ΐ) = Jo (U(t) - R ^■ I(t))dt ,

wobei U(t) den zeitlichen Verlauf der Spannung an der Magnetspule, I (t) den zeitlichen Verlauf der Spulenstrom und R den elektrischen Widerstand der Magnetspule 3 bezeichnen.

Bei 540 wird dann ein erster Wert der in der Haltephase vom Kraftstoff auf den Anker 4 ausgeübten hydraulischen Kraft F _H bestimmt. Spezifischer wird die entgegengerichtete auf den Anker 4 ausgeübte Magnetkraft F _M anhand des berechneten Flusswertes geschätzt, indem es angenommen wird, dass die Magnetkraft F _M proportional zum Quadrat des magnetischen Flusses Ψ ² ist, das heißt

Der zu verwendende Faktor k hängt von mehreren Bedingungen ab und kann zum Beispiel aus einem im Steuergerät hinterlegten (und auf Labormessungen basierenden) Kennfeld oder mittels eines Modells bestimmt werden.

Bei 550 wird eine Abweichung (zum Beispiel eine Differenz) zwischen dem bestimmten Wert der hydraulischen Kraft F _H und einem für den vorbestimmten Kraftstoffdruck optimalen Wert der hydraulischen Kraft bestimmt. Dieser optimale Wert wird weiter unten in Verbindung mit der Figur 6 erläutert.

Bei 560 wird nun ein neues (zweites) Stromprofil bestimmt, indem insbesondere ein neuer (zweiter) Haltestromwert basierend auf der bei 550 bestimmten Abweichung und dem früheren (ersten) Haltestromwert bestimmt wird. Dabei ist das Ziel des neuen

(zweiten) Stromprofils eine Angleichung der hydraulischen Kraft an dem oben erwähnten optimalen Wert, bei dem die Funktion des Kraftstoffinj ektors optimal ist. Spezifischer wird der Hal ^¬ testromwert erhöht (zum Beispiel mit einem festen Betrag oder in Abhängigkeit der Abweichung) , wenn die hydraulische Kraft F _H (und damit auch die Magnetkraft F _M ) geringer als der optimale Wert ist, und reduziert, wenn die hydraulische Kraft F _H (und damit auch die Magnetkraft F _M ) größer als der optimale Wert ist. Ist die hydraulische Kraft F _H (und damit auch die Magnetkraft F _M ) im Wesentlichen gleich dem optimalen Wert, wird der Haltestromwert nicht geändert.

Das Verfahren kehrt nun zu 520 zurück, indem der Magnetspulenantrieb mit dem neuen Stromprofil beaufschlagt wird. Die oben beschriebenen Schritte 530, 540, 550 und 560 werden als eine Schleife wiederholt, um ständig eine optimale Einspritzung durch den Kraftstoffinj ektor sicherzustellen. Diese Schleife kann aber eventuell eingestellt werden, wenn die bestimmte Abweichung unter einem Schwellenwert liegt.

Die Figur 6 zeigt eine Darstellung eines Kennfeldes 600, das in Verbindung mit dem oben in Verbindung mit Figur 5 beschriebenen Verfahren 500 sowie mit weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Kennfeld 600 stellt einen Zusammenhang zwischen Kraftstoffdruck, Volumenstrom VS und hydraulischer Kraft F _H dar und weist spezifischer eine Reihe von Kennlinien 601, 602, 603, 604, 605, 606, 607 auf. Jede einzelne Kennlinie 601, 602, 603, 604, 605, 606, 607 definiert zusammengehörende Werte von Volumenstrom VS und hydraulischer Kraft F _H bei einem für die einzelne Kennlinie 601, 602, 603, 604, 605, 606, 607 bestimmten Kraftstoffdruck . In dem gezeigten beispielhaften Kennfeld 600 entsprechen die Kennlinien 601, 602, 603, 604, 605, 606, 607 einem Kraftstoffdruck von jeweils 5 bar, 10 bar, 15 bar, 20 bar, 50 bar, 150 bar und 250 bar. Es kann dem Kennfeld 600 entnommen werden, dass besonders bei niedrigen Kraftstoffdrücken der Volumenstrom VS bei relativ geringen Kräften wieder abnimmt und sogar auf 0 geht. Typische Magnetkräfte von Kraftstoffinj ektoren mit Magnetspulenantrieb liegen zwischen 60 N und 80 N. Insbesondere bei niedrigem Kraftstoffdruck (vgl. insbesondere die Kennlinien 601, 602, 603) kann die Magnetkraft folglich leicht zu groß werden und dabei den Volumenstrom abschneiden. Der optimale Wert der hydraulischen Kraft ist selbstverständlich derjenige Wert bei dem der Vo ^¬ lumenstrom maximal ist.

Im oben in Verbindung mit der Figur 5 beschriebenen Schritt 550 des Verfahrens 500 wird also zum Beispiel die dem vorliegenden (vorbestimmten) Kraftstoffdruck entsprechende Kennlinie 601, 602, 603, 604, 605, 606 oder 607 ausgewählt und es wird bestimmt, ob der berechnete Wert der hydraulischen Kraft F _H kleiner, gleich oder größer dem optimalen Wert ist. Bei 560 wird dann ein gegebenenfalls neuer Haltestromwert bestimmt, um die Abweichung zu reduzieren bzw. auf null zu bringen und dadurch die hydraulische Kraft an dem optimalen Wert anzugleichen.

Das beschriebene Verfahren lässt sich vorteilhafterweise direkt in einer Motorsteuerung realisieren, zum Beispiel als Softwaremodul. Wie oben beschrieben, ermöglicht eine solche Mo ^¬ torsteuerung einen stabilen Motorbetrieb bei jedem Kraftstoffdruck (zum Beispiel auch bei erkanntem „low pressure limp home") . Ferner können Verbrennungsaussetzern bei sehr niedrigem Kraftstoffdruck vermieden werden.

Bezugs zeichenliste

1 Kraftstoffinj ektor

2 Gehäuse

3 Spule

4 Anker

5 Düsennadel

6 Polstück

7 Kalibrationsfeder

8 Ventilsitz

9 Spritzloch

10 Spalt

11 Kraftstofffluss

30 Abbildung

31 Spannungspuls

32 Spannungspuls

35 Stromstärke

IP Peakstrom

Ul BoostSpannung

IH Haltestrom

t Zeit

40 Abbildung

41 Einspritzrateverlauf

42 Einspritzrateverlauf

Q Einspritzrate

500 Flussdiagramm

510 Verfahrensschritt

520 Verfahrensschritt

530 Verfahrensschritt

540 Verfahrensschritt

550 Verfahrensschritt

560 Verfahrensschritt

600 Kennfeld

601 Kennlinie

602 Kennlinie

603 Kennlinie

604 Kennlinie

605 Kennlinie Kennlinie

Kennlinie

Volumenstrom

Hydraulische Kraft