Sensorlos geregelte Ansteuerverfahren für die Mehrfacheinspritzung mit elektromagnetischen Kfz-Einspritzventilen

Magere Brennverfahren mit strahlgeführter Direkteinspritzung und Mehrfacheinspritzungen stellen hohe Ansprüche an Benzindirekteinspritzventile. Die Aufgabe der Einspritzventile liegt in der präzisen Kraftstoffdosierung mit geringer Streuung auch bei kleinsten Einspritzmengen im Bereich von wenigen Milligramm. Piezo-Einspritzventile weisen speziell bei der Kleinstmengenfähigkeit im Teilhub und bei der Mehrfacheinspritzung gegenüber Magneteinspritzventilen deutliche Vorteile auf.

Allein über die Optimierung der Fertigung der Magneteinspritzventile ist die Erfüllung der Anforderungen aktueller Einspritzverfahren nicht mehr zu adäquaten Kosten realisierbar. Aus diesem Grund wird ein systemischer Ansatz verfolgt, der die Anforderungen sowohl auf die Fertigung, als auch auf die Ansteuerung über entsprechende Algorithmen und Funktionen verteilt.

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Dosierungseigenschaften von Piezo- und Magneteinspritzventilen anhand von Messungen an einem hierfür entwickelten Einspritzventilprüfstand verglichen. Durch die Nutzung der Sensoreigenschaften der Magneteinspritzventile, werden signifikante Ereignisse im Bewegungsverlauf der Ventilnadel durch die Auswertung der elektrischen Ansteuersignale detektiert. Die geregelten Ansteuerverfahren nutzen, neben den sensorlosen Detektionsverfahren, den Zusammenhang zwischen der Ventilnadelbewegung und der eingespritzten Kraftstoffmenge der Magneteinspritzventile. Es werden durch die Regelung der Ventilnadelflugdauer Streuungen von unter 20 % bei der Einzeleinspritzung von Kleinstmengen im Bereich von 1 mg im Teilhub erreicht. Auch bei Mehrfacheinspritzungen werden Streuungen gleicher Größenordnung erzielt. Die entwickelten Verfahren wurden an Magneteinspritzventilen verschiedener Hersteller erfolgreich erprobt.