Beitrag zur Charakterisierung und Systemintegration schnellschaltender elektromagnetischer Aktuatoren - insbesondere Einspritzventile für Ottomotoren. - Ilmenau, 2018. - XI, 140 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018
Der gesetzlich zulässige Schadstoffausstoß von Verbrennungsmotoren erfordert die Entwicklung neuer Ansteuerstrategien von Kraftstoffeinspritzventilen. Die vorliegende Arbeit untersucht das einspritzrelevante System aus Elektronik, Software, Einspritzventil sowie Hydraulik und entwickelt neue elektromagnetische Methoden zur Optimierung des hydraulischen Einspritzvorgangs. Insbesondere die dynamischen Vorgänge des hydraulischen Öffnens und des hydraulischen Schließens bilden den Schwerpunkt der Untersuchungen. Auf Basis der Maxwellschen Gleichungen wird dargestellt, dass das dynamische Verhalten des Einspritzventils vor allem durch die Reluktanzkraft erfolgt. Es wird gezeigt, dass die elektromagnetischen Ansteuerparameter Spulenspannung und Spulenstrom bei einem Einspritzventil einen signifikanten Einfluss auf den hydraulischen Einspritzvorgang haben. Die Eigenschaft, dass die mechanisch-hydraulische Reaktion magneto-elektrisch auf die Ansteuerung zurückwirkt, wird genutzt, um den Einspritzablauf zu analysieren. Durch die Parametervariation der Ansteuerung und der Analyse der sensorischen Rückmeldung wird ein robustes hydraulisches Öffnen, ein sicheres hydraulisches Offenhalten und ein schnelles hydraulisches Schließen mit der dafür benötigten elektrischen Energie abgestimmt und optimiert. Mit speziellen Verfahren wird der magnetische Fluss des Einspritzventils berechnet. Diese zeigen eine im Kraftfahrzeugbereich neue Möglichkeit der effizienten Abstimmung des elektrischen Energieeintrags sowie der hydraulischen Reaktion und bieten einen Ausblick in zukünftige Regelkonzepte. Diese Arbeit lehnt sich streng an die Umgebungsbedingungen in einem heutigen elektrischen Bordnetz an. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Ergebnisse technisch in Serienapplikationen umzusetzen.