Entwicklung und Optimierung der Elektronik von Einspritzsystemen Das Virtuelle Fahrzeug (Teil 4)

An heutige Antriebssysteme werden seitens der Fahrzeughersteller und deren Zulieferer ständig steigende Anforderungen nach mehr Effizienz, geringerem Kraftstoffverbrauch, hohem Fahrkomfort und der sich zukünftig verschärfenden Schadstoffemission gestellt...

Entwicklung und Optimierung der Elektronik von Einspritzsystemen

An heutige Antriebssysteme werden seitens der Fahrzeughersteller und deren Zulieferer ständig steigende Anforderungen nach mehr Effizienz, geringerem Kraftstoffverbrauch, hohem Fahrkomfort und der sich zukünftig verschärfenden Schadstoffemission gestellt. Dieser Artikel beschreibt eine Entwicklungsmethodik, die mit Hilfe so genannter Robust-Design-Techniken eine qualitative Optimierung und Absicherung der Systeme sicherstellt. Die Anwendung dieser Methode wird beispielhaft anhand eines elektrischen Einspritzsystems demonstriert.

Aktuelle Antriebsysteme enthalten eine komplexe Elektronik, die sowohl Hardwareals auch Software-Bestandteile beinhaltet. Diese Systeme müssen teilweise widersprüchliche Ansprüche optimal erfüllen. Typische Anforderungen an heutige Implementierungen sind hohe Leistung bei möglichst minimalem Verbrauch, hoher Fahrkomfort, geringe Schadstoffemission, lange Lebensdauer und Ausfallsicherheit sowie einfache Diagnostizierbarkeit.

Ein wichtiger Bestandteil des gesamten Antriebssystems ist das Einspritzsystem und dessen elektrische Steuerung. Eine Applizierung der obigen Kriterien auf dieses System hat einen signifikanten Einfluss auf das Gesamtergebnis in Bezug auf die Qualität des Antriebssystems. Bild 1 stellt schematisch den elektrischen Teil eines Einspritzsystems dar, der z.B. bei Direkteinspritzsystemen zum Einsatz kommt. Das System besteht aus zwei Teilen. Zum einen aus den physikalischen Endstufen, Treibern und der Spannungsversorgung.

In Abhängigkeit der Applikation kann es notwendig sein, weiterführende Untersuchungen durchzuführen, z.B. nach dem Systemverhalten im Fehlerfall. Hierzu bietet Saber die Umgebung Testify an. Sie erlaubt die Definition der Fehlerfälle und Bewertungskriterien sowie deren automatische Auswertung. Typische Fehlerfälle sind z.B. Kurzschluss zur Masse oder zur Versorgungsspannung. Der integrierte Algorithmus für die Diagnose bietet die komfortable Möglichkeit, unterschiedliche Fehlerfälle zu induzieren. Dies gibt Aufschluss über die Robustheit der Diagnose. Es bleibt festzuhalten, dass die Robust-Design-Methode in Verbindung mit dem Einsatz von virtuellen Prototypen eine effiziente und flexible Entwicklungsmethode darstellt. Sie ermöglicht es, die Qualität der Implementierung gezielt zu steuern. Die Identifikation der kritischen Stellschrauben im System als auch seine statistische Untersuchung sind Möglichkeiten, die im Rahmen einer reinen Hardware-Prototypen-Entwicklung nicht zur Verfügung stehen. Es bietet sich an, sowohl die Vorteile der simulationsbasierten Entwicklung als auch der Hardware-Prototypen-basierten Methode gemeinsam zu nutzen. fr