DE10025670A1 - Controlling electromagnetic load involves multiple control stages and starting to apply current in second control stage after definable time period following end of first control stage - Google Patents

Controlling electromagnetic load involves multiple control stages and starting to apply current in second control stage after definable time period following end of first control stage

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Abstract

The method involves dividing control into at least first and second control stages, whereby the start of applying current in the second control stage follows the end of the first control stage after a definable time period. The current level in the first current phase of the second control stage is not sufficient to close the magnetic valve again. Independent claims are also included for the following: an arrangement for controlling an electromagnetic load, especially an actuator element for controlling fuel injection in an internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine according to the General terms of the independent claims.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-OS 44 11 789 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird die Einspritzung in wenigstens zwei Teileinspritzungen aufgeteilt. Zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung dient dabei ein Stellelement, wobei dieses vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet ist.A method and an apparatus for controlling a Internal combustion engine is for example from DE-OS 44 11 789 known. In the method described there, the Injection in at least two partial injections divided up. Used to control the fuel injection an actuator, this preferably as Solenoid valve is formed.

Durch die zeitlich nahe beieinander liegenden Ansteuervorgänge wird der Vorgang des Öffnens des Magnetventils am Ende der Voreinspritzung durch das erneute Ansteuern des Magnetventils für die Haupteinspritzung beeinflußt. Der Beginn der Haupteinspritzung soll bei einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle bzw. Nockenwelle erfolgen, damit eine günstige Verbrennung mit Hinblick auf Verbrauch und Leistung erzielt wird. Due to the close proximity in time Control processes is the process of opening the Solenoid valve at the end of the pre-injection by renewed Actuation of the solenoid valve for the main injection influenced. The start of the main injection is said to be at one certain angular position of the crankshaft or camshaft take place with a view to a favorable combustion Consumption and performance is achieved.  

Um die Vorteile einer Voreinspritzung gewährleisten zu können, sollte der zeitliche Abstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung einen bestimmten Wert annehmen.To ensure the benefits of a pre-injection the time interval between Pre-injection and main injection a certain value accept.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird anhand in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm der Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine und die Fig. 2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale.The invention is explained with reference to embodiments shown in a drawing. In the drawings Fig. 1 is a block diagram of the apparatus for controlling an internal combustion engine, and Fig. 2 different over time applied signals.

Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbraucher um eine Spule eines Magnetventils, das die Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine beeinflußt. Durch Ansteuern dieses Magnetventils kann der Einspritzbeginn, das Einspritzende und damit auch die eingespritzte Kraftstoffmenge gesteuert werden. Hierzu ist es erforderlich, dass das Magnetventil zu einem definierten Zeitpunkt öffnet und/oder schließt. Desweiteren ist es, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen, vorteilhaft, wenn das Magnetventil nach Ausgabe des Ansteuersignals möglichst schnell seine neue Endlage erreicht. Das heißt, dass die Schaltzeit des Magnetventils möglichst kurz ist.In the embodiment, it is Consumer around a coil of a solenoid valve that the Influenced fuel metering in an internal combustion engine. By controlling this solenoid valve, the Start of injection, the end of injection and thus also injected fuel quantity can be controlled. This is it required that the solenoid valve to a defined Time opens and / or closes. Furthermore, especially with self-igniting internal combustion engines, advantageous if the solenoid valve after issuing the Control signal its new end position as quickly as possible reached. That is, the switching time of the solenoid valve is as short as possible.

In Fig. 1 sind die wesentlichsten Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Mit 100 ist der elektromagnetische Verbraucher bezeichnet. Dieser ist mit seinem ersten Anschluß mit einer Versorgungsspannung Ubat verbunden. Mit seinem zweiten Anschluß steht er mit einem Steuermittel 110 in Verbindung.In Fig. 1 the most important elements of the device according to the invention are shown schematically. The electromagnetic consumer is designated with 100 . Its first connection is connected to a supply voltage Ubat. With its second connection it is connected to a control means 110 .

Bei dem Steuermittel 110 handelt es sich vorzugsweise um einen Transistor, insbesondere um einen Feldeffekttransistor. In diesem Fall steht der zweite Anschluß des Verbrauchers mit dem Drain-Anschluß des Feldeffekttransistors in Verbindung. Der Source-Anschluß des Transistors steht mit einem Strommessmittel 120 zur Erfassung des durch den Verbraucher fließenden Stroms in Verbindung. Der zweite Anschluß des Strommessmittels 120 steht mit Masse in Verbindung.The control means 110 is preferably a transistor, in particular a field effect transistor. In this case, the second connection of the consumer is connected to the drain connection of the field effect transistor. The source connection of the transistor is connected to a current measuring means 120 for detecting the current flowing through the consumer. The second connection of the current measuring means 120 is connected to ground.

Die Anordnung dieser drei Elemente ist nur beispielhaft dargestellt. So können diese Elemente auch in anderen Reihenfolgen angeordnet sein. So können beispielsweise Masse und Batterieanschlüsse vertauscht sein.The arrangement of these three elements is only an example shown. So these elements can be used in others Sequences can be arranged. For example, mass and battery connections swapped.

Das Strommeßmittel 120 ist vorzugsweise als Widerstand realisiert. Die beiden Anschlüsse des Widerstandes 120 werden von einer Steuereinheit 130 abgetastet. Die beiden Spannungswerte werden einer Stromerfassung 132 zugeführt, die ausgehend von dem Spannungsabfall am Widerstand 120 einen Stromistwert Iist bereitstellt. Dieser Istwert Iist wird einem Regler 133 als Istwert zugeführt. Der zweite Anschluß des Reglers 133 steht mit einer Steuerung 131 in Verbindung, die den zweiten Eingang mit einem Sollwert IS beaufschlagt. Der Ausgang des Reglers 133 beaufschlagt das Gate des Transistors 110 mit einem entsprechenden Ansteuersignal A.The current measuring means 120 is preferably implemented as a resistor. The two connections of the resistor 120 are scanned by a control unit 130 . The two voltage values are fed to a current detection 132 , which provides an actual current value Iactual starting from the voltage drop across the resistor 120 . This actual value Iact is fed to a controller 133 as an actual value. The second connection of the controller 133 is connected to a controller 131 which applies a setpoint IS to the second input. The output of the regulator 133 acts on the gate of the transistor 110 with a corresponding control signal A.

Verschiedene Sensoren 135 liefern verschiedene Signale, die den Betriebszustand der zu steuernden Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs angeben. Diese werden einer Sollwertvorgabe 136 zugeleitet. Different sensors 135 deliver different signals which indicate the operating state of the internal combustion engine or the motor vehicle to be controlled. These are fed to a target value specification 136 .

Ferner beaufschlagt eine Zeitvorgabe 140 die Sollwertvorgabe 136 mit einem Signal AP. Der Zeitvorgabe werden verschiedene Signale, die den Betriebszustand der zu steuernden Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs und/oder Umgebungsbedingungen charakterisieren, zugeleitet. Dies sind insbesondere die Drehzahl N der Brennkraftmaschine und/oder die Versorgungsspannung Ubat.Furthermore, a time preset 140 applies a signal AP to the setpoint preset 136 . Various signals that characterize the operating state of the internal combustion engine or the motor vehicle to be controlled and / or ambient conditions are supplied to the time specification. These are in particular the speed N of the internal combustion engine and / or the supply voltage Ubat.

In Fig. 2 ist Ansteuersignal A zur Beaufschlagung des Schaltmittels 110 und der Strom I, der durch das Stellelement 110 fließt, über der Zeit t aufgetragen. In der Fig. 2 ist ein Einspritzvorgang dargestellt, bei dem die Einspritzung in wenigstens zwei Teileinspritzungen aufgeteilt ist. Die erste Teileinspritzung wird als Voreinspritzung VE und die zweite Teileinspritzung wird als Haupteinspritzung HE bezeichnet. Üblicherweise dient die Voreinspritzung zur Reduzierung der Geräuschemissionen. Diese Aufgabe der Voreinspritzung kann nur gelöst werden, wenn die beiden Teileinspritzungen in einer bestimmten zeitlichen Relation zueinander stehen.In FIG. 2, drive signal A is to act on the switching means 110, and the current I flowing through the actuating element 110, is applied over the time t. In FIG. 2, an injection process is shown in which the injection is divided into at least two partial injections. The first partial injection is referred to as pre-injection VE and the second partial injection is referred to as main injection HE. Pre-injection is usually used to reduce noise emissions. This pre-injection task can only be achieved if the two partial injections are in a certain temporal relationship to one another.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf die Anwendung bei einer Aufteilung in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung beschränkt. Die Vorgehensweise kann bei allen Einspritzsystemen verwendet werden, bei denen wenigstens zwei Teileinspritzungen vorgesehen sind. So können auch mehr als zwei Teileinspritzungen vorgesehen sein.The procedure according to the invention is not limited to that Use in a division into a pre-injection and one main injection limited. The procedure can be used in all injection systems where at least two partial injections are provided. So more than two partial injections can also be provided his.

Ab dem Zeitpunkt t11 nimmt das Signal A einen sehr hohen Pegel an, d. h. der Stromfluß durch das Stellelement 100 wird freigegeben. Dies bedeutet, der Strom I steigt sehr schnell auf einen sehr hohen Wert an. From time t11, the signal A assumes a very high level, ie the current flow through the control element 100 is released. This means that the current I increases very quickly to a very high value.

Zum Zeitpunkt t21 wird das Ansteuersignal A zurückgenommen und der Strom auf ein mittleres Niveau abgeregelt. Zum Zeitpunkt t31 wird das Ansteuersignal noch weiter zurückgenommen und der Strom sinkt auf einen Haltestrom ab. Zum Zeitpunkt t41 wird das Ansteuersignal auf 0 zurückgenommen, und der Strom fällt bis zum Zeitpunkt t51 auf 0 ab.At time t21, the control signal A is withdrawn and the current is reduced to a medium level. To the At time t31, the control signal continues withdrawn and the current drops to a holding current. At time t41, the control signal becomes 0 withdrawn and the current drops until time t51 down to 0.

Zum Zeitpunkt t51 endet die Einspritzung. Der Einspritzvorgang zwischen den Zeitpunkten t11 und t51 wird auch als Voreinspritzung bezeichnet. Bei einer vereinfachten Ausgestaltung kann das Stromniveau zwischen den Zeitpunkten t21 und t41 und damit auch das Ansteuersignal A einen konstanten Wert annehmen und nicht auf einen niederen Wert abfallen.The injection ends at time t51. The Injection process between times t11 and t51 also referred to as pre-injection. With a simplified The current level can be configured between the times t21 and t41 and thus also the control signal A assume a constant value and not to a lower value fall off.

Zum Zeitpunkt t0 erfolgt eine Vorbestromung des Magnetventils. Das Ansteuersignal ist dabei so gewählt, dass in dieser Bestromungsphase das Stromniveau nicht ausreicht um eine Reaktion des Magnetventil zu erreichen. Durch die Vorbestromung baut sich lediglich ein definiertes Magnetfeld auf.At time t0, the Solenoid valve. The control signal is chosen so that the current level is not sufficient in this energization phase to achieve a reaction of the solenoid valve. Through the Pre-energization only creates a defined magnetic field on.

Zum Zeitpunkt t12 beginnt die Haupteinspritzung HE, d. h. das Ansteuersignal steigt wieder auf den hohen Wert an, und der Strom steigt auf seinen hohen Wert an. Zum Zeitpunkt t22 wird das Ansteuersignal zurückgenommen, und der Strom sinkt auf den Haltestrom ab. Zum Zeitpunkt t42 wird das Ansteuersignal zurückgenommen, und der Strom fällt bis zum Zeitpunkt t52 auf 0 ab.At time t12, the main injection HE begins. H. the control signal rises again to the high value, and the current rises to its high value. At time t22 the control signal is withdrawn and the current drops on the holding current. At time t42 it will Control signal withdrawn, and the current drops to Time t52 decreases to 0.

Der Zeitpunkt, bei dem das Magnetventil seine neue Position einnimmt, d. h. in diesem dargestellten Ausführungsbeispiel die Einspritzung beginnt, wird mit BIP und einem senkrechten Pfeil bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Einspritzung. Dieser Zeitpunkt wird auch als Förderbeginn bezeichnet.The time at which the solenoid valve moves to its new position occupies d. H. in this illustrated embodiment The injection starts, with GDP and a vertical Labeled arrow. At this point the  Injection. This point in time is also the start of funding designated.

Mit einem Doppelpfeil sind der Zeitraum der Voreinspritzung VE und der Haupteinspritzung HE bezeichnet. Desweiteren ist die Ansteuerpause FP zwischen dem Zeitpunkt t41, die dem Ansteuerende der Voreinspritzung entspricht und dem Zeitpunkt t0, bei dem die Vorbestromung beginnt, eingezeichnet.The period of the pre-injection is indicated by a double arrow VE and the main injection HE designated. Furthermore is the control pause FP between the time t41, the Control end of the pilot injection corresponds to that Time t0 at which pre-energization begins drawn.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Signalverlauf handelt es sich um einen beispielhaften Signalverlauf. Dieser kann auch anders ausgestaltet sein. Wesentlich ist, das die Einspritzung in wenigstens eine erste und eine zweite Teileinspritzung aufgeteilt ist und dass wenigstens bei der zweiten Teileinspritzung eine Vorbestromung erfolgt. Es sind weitere Varianten der Ansteuerung denkbar.The signal curve shown in FIG. 2 is an exemplary signal curve. This can also be designed differently. It is essential that the injection is divided into at least a first and a second partial injection and that pre-energization takes place at least in the second partial injection. Other control variants are conceivable.

Durch die Vorbestromung vor dem eigentlichen Ansteuerbeginn zwischen den Zeitpunkten t0 und t12 läßt sich die Abnahme des magnetischen Flusses verlangsamen, verhindern oder sogar umzukehren, ohne dass das Magnetventil wieder anzieht. Durch die Vorbestromung wird erreicht, dass beim Ansteuerbeginn zum Zeitpunkt t12 der magnetische Fluss im Verbraucher 100 einen definierten Wert annimmt. Dadurch ist gewährleistet, das der Verbraucher nach einer definierten Zeit nach der Ansteuerung reagiert. Die Beeinflussung der beiden Teileinspritzungen lässt sich dadurch deutlich minimieren. Der Schließzeitpunkt des Magnetventils für die Haupteinspritzung kann unabhängig vom Zeitpunkt der Wiederbestromung vorgegeben und damit winkelmäßig exakt eingestellt werden.The pre-energization before the actual start of actuation between times t0 and t12 allows the decrease in the magnetic flux to be slowed down, prevented or even reversed without the solenoid valve picking up again. As a result of the pre-energization, the magnetic flux in the consumer 100 assumes a defined value at the start of activation at time t12. This ensures that the consumer reacts after a defined time after activation. The influence on the two partial injections can thereby be significantly minimized. The closing time of the solenoid valve for the main injection can be specified regardless of the time of the re-energization and can therefore be set precisely in terms of angle.

Erfindungsgemäß gibt die Zeitvorgabe vorzugsweise abhängig von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine und/oder von Umgebungsbedingungen die Ansteuerpause AP vor. Die Zeitvorgabe 140 beeinflußt die Ansteuerung des Steuermittels 110 derart, dass der Bestromungsbeginn t0 der zweiten Teileinspritzung eine definierte Zeit, die der Ansteuerpause entspricht, nach dem Ansteuerende t41 der ersten Teileinspritzung erfolgt.According to the invention, the time specification preferably specifies the activation pause AP as a function of operating parameters of the internal combustion engine and / or from ambient conditions. The time specification 140 influences the activation of the control means 110 in such a way that the start of energization t0 of the second partial injection takes place after the activation end t41 of the first partial injection for a defined time, which corresponds to the activation pause.

Die Ansteuerpause AP wird dabei vorzugsweise abhängig von der der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Versorgungsspannung Ubat vorgegeben. Insbesondere erfolgt diese Vorgabe durch die Zeitvorgabe 140, die vorzugsweise ein entsprechendes Kennfeld beinhaltet.The control pause AP is preferably predetermined as a function of the speed of the internal combustion engine and / or the supply voltage Ubat. In particular, this specification is made by the time specification 140 , which preferably contains a corresponding characteristic diagram.

Beispielsweise wird die Ansteuerpause abhängig von der Versorgungsspannung derart vorgegeben, dass bei kleinen Spannungen eine größere Ansteuerpause gewählt wird, da in diesem Fall der Stromanstieg langsamer erfolgt.For example, the control pause depends on the Supply voltage specified in such a way that with small Voltages a larger control pause is chosen because in in this case the current rise is slower.

Auf Grund von hydraulischen Effekten wird bei steigender Drehzahl eine größere Förderpause gewählt. So kann sichergestellt werden, dass in allen Betriebszuständen eine deutlich abgesetzte Voreinspritzung darstellbar ist.Due to hydraulic effects, increasing Speed selected a longer delivery break. So can ensure that in all operating states clearly pre-injection can be represented.

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Stellelement zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Ansteuerung in wenigstens eine erste Teilansteuerung und eine zweite Teilansteuerung aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestromungsbeginn der zweiten Teilansteuerung eine vorgebbare Zeitspanne nach einem Ansteuerende der ersten Teilansteuerung erfolgt.1. A method for controlling an electromagnetic consumer, in particular an actuating element for controlling fuel injection in an internal combustion engine, wherein the control is divided into at least a first partial control and a second partial control, characterized in that the start of energization of the second partial control is a predeterminable time period after an activation end the first partial control takes place. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromniveau einer ersten Bestromungsphase der zweiten Teilansteuerung nicht ausreicht, das Magnetventil wieder zu schließen.2. The method according to claim 1, characterized in that the current level of a first energization phase of the second Partial activation is not sufficient to close the solenoid valve again conclude. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne abhängig von Betriebskenngrößen vorgebbar ist.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the time period depends on Operating parameters can be specified. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne abhängig von der Drehzahl und/oder der Versorgungsspannung vorgebbar ist. 4. The method according to claim 3, characterized in that the time period depending on the speed and / or the Supply voltage can be specified.   5. Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Stellelement zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Ansteuerung in wenigstens eine erste Teilansteuerung und eine zweite Teilansteuerung aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die ein Bestromungsbeginn der zweiten Teilansteuerung eine vorgebbare Zeitspanne nach einem Ansteuerende der ersten Teilansteuerung bewirken.5. Device for controlling an electromagnetic Consumer, in particular an actuator for control fuel injection in an internal combustion engine, wherein the control in at least a first Partial control and a second partial control divided is characterized in that means are provided which a start of energization of the second partial control one Predefinable time period after the end of activation of the first Partial control effect.
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