DE102005024876A1 - Process and assembly to regulate the operation of a fuel-injected automotive piston engine - Google Patents
Process and assembly to regulate the operation of a fuel-injected automotive piston engine Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils, insbesondere eines Einspritzventils zum Zumessen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method and a device for controlling an injection valve, in particular an injection valve for Metering of fuel in an internal combustion engine.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die die Schadstoff-Emissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugten Schadstoff-Emissionen zu senken. Insbesondere die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Um eine sehr gute Gemischaufbereitung zu erreichen, wird Kraftstoff zunehmend unter sehr hohem Druck zugemessen. Im Falle von Dieselbrennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke bis zu 2000 bar. Für derartige Anwendungen setzen sich zunehmend Einspritzventile durch mit einem Piezo-Aktuator. Piezo-Aktuatoren zeichnen sich aus durch sehr kurze Ansprechzeiten. Derartige Einspritzventile sind so gegebenenfalls geeignet mehrfach innerhalb eines Arbeitszyklusses eines Zylinders der Brennkraftmaschine Kraftstoff zuzumessen.always Stricter legal regulations regarding permissible pollutant emissions of internal combustion engines, which are arranged in motor vehicles, make it necessary to take various measures the pollutant emissions be lowered. One starting point here is that during the Combustion process of the air / fuel mixture generated pollutant emissions to lower. In particular, the formation of carbon black is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective cylinder the internal combustion engine. To a very good mixture preparation too reach, fuel is increasingly metered under very high pressure. In the case of diesel engines, the fuel pressures are up to to 2000 bar. For Such applications are increasingly being fueled by injectors with a piezo actuator. Piezo actuators are characterized by very short response times. Such injectors are as appropriate suitable multiple times within a working cycle of a cylinder to meter fuel to the internal combustion engine.
Eine besonders gute Gemischaufbereitung lässt sich erreichen, wenn vor einer Haupteinspritzung eine oder mehrere Voreinspritzungen erfolgen, die auch als Piloteinspritzung bezeichnet werden, wobei für die einzelne Voreinspritzung gegebenenfalls eine sehr geringe Kraftstoffmasse zugemessen werden soll. Ein präzises Ansteuern des Einspritzventils ist insbesondere für die Fälle sehr wichtig.A Particularly good mixture preparation can be achieved, if before a main injection one or more pilot injections take place, the also be referred to as a pilot injection, wherein for the individual Pre-injection possibly a very low fuel mass should be measured. A precise Driving the injector is very much in the cases important.
Aus
der
Aus
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Aus der WO 01/63121 ist ein Verfahren zum Erkennen von Einspritzereignissen eines Einspritzventils mit einem piezoelektrischen Aktuator bekannt. Das Einspritzventil umfasst einen Injektorkörper mit einer Steuerkammer, der ein Steuerventil zugeordnet ist, das den Kraftstoffdruck in der Steuer kammer steuert. Der piezoelektrische Aktuator wirkt auf das Steuerventil ein. Der piezoelektrische Aktuator wird mit einer Spannung beaufschlagt derart, dass der daraus resultierende Hub des piezoelektrischen Aktuators das Steuerventil betätigt. Ein axiales Wegbewegen einer Düsennadel von einem Ventilsitz wird abhängig von einem Anstieg des Spannungsabfalls an dem piezoelektrischen Aktuator erkannt. Ein Beenden der Bewegung der Düsennadel wird anhand eines abrupten Abfalls der Spannung an dem piezoelektrischen Aktuator erkannt.Out WO 01/63121 is a method for detecting injection events an injection valve with a piezoelectric actuator known. The Injection valve comprises an injector body with a control chamber, a control valve is associated with the fuel pressure in the control chamber controls. The piezoelectric actuator acts on the control valve on. The piezoelectric actuator is provided with a Voltage acts such that the resulting stroke the piezoelectric actuator actuates the control valve. One axial movement of a nozzle needle from a valve seat becomes dependent from an increase in the voltage drop across the piezoelectric Actuator detected. A termination of the movement of the nozzle needle is based on a abrupt decrease of the voltage across the piezoelectric actuator recognized.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die ein präzises Steuern eines Einspritzventils ermöglicht.The The object of the invention is a method and a device to create a precise tax an injection valve allows.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils mit einem Stellantrieb, mit einem Steuerraum, dessen Druck abhängig von dem Stellantrieb beeinflussbar ist, und mit einer Düsennadel, deren Position abhängig von dem Druck in dem Steuerraum einstellbar ist. Ein aufbereitetes Signal wird aus einem Signal, das den Druck in dem Steuerraum charakterisiert, derart ermittelt, dass das aufbereitete Signal ab dem Erreichen eines zweiten Maximums des Signals den Wert des zweiten Maximums beibehält. Das zweite Maximum ist bezogen auf einen Beginn einer Ansteuerzeitdauer des Stellantriebs. Die Ansteuerzeitdauer beginnt mit einem Beginn des Steuerns der Düsennadel aus ihrer Schließposition heraus und endet mit dem Beginn eines darauffolgenden Steuerns der Düsennadel zurück in ihre Schließposition. Das Stellsignal für den Stellantrieb wird angepasst abhängig von einem Integralwert, der durch Integrieren des aufbereiteten Signals über den zeitlichen Verlauf des aufbereiteten Signals in dem Bereich des Einsetzens einer Bewegung der Düsennadel ermittelt wird. Dies erfolgt im Sinne eines Verringerns einer Abweichung des Integralwertes von dem vorgegebenen Integralwert. Dies ermöglicht auch ein sehr präzises Steuern des Einspritzventils bei sehr kurzen Ansteuerzeiten, so zum Beispiel bei Ansteuerzeiten kleiner als 600 μsek. Ein unterschiedlicher Leerhub des Stellantriebs kann so auch zuverlässig bei kurzen Ansteuerzeitdauern kompensiert werden. Das Ermitteln des Integralwertes mittels des aufbereiteten Signals ermöglicht eine sehr hohe Korrelation des Integralwertes zu einer tatsächlich zugeführten Energie und so zu dem Beginn einer Bewegung der Düsennadel aus ihrer Schließposition heraus. Überraschenderweise ist gerade das Beibehalten des Wertes des zweiten Maximums des Signals ab dem Erreichen des zweiten Maximums des Signals bei dem aufbereiteten Signal stark dazu beitragend, dass die hohe Korrelation sehr stark vorhanden ist. Auf diese Weise ist ein sehr präzises Steuern des Einspritzventils einfach möglich.The invention is characterized by a method and a corresponding device for controlling an injection valve with an actuator, with a control chamber whose pressure can be influenced depending on the actuator, and with a nozzle needle whose position is adjustable depending on the pressure in the control chamber. A conditioned signal is determined from a signal characterizing the pressure in the control space such that the conditioned signal retains the value of the second maximum from reaching a second maximum of the signal. The second maximum is related to a start of a drive period of the actuator. The drive period begins with a start of the control of the nozzle needle from its closed position and ends with the beginning ei subsequent control of the nozzle needle back to its closed position. The actuator positioning signal is adjusted in response to an integral value determined by integrating the conditioned signal over the timing of the processed signal in the range of onset of movement of the nozzle needle. This is done in the sense of reducing a deviation of the integral value from the predetermined integral value. This also allows a very precise control of the injector at very short drive times, such as at drive times less than 600 μsec. A different idle stroke of the actuator can thus be reliably compensated for short Ansteuerzeitdauern. The determination of the integral value by means of the processed signal enables a very high correlation of the integral value to an actually supplied energy and thus to the beginning of a movement of the nozzle needle out of its closed position. Surprisingly, just maintaining the value of the second maximum of the signal from reaching the second maximum of the signal in the processed signal is very conducive to the high correlation being very strong. In this way, a very precise control of the injector is easily possible.
Besonders vorteilhaft ist der Stellantrieb ein Piezoaktuator.Especially Advantageously, the actuator is a piezo actuator.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn die Ansteuerzeitdauer des Stellantriebs kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, das Stellsignal für den Stellantrieb angepasst abhängig von dem Integralwert. Ferner wird dann, wenn die Ansteuerzeitdauer des Stellantriebs größer oder gleich als der vorgegebene Schwellenwert ist, ein Stellsignal für den Stellantrieb angepasst abhängig von einem zeitlichen Verlauf eines den Druck in dem Steuerraum charakterisierenden Signals und zwar abhängig von mindestens einem charakteristischen Signalpunkt des Signals während der Ansteuerzeitdauer und im Sinne des Verringerns der Abweichung einer zeitlichen Lage des mindestens einen charakteristischen Signalpunktes zu einer vorgegebenen zeitlichen Lage. Dies ermöglicht sowohl ein sehr präzises Steuern bei längeren Ansteuerzeiten als auch ein präzises Steuern bei sehr kurzen Ansteuerzeiten.According to one advantageous embodiment of the invention is when the Ansteuerzeitdauer the actuator is less than a predetermined threshold, the control signal for depending on the actuator from the integral value. Further, if the drive period of the actuator larger or is equal to the predetermined threshold, a control signal for the actuator adjusted depending of a time course of the pressure in the control room characterizing Signals and indeed dependent of at least one characteristic signal point of the signal while the Ansteuerzeitdauer and in the sense of reducing the deviation of a temporal position of the at least one characteristic signal point at a given time. This allows both a very precise control for longer Control times as well as a precise Taxes at very short drive times.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Integrationsbeginn und/oder ein Integrationsende des Integrierens des aufbereiteten Signals abhängig von einem vorgegebenen Bezugpunkt des Signals, der eine Korrelation hat zu Vorgängen in dem Steuerraum. Auf diese Weise kann das gewünschte Ansteuerverhalten des Einspritzventils durch Auswerten des Integralwertes präzise erfolgen und zwar wegen der guten Korrelation zu dem Stellsignal.According to one Another advantageous embodiment of the invention is an integration start and / or an integration end of integrating the conditioned signal dependent from a given reference point of the signal having a correlation to operations in the control room. In this way, the desired driving behavior of the Injection valve by evaluating the integral value precisely because of the good correlation to the control signal.
Ferner sind bevorzugt der Integrationsbeginn und das Integrationsende so gewählt, dass neben der guten Korrelation auch eine Änderung des Integrals in Bezug zu einer Änderung des Stellsignals groß ist, also eine hohe Empfindlichkeit gegeben ist. Dies ermöglicht ein noch präziseres Steuern des Einspritzventils bei kurzen Ansteuerzeitdauern. Der Integrationsbeginn und/oder das Integrationsende können bevorzugt durch Versuche oder Simulationen ermittelt werden und er kann gegebenenfalls auch zeitlich vor oder nach dem jeweiligen Bezugspunkt liegen.Further are preferably the start of integration and the end of integration so selected that in addition to the good correlation also a change of the integral in relation to a change the control signal is large, So a high sensitivity is given. This allows a even more precise Control of the injector at short Ansteuerzeitdauern. Of the Start of integration and / or the end of integration may be preferred be determined by experiments or simulations and he may optionally also temporally before or after the respective reference point.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der vorgegebene Bezugspunkt ein erstes lokales Minimum des Signals nach dem Beginn der Ansteuerzeitdauer ist. Dies hat den Vorteil, dass das erste Minimum dafür repräsentativ ist, dass der Druckabbau in dem Steuerraum durch den Stellantrieb nach dem Durchschreiten des ersten Minimums geringer ist als ein Druckaufbau durch die Bewegung der Düsennadel. Das erste Minimum ist einfach detektierbar.In In this context, it is advantageous if the predetermined reference point a first local minimum of the signal after the start of the drive period is. This has the advantage of being the first minimum representative is that the pressure reduction in the control room by the actuator after passing through the first minimum is less than one Pressure build-up due to the movement of the nozzle needle. The first minimum is easily detectable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der vorgegebene Bezugspunkt ein erstes lokales Maximum des aufbereiteten Signals nach dem Beginn der Ansteuerzeitdauer. Dies ist repräsentativ für einen vollen Hub des Stellantriebs, da die Bedingungen vor Einsetzen des Druckabfalls in dem Steuerraum definiert sind. Informationen über die sich anschließende Dynamik können durch Bezug auf das erste Maximum gewonnen werden.In a further advantageous embodiment of the invention is the given reference point a first local maximum of the processed Signal after the start of the activation period. This is representative for one full stroke of the actuator, since conditions prevail before inserting the actuator Pressure drops are defined in the control room. Information about the subsequent Dynamics can be obtained by reference to the first maximum.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Signalverlauf normiert auf den Signalwert in dem vorgegebenen Bezugspunkt. Dies hat den Vorteil, dass die Integralwerte gut vergleichbar sind. Insbesondere geben die zu dem vorgegebenen Bezugspunkt bestimmten normierten Werte des Signalverlaufs die Stärke der einsetzenden Dynamik gut wieder. Dabei können für das Normieren des Signalverlaufs und das Integrieren auch unterschiedliche Bezugspunkte gewählt werden.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the waveform normalized to the signal value in the given reference point. This has the advantage that the integral values are well comparable. Especially give the normalized values determined at the given reference point the waveform's strength the onset of dynamics well again. It can be used for normalizing the signal waveform and integrating different reference points are chosen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Integrieren in Bezug auf den Signalwert des aufbereiteten Signals in dem vorgegebenen Bezugspunkt. Somit wird in diesem Fall lediglich die Fläche zwischen einer konstanten Geraden mit dem Signalwert und dem Signalverlauf des aufbereiteten Signals ermittelt, was die Stärke der einsetzenden Dynamik gut wieder gibt.According to one Further advantageous embodiment of the invention, the integration takes place with respect to the signal value of the conditioned signal in the given one Reference point. Thus, in this case, only the area between a constant line with the signal value and the waveform of the processed signal determines what the strength of the onset of dynamics good again.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängen der Integrationsbeginn und/oder das Integrationsende des Integrierens des aufbereiteten Signals ab von einem Fluiddruck in einem Hochdruckspeicher, mit dem der Steuerraum koppelbar ist. Dies ermöglicht ein noch präziseres Ansteuern bei sehr kurzen Ansteuerzeitdauern des Einspritzventils. Da bei ist der Integrationsbeginn und/oder das Integrationsende bevorzugt so gewählt, dass auch bei der größten zuzuführenden Energie noch zumindest ein Teilbereich eines Anstiegs des aufbereiteten Signals zu dem zweiten Maximum erfasst wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, the beginning of integration and / or the integration end of integrating the processed signal depend on a fluid pressure in a high-pressure accumulator with which the control chamber can be coupled. This allows an even more precise Activation with very short activation periods of the injection valve. Since at the beginning of integration and / or the end of integration is preferably selected so that even at the largest energy to be supplied at least a portion of an increase of the processed signal is detected to the second maximum.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Betrieb mit einer Ansteuerzeitdauer, die größer ist als der Schwellenwert, der Integralwert ermittelt und abhängig davon der vorgegebene Integralwert angepasst, wenn die Abweichung der zeitlichen Lage des charakteristischen Signalpunktes von der vorgegebenen zeitlichen Lage in vorgegebener Weise gering ist.According to one Another advantageous embodiment of the invention is at a Operation with a drive time greater than the threshold, the integral value is determined and depending on the predetermined Integral value adjusted if the deviation of the temporal position the characteristic signal point of the given temporal Location is low in a predetermined manner.
Auf diese Weise wird die Erkenntnis genutzt, dass die charakteristischen Signalpunkte mit deren zugeordneter zeitlicher Lage unabhängig von dem jeweils individuellen Einspritzventil korrelieren zu dem Druckverlauf in dem Steuerraum, während der Integralwert abhängig von dem jeweiligen individuellen Einspritzventil korreliert zu dem Druckverlauf. Die charakteristischen Signalpunkte korrelieren somit zu allen Einspritzventilen, die im wesentlichen baugleich sind und zu dem Druckverlauf zu einer gleichen Art und Weise. Demgegenüber korrelieren die Integralwerte zwar zu dem Druckverlauf des jeweils individuellen Einspritzventils, jedoch nicht notwendigerweise zu dem Druckverlauf eines anderen im wesentlichen baugleichen Einspritzventils. Durch dieses Vorgehen wird somit eine Kreuzkorrelation zwischen den charakteristischen Signalpunkten und den Integralwerten durchgeführt, dies kann auch als ein Referenzieren bezeichnet werden.On In this way the knowledge is used that the characteristic Signal points with their assigned temporal position independent of the individual injection valve correlate to the pressure curve in the control room while the integral value from the respective individual injector correlates to the Pressure curve. The characteristic signal points thus correlate to all injectors, which are essentially identical and to the pressure gradient in a same way. In contrast, correlate Although the integral values to the pressure curve of each individual Injector, but not necessarily to the pressure curve another substantially identical injection valve. By this procedure will thus be a cross correlation between the characteristic Signal points and the integral values performed, this can also be as a Referencing.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Kalibrationsvorgang das Stellsignal solange angepasst, bis der gewünschte Druckverlauf in dem Steuerraum erreicht ist, was abhängig von einer für den Druckver lauf repräsentativen erfassten Größe überprüft wird. Dann wird der zugeordnete Integralwert ermittelt und abhängig davon der vorgegebene Integralwert angepasst. Der Kalibrationsvorgang kann beispielweise einfach im Laufe des Herstellens des Einspritzventils durchgeführt werden und so kann der vorgegebene Integralwert sehr präzise vorgegeben werden, gegebenenfalls unter Einsatz einer entsprechend präzisen Messapparatur zum Erfassen der den Druckverlauf repräsentierenden Größe, wie beispielweise die über das Einspritzventil zugemessene Fluidmenge.According to one Another advantageous embodiment of the invention is in a Calibration process adjusted the actuating signal until the desired pressure curve is reached in the control room, which depends on a run for the Druckver representative detected size is checked. Then the assigned integral value is determined and dependent thereon adjusted the predetermined integral value. The calibration process For example, can be easily performed in the course of manufacturing the injector and so the predetermined integral value can be specified very precisely, if necessary using a correspondingly accurate measuring apparatus for detecting the pressure profile representing Size, like for example the over the Injector metered amount of fluid.
In diesem Zusammenhang kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Integralwert nur für einen oder wenige Fluiddrücke ermittelt wird und damit eine Einordnung in eine bestimmte Klasse erfolgt und dann für die jeweilige Klasse vorgegebene Integralwerte für alle relevanten Fluiddrücke dem jeweiligen individuellen Einspritzventil zugeordnet werden. Dies hat den Vorteil eines geringen Aufwandes.In In this context, it may also be advantageous if the integral value only for one or a few fluid pressures is determined and thus a classification in a particular class done and then for the respective class predetermined integral values for all relevant fluid pressures the associated with each individual injection valve. This has the advantage of a low cost.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Stellantrieb ein Piezo-Aktuator ist, da dieser eine sehr kurze Ansprechzeit hat. In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn das Stellsignal ein Stromsignal ist. Der Stellantrieb kann jedoch auch ein Piezo-Aktuator sein ohne, dass das Stellsignal ein Stromsignal ist. Auf diese Weise kann der Piezo-Aktuator auch gleichzeitig als Drucksensor eingesetzt werden.Further it is advantageous if the actuator is a piezo actuator, since this has a very short response time. In this context it is also advantageous if the control signal is a current signal is. However, the actuator may also be a piezo actuator without, that the actuating signal is a current signal. In this way, the Piezo actuator also be used simultaneously as a pressure sensor.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist einer der charakteristischen Signalpunkte ein Wendepunkt nach einem zweiten lokalen Maximum nach dem Beginn der Ansteuerzeitdauer des Signals. Dies hat den Vorteil, dass dieser Wendepunkt eine besonders hohe Korrelation unabhängig von dem individuellen Injektor zu dem Druckverlauf in dem Steuerraum hat.According to one Another advantageous embodiment of the invention is one of characteristic signal points a turning point after a second local Maximum after the start of the drive time period of the signal. This has the advantage that this turning point has a particularly high correlation regardless of the individual injector to the pressure curve in the control room Has.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements same construction or function are cross-figurative with the same Reference number marked.
Ein
Einspritzventil (
Das
Einspritzventil umfasst ferner einen Nadelführungskörper
Der
Nadelführungskörper
An
dem axialen Ende der Düsennadel
Über den
Steuerraum
Ob
die Düsennadel
Befindet
sich das Schaltventil
Eine
Steuervorrichtung
Das
Stellsignal ist bevorzugt ein Stromsignal IS, das bevorzugt pulshöhenmoduliert
ist. Ausgehend von einem Start eines Ladevorgangs LAV wird bevorzugt
eine vorgegebene Anzahl Pulse, so zum Beispiel 20, mit einer vorgegebenen
zeitlichen Dauer und Periode erzeugt bis der Ladevorgang abgeschlossen
ist. Über
die Höhe
des jeweiligen Pulses wird die während
des Ladevorgangs dem Piezo-Aktuator zuzuführende elektrische Energie
eingestellt. Die dem Piezo-Aktuator
Ferner
ist die Steuereinrichtung
Ein
Programm zum Anpassen des Stromsignals IS, das ein Steuersignal
ist, ist im folgenden anhand des Ablaufdiagramms der
In einem Schritt S2 wird geprüft, ob ein Ladevorgang LAV gestartet wurde. Ist dies nicht der Fall, so verharrt das Pro gramm für eine vorgebbare Wartezeitdauer T_W in dem Schritt S4 oder auch im Falle einer Brennkraftmaschine gegebenenfalls für eine Zeitdauer eines vorgegebenen Kurbelwellenwinkels. Im Anschluss daran wird die Bedingung des Schrittes S2 erneut geprüft.In a step S2 is checked whether a loading process LAV was started. If this is not the case, then pauses the program for a predefined waiting time T_W in the step S4 or in the Case of an internal combustion engine optionally for a period of a predetermined Crankshaft angle. Following this, the condition of step S2 checked again.
Ist die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S6 das Spannungssignal US erfasst und zwischengespeichert inklusive zugeordneter Zeitinformationen.is On the other hand, if the condition of step S2 is met, then in one step S6 the voltage signal US detected and cached including assigned Time information.
In einem Schritt S8 wird anschließend geprüft, ob ein Entladevorgang ELV gestartet wurde. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung wieder in dem Schritt S6 fortgesetzt und das Spannungssignal US weiter erfasst und zwischengespeichert. Ist die Bedingung des Schrittes S8 hingegen erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S9 fortgesetzt.In a step S8 is subsequently checked, whether a discharge ELV has been started. This is not the case, so the processing is continued again in step S6 and the voltage signal US further detected and cached. is On the other hand, if the condition of step S8 is satisfied, the processing becomes continued in a step S9.
Durch
den Ladevorgang LAV wird ein Längen
des Piezo-Aktuators
In
einem Schritt S9 wird geprüft,
ob die Ansteuerzeitdauer T_CTRL größer oder gleich ist als ein
Schwellenwert THD. Der Schwellenwert THD ist geeignet vorgegeben
und kann beispielweise 600 μs betragen.
Ist die Bedingung des Schrittes S9 erfüllt, so wird die Bearbeitung
in einem Schritt S10 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes
S9 nicht erfüllt, so
wird die Bearbeitung in einem Schritt S44 fortgesetzt, der weiter
unten anhand der
In den Schritten S10 bis S22 werden charakteristische Signalpunkte des Spannungssignals US ermittelt, die Wendepunkte, Extrema oder ein Knickpunkt vor einem ersten Maximum P1 des Spannungssignals US sind und die auch Bezugspunkte sein können. Ferner werden in den Schritten S10 bis S22 den entsprechenden charakteristischen Signalpunkten des Spannungssignals US auch die entsprechenden Zeitpunkte zugeordnet, an denen sie auftraten.In Steps S10 to S22 become characteristic signal points of the voltage signal US determines the inflection points, extrema or a break point before a first maximum P1 of the voltage signal US and that can also be reference points. Furthermore, in the Steps S10 to S22 the corresponding characteristic signal points the voltage signal US also assigned the corresponding times, where they occurred.
Ein
beispielhafter Verlauf des Spannungssignals US aufgetragen über die
Zeit t ist anhand der
Unter dem Begriff Extremum, Maximum und Minimum werden relative Extrema, Maxima beziehungsweise Minima verstanden und nicht notwendigerweise absolute Extrema, Maxima beziehungsweise Minima. t2 markiert den Zeitpunkt, an dem der Entladevorgang ELV gestartet wird. Bevorzugt sind alle Zeitpunkte auf den Zeitpunkt t0 bezogen, an dem der Ladevorgang LAV beendet ist.The term extremum, maximum and minimum are understood as meaning relative extremes, maxima and minima, respectively, and not necessarily absolute extrema, maxima and minima, respectively. t 2 marks the time at which the discharge process ELV is started. Preferably, all times are related to the time t 0 at which the charging process LAV is completed.
In
dem Schritt S10 (
Der Knickpunkt SHS wird bevorzugt mittels Auswerten der ersten zeitlichen Ableitung des Spannungssignals US ermittelt. In dem Schritt S12 wird das erste Maximum P1 des Spannungssignals US ermittelt und der zu dem ersten Maximum P1 zuzuordnende Zeitpunkt des ersten Maximums zugeordnet, der in der Regel der vorgegebene Zeitpunkt t0 ist, an dem der Ladevorgang LAV beendet ist.The break point SHS is preferably determined by evaluating the first time derivative of the voltage signal US. In step S12, the first maximum P1 of the voltage signal US is determined and assigned to the time of the first maximum to be assigned to the first maximum P1, which is usually the predetermined time t 0 at which the charging process LAV is terminated.
In einem Schritt S14 wird ein erster Wendepunkt B ermittelt und der diesem zugeordnete Zeitpunkt tB ermittelt.In a step S14, a first inflection point B is determined and the time t B associated therewith is determined.
In dem Schritt S16 wird ein erstes Minimum V des Spannungssignals US ermittelt und der diesem zugeordnete Zeitpunkt tV ermittelt. In dem Schritt S18 wird ein zweiter Wendepunkt G1 des Spannungssignals US ermittelt und ein entsprechender Zeitpunkt tG1 des zweiten Wendepunkts zugeordnet. In einem Schritt S20 wird ein zweites Maximum P2 des Spannungssignals U2 ermittelt und ein Zeitpunkt tP2 des zweiten Maximums des Spannungssignals US zugeordnet.In step S16, a first minimum V of the voltage signal US is determined and the time t V associated therewith is determined. In step S18, a second inflection point G1 of the voltage signal US is determined and a corresponding time t G1 of the second inflection point is assigned. In a step S20, a second maximum P2 of the span tion signal U2 determined and assigned a time t P2 of the second maximum of the voltage signal US.
In einem Schritt S22 wird ein dritter Wendepunkt G2 des Spannungssignals US ermittelt und diesem der entsprechende Zeitpunkt tG3 zugeordnet. Die Nummerierung der Maxima, der Minima und der Wendepunkte ist jeweils bezogen auf das erste Maximum P1. Je nachdem wie der Zeitpunkt t2 des Starts des Entladevorgangs relativ zu dem Zeitpunkt t0 liegt, an dem der Ladevorgang LAV beendet ist, kann auch nur eine Untermenge der in den Schritten S10 bis S22 beschriebenen Signalpunkten bestimmt werden. Liegt der Zeitpunkt t2 des Startes des Entladevorgangs LAV beispielsweise zwischen den Zeitpunkten tV und tG1 des ersten Minimums V und des zweiten Wendepunkts G2, so können auch nur die charakteristischen Signalpunkte der Schritte S10, S12, S14 und S16 bestimmt werden und ihnen die entsprechenden Zeitpunkte zugeordnet werden.In a step S22, a third inflection point G2 of the voltage signal US is determined and assigned the corresponding time t G3 . The numbering of the maxima, the minima and the inflection points is in each case related to the first maximum P1. Depending on how the time t 2 of the start of the discharge process is relative to the time t 0 at which the charging process LAV is completed, only a subset of the signal points described in steps S10 to S22 can be determined. If the time t 2 of the start of the discharge process LAV is for example between the times t V and t G1 of the first minimum V and the second inflection point G2, then only the characteristic signal points of steps S10, S12, S14 and S16 can be determined and given the corresponding time points are assigned.
In einem Schritt S24 wird ein Gütewert GW abhängig von einem oder mehreren der Zeitpunkte tG2, tP2, tG1, tV, tB, tSHS, die jeweils repräsentativ sind für die jeweilige zeitliche Lage der jeweiligen charakteristischen Signalpunkte. Besonders einfach kann der Gütewert GW beispielweise auch nur abhängig von einem der Zeitpunkte tG2, tP2, tG1, tV, tB, tSHS ermittelt werden. Dies kann beispielweise durch direktes Zuordnen des jeweiligen Zeitpunktes tG2, tP2, tG1, tV, tB, tSHS erfolgen. So kann dem Gütewert GW beispielweise der Zeitpunkt tG2 des zweiten Wendepunktes G2 zugeordnet werden.In a step S24, a quality value GW is dependent on one or more of the times t G2 , t P2 , t G1 , t V , t B , t SHS , which are each representative of the respective temporal position of the respective characteristic signal points. For example, the quality value GW can also be determined particularly simply as a function of one of the times t G2 , t P2 , t G1 , t V , t B , t SHS . This can be done, for example, by directly associating the respective time t G2 , t P2 , t G1 , t V , t B , t SHS . For example, the time value t G2 of the second inflection point G2 can be assigned to the quality value GW.
In
einem Schritt S26 wird ein Soll-Gütewert GW_SP bevorzugt abhängig von
dem Fluiddruck FUP in dem Hochdruckspeicher
In einem Schritt S28 wird ein Betrag einer Differenz des Soll-Gütewertes GW_SP und des Gütewertes GW daraufhin über prüft, ob er kleiner ist als ein Gütewert-Schwellenwert GW_THD. Der Gütewert-Schwellenwert GW_THD ist geeignet so klein gewählt, dass bei seinem Unterschreiten die für den jeweiligen Anwendungsfall gewünschte Präzision des Steuerns des Stellantriebs gewährleistet ist. Ist die Bedingung des Schrittes S28 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S30 fortgesetzt, in dem ein Korrekturwert KOR abhängig von dem Gütewert GW und dem Soll-Gütewert GW_SP ermittelt wird. Dies kann beispielweise in Form einer Regelung erfolgen und zwar durch Bilden der Differenz des Soll-Gütewertes GW_SP und des Gütewertes GW, durch ein Zuführen dieser Differenz zu einem geeignet ausgebildeten Regler, der beispielweise als P, PI oder PID-Regler ausgebildet sein kann. Allerdings kann an dieser Stelle auch eine Adaption erfolgen. Der Regler kann beispielweise auch nicht-linearer Natur sein.In a step S28 becomes an amount of a difference of the target quality value GW_SP and the quality value GW then checks over whether he is less than a threshold value GW_THD. The quality threshold GW_THD is suitably chosen so small that when it falls below that for the particular application desired Precision of Controlling the actuator ensures is. If the condition of step S28 is not met, then processing is continued in a step S30 in which a Correction value KOR dependent of the quality value GW and the target quality value GW_SP is determined. This can be done, for example, in the form of a scheme done by forming the difference of the target quality value GW_SP and the quality value GW, by feeding this difference to a suitably trained controller, for example can be designed as P, PI or PID controller. However, you can At this point also an adaptation take place. The controller can, for example also be non-linear nature.
In
einem Schritt S32 wird anschließend
das Stromsignal IS abhängig
von dem Korrekturwert KOR angepasst. Der Korrekturwert wird bevorzugt
in dem Schritt S32 für
den jeweils zugeordneten Fluiddruck FUP in dem Hochdruckspeicher
Nach der Bearbeitung des Schrittes S32 wird die Bearbeitung in dem Schritt S4 fortgesetzt.To the processing of the step S32, the processing in the step S4 continued.
Ist die Bedingung des Schrittes S28 hingegen erfüllt, so werden in einem Schritt S34 ein Integrationsbeginn INT_A und ein Integrationsende INT_B ermittelt. Diese können in einer einfachen Ausführung fest vorgegeben sein. Sie hängen jedoch bevorzugt ab von einem der Bezugspunkte des Signals, der eine Korrelation hat zu Vorgängen in dem Steuerraum.is On the other hand, if the condition of step S28 is met, then in one step S34 an integration start INT_A and an end of integration INT_B determined. these can in a simple design be fixed. they hang however, preferably from one of the reference points of the signal, the a correlation has to events in the control room.
Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn sie abhängen von
dem ersten lokalen Minimum V oder dem ersten lokalen Maximum P1.
Bevorzugt werden der Integrationsbeginn INT_A und das Integrationsende
INT_B abhängig
von dem Fluiddruck FUP in dem Hochdruckspeicher
Anschließend kann auch ein Schritt S36 optional vorgesehen sein, in dem das Spannungssignal US auf den jeweiligen Signalwert des ersten Maximums P1 oder des ersten Minimums V normiert werden kann und so ein normiertes Spannungssignal US_NORM erhalten wird. Das Normieren erfolgt bevorzugt durch Dividieren der jeweiligen Werte des Spannungssignals US durch den entsprechenden Signalwert des ersten Maximums P1 oder des ersten Minimums V. Ebenso kann in dem Schritt S36 ein Normieren des Signalwertes des ersten Minimums erfolgen und somit ein normierter Signalwert V_NORM des ersten Minimums V erhalten werden.Then you can Also, a step S36 may optionally be provided, in which the voltage signal US to the respective signal value of the first maximum P1 or the first Minimums V can be normalized and so a normalized voltage signal US_NORM is obtained. The normalization is preferably done by dividing the respective values of the voltage signal US by the corresponding Signal value of the first maximum P1 or the first minimum V. Likewise In step S36, a normalization of the signal value of the first Minimums occur and thus a normalized signal value V_NORM of first minimum V be obtained.
In
einem Schritt S37 wird ein aufbereitetes Spannungssignal US_AUFB
abhängig
von dem Spannungssignal US oder dem normierten Spannungssignal US_NORM
ermittelt. Dies erfolgt derart, dass das aufbereitete Spannungssignal
US_AUFB bis zu einem Erreichen eines zweiten Maximums des Spannungssignals
US beziehungsweise des normierten Spannungssignals US_NORM diesem gleichgesetzt
wird und ab dem Erreichen des zweiten Maximums, bezogen auf den
Beginn der Ansteuerzeitdauer des Stellan triebs, den Wert des zweiten Maximums
beibehält.
Mögliche
Verläufe
des aufbereiteten Spannungssignals US_AUFB sind anhand der
In einem Schritt S38 wird anschließend ein Integralwert INT_V durch Bilden des Integrals über das aufbereitete Spannungssignal US_AUFB von dem Integrationsbeginn INT_A bis zu dem Integrationsende INT_B ermittelt. Bevorzugt wird das Integral gebildet über die Differenz des aufbereiteten Spannungssignals US_AUFB und des Signalwertes V_V des ersten Minimums V. Falls vor dem Schritt S38 der Schritt S36 abgearbeitet wurde, ist dann in dem Schritt S38 der Signalwert V_V des ersten Minimums V durch den normierten Signalwert V_V_NORM des ersten Minimums V ersetzt.In a step S38 is subsequently an integral value INT_V by forming the integral over the conditioned voltage signal US_AUFB from the start of integration INT_A determined up to the end of integration INT_B. It is preferred the integral is formed over the difference of the conditioned voltage signal US_AUFB and the Signal value V_V of the first minimum V. If before step S38 the step S36 has been executed is then in the step S38 the signal value V_V of the first minimum V by the normalized signal value V_V_NORM of the first minimum V replaced.
In
einem Schritt S40 wird anschließend
einem Soll-Integralwert
INT_V_SP und zwar für
den aktuellen Fluiddruck FUP in dem Hochdruckspeicher
Das
Vorgehen gemäß der Schritte
S34 bis S40 entspricht einem Ermitteln des Integralwertes INT_V
durch Integrieren des aufbereiteten Signals im Bereich des Einsetzens
einer Bewegung der Düsennadel
Ist
die Bedingung des Schrittes S9 nicht erfüllt, das heißt die Ansteuerzeitdauer
T_CTRL ist kleiner als der Schwellenwert THD, so wird in einem Schritt
S44 sowohl der Integrationsbeginn INT_A als auch das Integrationsende
INT_B ermittelt und zwar vorzugsweise abhängig von dem Fluiddruck FUP
in dem Hochdruckspeicher
Anschließend ist ein Schritt S48 entsprechend zu dem Schritt S37 vorgesehen.Then it is Step S48 is provided corresponding to Step S37.
In einem Schritt S50 wird dann der Integralwert INT_V entsprechend des Vorgehens des Schrittes S38 ermittelt.In In a step S50, the integral value INT_V is then corresponding the procedure of step S38 determined.
In
einem Schritt S52 wird der Soll-Integralwert INT_V_SP ermittelt
und zwar bevorzugt abhängig
von dem Fluiddruck FUP in dem Hochdruckspeicher
In
einem Schritt S54 wird anschließend
der Korrekturwert abhängig
von dem Soll-Integralwert INT_V_SP und dem Integralwert INT_V ermittelt. Dies
erfolgt bevorzugt analog zu der Ermittlung des Korrekturwertes in
dem Schritt S30. Anschließend wird
in einem Schritt S36 das Stromsignal IS entsprechend des Vorgehens
des Schrittes S32 angepasst. Die in dem Schritten S30 und S56 angepassten Stromsignale
IS werden dann bei folgenden Ansteuerzeitdauern mit entsprechendem
Fluiddruck FUP und bei Unter- bzw. Überschreiten des Schwellenwertes
THD entsprechend eingesetzt zum Ansteuern des Piezo-Aktuators
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510024876 DE102005024876B4 (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Method and device for controlling an injection valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510024876 DE102005024876B4 (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Method and device for controlling an injection valve |
Publications (2)
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DE102005024876A1 true DE102005024876A1 (en) | 2006-12-14 |
DE102005024876B4 DE102005024876B4 (en) | 2007-08-16 |
Family
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---|---|---|---|
DE200510024876 Expired - Fee Related DE102005024876B4 (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Method and device for controlling an injection valve |
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DE (1) | DE102005024876B4 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016162180A1 (en) * | 2015-04-09 | 2016-10-13 | Continental Automotive Gmbh | Method and device for operating an injector |
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-
2005
- 2005-05-31 DE DE200510024876 patent/DE102005024876B4/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
DE102005024876B4 (en) | 2007-08-16 |
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