DE102009027290A1 - Valve i.e. injection valve, operating method for internal combustion engine of motor vehicle, involves regulating valve dwell time, and adjusting amplitude value of control signal time interval to desired value - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mittels eines Aktors betätigten Ventils, insbesondere eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem der Aktor mit einem Ansteuersignal angesteuert wird, das mindestens einen Ansteuersignalzeitbereich aufweist, dem ein von Null verschiedener Amplitudenwert zugeordnet ist.The The invention relates to a method for operating a device by means of a Actuators actuated Valve, in particular an injection valve of an internal combustion engine a motor vehicle, wherein the actuator with a drive signal is driven, the at least one Ansteuersignalzeitbereich which is assigned a non-zero amplitude value is.
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät zum Betreiben eines mittels eines Aktors betätigten Ventils.The The invention further relates to a control device for operating a means an actuator actuated valve.
Aktorbetätigte Ventile der eingangs genannten Art kommen beispielsweise als Kraftstoffeinspritzventile von Brennkraftmaschinen zum Einsatz, wie sie in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Solche Kraftstoffeinspritzventile besitzen in einer bevorzugten Ausführungsform ein Steuerventil, welches von dem Aktor angesteuert wird. Dabei bewirkt ein Öffnen des Steuerventils beispielsweise ein Öffnen bzw. Abheben einer Ventilnadel des Kraftstoffeinspritzventils aus einer Schließlage, wobei der Nadelhub der Ventilnadel bevorzugt einem primär von einem Kraftstoffdruck abhängigen Hub-Zeitverlauf folgt. Ein Schließen des Steuerventils über eine entsprechende Ansteuerung des Aktors bewirkt dementsprechend eine Umkehr der Bewegungsrichtung der Ventilnadel des Einspritzventils und damit die Einleitung des Schließvorgangs. Auch bei dem Schließvorgang folgt die Ventilnadel in ihrer Bewegung einem vorgegebenen Hub-Zeitverlauf, der im Wesentlichen durch den Kraftstoffdruck festgelegt ist. Folglich wird eine Einspritzdauer während der Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils im Wesentlichen durch die Öffnungsdauer des Steuerventils bestimmt. Insbesondere bei modernen, druckausgeglichenen Steuerventilen erfolgt eine weitgehende Entdrosselung des Ventilsitzes bereits bei sehr kleinen Nadelhüben, so dass als wirksame Öffnungsdauer des Steuerventils das Zeitintervall zwischen einem Abheben eines Ventilelements des Steuerventils aus seinem Sitz bis zu einem Wiedereintreffen des Ventilelements in seinen Sitz definiert werden kann.Actuator operated valves The type mentioned above come for example as a fuel injection valves used by internal combustion engines, as in motor vehicles be used. Such fuel injection valves have in a preferred embodiment a control valve, which is controlled by the actuator. there causes an opening of the Control valve, for example, opening or lifting a valve needle of the fuel injection valve from a closed position, wherein the needle stroke of Valve needle prefers a primary dependent on a fuel pressure Hub-time course follows. Lock in of the control valve over a corresponding control of the actuator causes accordingly a reversal of the direction of movement of the valve needle of the injection valve and thus the initiation of the closing process. Also during the closing process follows the valve needle in its movement a predetermined stroke time course, the essentially determined by the fuel pressure. consequently is an injection period during the operation the fuel injection valve substantially by the opening period of the control valve determined. Especially in modern, pressure-balanced Control valves carried out a substantial Entdrosselung the valve seat even with very small needle strokes, so that as effective opening time of the control valve, the time interval between a lifting of a Valve element of the control valve from its seat to a reunited the valve element can be defined in its seat.
Die tatsächliche Öffnungsdauer des in dem Kraftstoffeinspritzventil enthaltenen Steuerventils ist bei herkömmlichen Systemen jedoch nicht bekannt, sondern lediglich eine Ansteuerdauer, während der der Aktor des Kraftstoffeinspritzventils zur Betätigung des Steuerventils angesteuert wird. Zwischen einem Beginn der Ansteuerung des Aktors und einem tatsächlichen Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils und einem Ende der Ansteuerung des Aktors und einem tatsächlichen Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils ergeben sich in der Regel sogenannte Ventilverzugszeiten, die bei den herkömmlichen Systemen eine Präzision bei der Kraftstoffzumessung verringern.The actual opening time of the control valve contained in the fuel injection valve is at usual Systems are not known, but only one activation period, while the actuator of the fuel injection valve for actuating the Control valve is controlled. Between a start of control of the actuator and an actual opening of the Fuel injection valve and an end of the control of the actuator and an actual one Closing time the fuel injection valve usually result in so-called valve delay times, in the conventional Systems a precision reduce fuel metering.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine präzisere Ansteuerung des Ventils möglich ist.Accordingly, it is Object of the present invention, a method and a control device of the initially mentioned type to improve that a more precise control the valve is possible.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ventilverzugszeit geregelt wird, die eine zeitliche Abweichung zwischen dem Ansteuersignal bzw. dessen Änderung und einer tatsächlichen Änderung eines Betriebszustands mindestens einer Komponente des Ventils, insbesondere einer Ventilnadel, repräsentiert, indem der Amplitudenwert mindestens eines Ansteuersignalzeitbereichs auf einen Sollwert eingestellt wird.These The object is achieved in the method of the type mentioned in the present invention that the valve delay time is regulated, which is a time deviation between the drive signal or its change and an actual change an operating condition of at least one component of the valve, in particular a valve needle, represented by the amplitude value at least one Ansteuersignalzeitbereich set to a desired value becomes.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge ist durch die erfindungsgemäße Einstellung des Amplitudenwerts mindestens eines Ansteuersignalzeitbereichs eine besonders präzise Regelung der Ventilverzugszeit möglich. Insbesondere können hierdurch Exemplarstreuungen der Ventilverzugszeit sowie eine Empfindlichkeit der Ventilverzugszeit gegenüber Umgebungsparametern (Druck, Temperatur, Viskosität eines zu dosierenden Mediums) reduziert bzw. kompensiert werden.investigations the Applicant is by the inventive setting the amplitude value of at least one drive signal time range a very precise Control of valve delay time possible. In particular, you can This causes specimen scattering of the valve delay time as well as a sensitivity the valve delay time compared to ambient parameters (Pressure, temperature, viscosity a medium to be dosed) can be reduced or compensated.
Besonders vorteilhaft werden hierbei sowohl langfristige Drifteffekte, die sich beispielsweise über eine Lebensdauer des Ventils erstrecken, als auch verhältnismäßig kurzzeitige Änderungen, die beispielsweise von Änderungen der Umgebungsparameter herrühren, sowie Exemplarstreuungen der Ventile erfasst.Especially Both long-term drift effects, which are advantageous here, are advantageous For example, about a Life of the valve, as well as relatively short-term changes, for example, changes the environmental parameters come from, and specimen scattering of the valves detected.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Prinzips in Kraftstoffeinspritzventilen für Brennkraftmaschinen kann besonders vorteilhaft eine sich emissionsmindernd auswirkende Reduktion der Einspritzmengensstreuung bei einer gegebenen Ansteuerdauer des Einspritzventils erzielt werden. Ferner ist unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auch eine Detektion und/oder Kompensation der Wirkung äußerer Eingriffe in die Ansteuerung des Einspritzventils möglich, so dass insbesondere unautorisierte Modifikationen bei der Ansteuerung des Einspritzventils, wie sie beispielsweise bei sog. Tuningmaßnahmen durchgeführt werden, verhindert beziehungsweise zumindest erkannt werden können.at the use of the principle of the invention in fuel injection valves for Internal combustion engines can particularly advantageously reduce emissions impacting reduction of injection quantity spread for a given Actuation duration of the injection valve can be achieved. Further, under Application of the principle according to the invention also a detection and / or compensation of the effect of external intervention in the control of the injection valve possible, so that in particular unauthorized modifications in the control of the injection valve, as they are carried out, for example, in so-called tuning measures, can be prevented or at least recognized.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist vorteilhaft anwendbar auf mit Steuerventilen ausgestattete Einspritzventile von selbstzündenden Brennkraftmaschinen mit Common-Rail-Kraftstoffsystemen oder auch bei Kraftstoffsystemen von fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Generell kann das erfindungsgemäße Verfahren auf jedes aktorbetätigte Ventil angewandt werden, bei dem die beschrieben Ventilverzugszeiten auftreten.The principle of the invention is advantageously applicable to equipped with control valves injectors of self-igniting Brennkraftmaschi NEN with common-rail fuel systems or in fuel systems of spark-ignition internal combustion engines. In general, the method according to the invention can be applied to any actuator-operated valve in which the valve delay times described occur.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 10 angegeben.When another solution The object of the present invention is a control device according to claim 10 indicated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von deren Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.Further Features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features form for themselves or in any combination, the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency as well as independently of their formulation or presentation in the description or in the drawing.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Der
Raildruck steht auch in dem Kammervolumen
Der vorliegend durch die in
The present by the in
Mit
dem Öffnen
der Ablaufdrossel
Anschließend, das
heißt
nach dem Abheben aus dem Ventilnadelsitz, vollführt die Ventilnadel
Sobald
der elektromagnetische Aktor
Die
Kraftstoffeinspritzung ist beendet, sobald die Ventilnadel
Aus
Mit
Ablauf der Ansteuerdauer ET wird ein verschwindender Amplitudenwert
für das
Ansteuersignal I vorgegeben, so dass der Magnetanker
Die
vorstehend beschriebene Ansteuerung kann auch ohne Einsatz eines
Boosterstroms durchgeführt
werden. Ein entsprechender zeitlicher Verlauf der Betriebsgrößen Ansteuersignal
I, Nadelhub h der Ventilnadel
Zunächst wird
zu dem Zeitpunkt tET0 der elektromagnetische Aktor
Aufgrund
einer bei dem betrachteten realen Einspritzventil
Die
Bestromung des elektromagnetischen Aktors
Seinen
vollständig
geöffneten
Zustand hat das Einspritzventil
Eine
Schließverzugszeit
t2 ergibt sich gemäß
Sofern
die Ventilnadel
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eine der vorstehend beschriebenen Ventilverzugszeiten t11, t2 geregelt wird, um eine präzisere Kraftstoffeinspritzung ermöglichen zu können.According to the invention, it is provided that at least one of the valve delay times described above t11, t2 is regulated to provide a more precise fuel injection enable to be able to.
Wie
bereits beschrieben, repräsentieren
die Ventilverzugszeiten t11, t2 allgemein eine zeitliche Abweichung
zwischen dem Ansteuersignal I bzw. seinen Zustandsänderungen
z. B. zu Beginn tET0 und Ende tET1 der Ansteuerdauer ET und einer
tatsächlichen Änderung
eines Betriebszustands mindestens einer Komponente des Einspritzventils
Ein
herkömmliches
Betriebsverfahren für
ein Einspritzventil ist in
Um
derartige Abweichungen zu vermeiden, wird die erfindungsgemäße Regelung
der Ventilverzugszeiten t11, t2 vorteilhaft ausgeführt, indem
der Amplitudenwert I_H, I_An, I_boos (
Zur
Bildung des herkömmlichen
Ansteuersignals ET, das dem gesamten vorgebbaren Ansteuerzeitbereich
des beispielhaft in
Erfindungsgemäß wird durch
einen weiteren, vorliegend beispielhaft als Kennfeld ausgebildeten, Funktionsblock
Mittels
des Addierers a_1 wird eine beispielsweise messtechnisch erfasste
oder modellbasiert ermittelte tatsächliche Schließverzugszeit
t2ist von dem Sollwert t2* abgezogen, wodurch sich die Abweichung Δt2 zwischen
der tatsächlichen
Schließverzugszeit
t2ist und der Soll-Verzugszeit t2* ergibt. Bei der vorliegend betrachteten
Ausführungsform
der Erfindung wird die Schließverzugszeit
t2ist durch eine dem Fachmann bekannte Analyse des zeitlichen Verlaufs
des Ansteuerstroms I ermittelt, was in
Die
Abweichung Δt2
wird einem bevorzugt als digitaler Regler ausgebildeten Regler
Erfindungsgemäß ist vorteilhaft
vorgesehen, dass der Regler
Die
Ausgangsgröße yR des
Reglers
Durch
die den Funktionsblöcken
Der
Multiplizierer
In
analoger Weise wird für
den Sollwert I_H_soll am Ausgang des zweiten Multiplizierers
Erfindungsgemäß ist ferner
vorgesehen, das vorliegend als Ansteuerstrom ausgebildete Ansteuersignal
I für den
elektromagnetischen Aktor
Die erfindungsgemäße Regelung der Schließverzugszeit t2 führt sehr vorteilhaft zu einer präziseren Einspritzung. Alternativ oder zusätzlich kann in vergleichbarer Weise auch die Öffnungsverzugszeit t11 oder eine andere, von der jeweiligen mechanischen und hydraulischen Konfiguration des Einspritzventils abhängige sonstige Verzugszeit, geregelt werden.The control according to the invention the closing delay time t2 leads very advantageous to a more precise Injection. Alternatively or additionally, in comparable Also, the opening delay time t11 or another, from the respective mechanical and hydraulic Configuration of the injector dependent other delay time, be managed.
Erfindungsgemäß ist es
ferner möglich,
beispielsweise nur eine der vorliegend in
Die
Vorsehung beziehungsweise Bildung weiterer Sollwerte für das Ansteuersignal
I ist unter entsprechender Erweiterung der in
Sofern
der erfindungsgemäß vorgesehene Regelkreis
einen im Wesentlichen stationären
Zustand angenommen hat, können
aktuell vorliegende Korrekturgrößen K_An,
K_H in einem oder mehreren entsprechenden Vorsteuerkennfeldern VKF_An
gespeichert werden. Dies ist vorliegend beispielhaft anhand des
Korrekturwerts K_An in
Aus
Anstelle
der in
Die
Bildung des Korrekturfaktors K_An ergibt sich in diesem Fall beispielsweise
durch:
Die als gewichtete Ausgangsgröße yR vorliegenden Korrekturfaktoren K_An, K_H können alternativ auch als additive Abgleichwerte verwendet und zu den Basis-Sollwerten I_An_soll_0, I_H_soll_0 hinzuaddiert werden, anstelle einer Multiplikation. In diesem Fall kann auf die Addition des Offsetwertes 1 zu den gewichteten Ausgangsgrößen verzichtet werden.The present as a weighted output yR Correction factors K_An, K_H can alternatively also used as additive adjustment values and to the Basic setpoints I_An_soll_0, I_H_soll_0, instead of a multiplication. In this case, the addition of the offset value 1 to the weighted Output sizes omitted become.
Erfindungsgemäß ist es ferner denkbar, lediglich den Amplitudenwert eines Ansteuersignalzeitbereichs T_An, T_H auf die vorstehend beschriebene Weise einzustellen, um die Ventilverzugszeit, beispielsweise die Schließverzugszeit t2, zu regeln.It is according to the invention furthermore conceivable, only the amplitude value of a drive signal time range T_An, T_H in the manner described above, to to control the valve delay time, for example, the closing delay time t2.
Darüberhinaus ist es auch möglich, Amplitudenwerte von mehr als zwei verschiedenen Ansteuersignalzeitbereichen des Ansteuersignals 1 auf die erfindungsgemäße Weise zu regeln.Moreover, it is also possible to amplitude values of more than two different Ansteu ersignalzeitbereiche the drive signal 1 in the manner according to the invention to regulate.
Das
erfindungsgemäße Prinzip
ist besonders vorteilhaft anwendbar auf aktorbetätigte Einspritzventile
Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann alternativ oder ergänzend zu der Verwendung des
Anzugsstroms I_An_soll beziehungsweise des Haltestroms I_H_soll
als Stellgröße für den erfindungsgemäßen Regelkreis
auch eine Löschspannung
verwendet werden, mit deren Hilfe der Strom durch die Magnetspule
Beispielsweise führt eine betragsmäßige Verringerung der Löschspannung zu einer Verlängerung der Schließverzugszeit t2, wohingegen eine betragsmäßige Vergrößerung der Löschspannung zu einer entsprechenden Verkürzung der Schließverzugszeit t2 führt.For example leads one amount reduction the erase voltage to an extension the closing delay time t2, whereas an increase in the magnitude of the erase voltage to a corresponding shortening the closing delay time t2 leads.
Darüber hinaus
ist bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante die
Möglichkeit
gegeben, den Ansteuerstrom I zu dem Ende der Ansteuerung nicht von
dem Haltestrom I_H (
Wie
bereits vorstehend beschrieben, kann das erfindungsgemäße Prinzip
auch zur Regelung der Öffnungsverzugszeit
t11 eingesetzt werden. Hierzu ist zu berücksichtigen, dass die Öffnungsverzugszeit
t11 entweder messtechnisch erfasst oder aus einer sie charakterisierenden
Ersatzgröße abgeleitet werden
kann. Die unter Bezugnahme auf die
Beispielsweise kann in der Boostphase auch der Amplitudenwert I_boos für den Booststrom konstant gehalten werden, aber die Spannung U-boos, welche zum Aufbau des Booststroms in dieser Phase an die Spule angelegt wird, im Sinne der Regelung variiert werden. Dies bewirkt eine Änderung des Strom- und des Magnetkraftgradienten und beeinflusst somit ebenfalls die einzustellenden Totzeiten im Sinne der erfindungsgemäßen Regelung.For example In the boost phase, the amplitude value I_boos for the boost current be kept constant, but the voltage U-boos, which build up the boost current is applied to the coil in this phase, in the sense the scheme can be varied. This causes a change in the current and the Magnetic force gradient and thus also affects the adjusted Dead times in the sense of the control according to the invention.
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DE102009027290A DE102009027290A1 (en) | 2008-09-16 | 2009-06-29 | Valve i.e. injection valve, operating method for internal combustion engine of motor vehicle, involves regulating valve dwell time, and adjusting amplitude value of control signal time interval to desired value |
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DE102008042133 | 2008-09-16 | ||
DE102008042133.2 | 2008-09-16 | ||
DE102009027290A DE102009027290A1 (en) | 2008-09-16 | 2009-06-29 | Valve i.e. injection valve, operating method for internal combustion engine of motor vehicle, involves regulating valve dwell time, and adjusting amplitude value of control signal time interval to desired value |
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DE (1) | DE102009027290A1 (en) |
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-
2009
- 2009-06-29 DE DE102009027290A patent/DE102009027290A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |