DE102011083481A1 - Method for evaluating operability of magnetic valve utilized for e.g. dosing fuel for combustion in combustion engine of motor car, involves comparing magnitude representing detected current flow with magnitude representing defect flow - Google Patents

Method for evaluating operability of magnetic valve utilized for e.g. dosing fuel for combustion in combustion engine of motor car, involves comparing magnitude representing detected current flow with magnitude representing defect flow Download PDF

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Marc Neufeld
Michael-Juergen HOFMANN
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Abstract

The method involves moving a valve needle by an electromagnet. Current flow via the magnet is detected during actuation of a magnetic valve utilized as injectors (18). Magnitude representing the detected current flow is compared with magnitude representing reference current flow, and with magnitude representing defect current flow, where the reference flow corresponds to current flow via the magnet of a functionable magnetic valve, and the defect flow corresponds to current flow via the magnet of a non-functional valve. An operability of the valve is evaluated based on the comparison. The comparison is implemented by using a Hopfield neural network. An independent claim is also included for a computing unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Magnetventils.The present invention relates to a method for checking the operability of a solenoid valve.

Stand der TechnikState of the art

Beispielsweise in Kraftahrzeugen kommen Magnetventile zum Einsatz, bei denen eine Ventilnadel von einem Elektromagneten bewegt wird. Bei Kraftstoffeinspritzanlagen dienen sie als sog. Injektoren für die Zumessung des für eine Verbrennung in einer Brennkraftmaschine benötigten Kraftstoffs. Es ist auch bekannt, Magnetventile als Dosierventile bspw. für die Abgasnachbehandlung, bspw. die Harnstoff- bzw. Ammoniak-Nachbehandlung in sog. SCR-Katalysatoren (selektive katalytische Reduktion; englisch selective catalytic reduction, SCR), einzusetzen. Hier wird die Menge des in das Abgas eingeleiteten Zusatzstoffes dosiert. For example, in motor vehicles, solenoid valves are used, in which a valve needle is moved by an electromagnet. In fuel injection systems, they serve as so-called injectors for metering the fuel required for combustion in an internal combustion engine. It is also known to use solenoid valves as metering valves, for example for the exhaust gas aftertreatment, for example the urea or ammonia after-treatment in so-called SCR catalysts (selective catalytic reduction, SCR). Here, the amount of introduced into the exhaust additive is metered.

Für viele Steuerungsaufgaben im Fahrzeug ist es wichtig, die Bewegung des Magnetventils zu überwachen, um daraus bspw. Einspritzmengen usw. abzuleiten bzw. Fehlfunktionen zu erkennen. For many control tasks in the vehicle, it is important to monitor the movement of the solenoid valve in order to derive, for example, injection quantities, etc., or to detect malfunctions.

In der DE 43 08 811 B9 wird beschrieben, wie das Öffnen und Schließen eines Magnetinjektors aus dem Stromverlauf durch den Elektromagneten bestimmt werden kann. Es hat sich nämlich gezeigt, dass das Anschlagen der Ventilnadel an ihren Haltepunkten zu einem Knick im Stromverlauf führt. Zur Auswertung ist jedoch erforderlich, den voraussichtlichen Zeitpunkt des Anschlagens im Vorhinein zu kennen, um um den Knick herum Messungen durchführen zu können. Dies bedarf eines gewissen Mess- und Rechenaufwands.In the DE 43 08 811 B9 describes how the opening and closing of a Magnetinjektors can be determined from the current flow through the electromagnet. It has been shown that the striking of the valve needle leads at their breakpoints to a kink in the flow path. For the evaluation, however, it is necessary to know in advance the expected time of the stop in order to be able to carry out measurements around the bend. This requires a certain amount of measurement and calculation.

Es ist wünschenswert, die Funktionsfähigkeit eines elektromagnetischen Ventils einfacher bestimmen zu können.It is desirable to be able to more easily determine the operability of an electromagnetic valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Magnetventils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for testing the functionality of a solenoid valve with the features of patent claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Erfindung betrifft das Bewerten des Stromverlaufs durch den Elektromagneten des Magnetventils während der Ansteuerung. Die Bewertung basiert auf einer Mustererkennung durch ein neuronales Netz, wobei ein Referenzmuster des Stromverlaufs eines funktionsfähigen und/oder nicht funktionsfähigen Ventils als Lernmuster verwendet wird. Für die Auswertung ergeben sich dementsprechend mehrere Möglichkeiten, die alternativ oder gemeinsam durchgeführt werden können:The invention relates to the evaluation of the current flow through the solenoid of the solenoid valve during the control. The evaluation is based on a pattern recognition by a neural network, wherein a reference pattern of the current profile of a functional and / or non-functional valve is used as a learning pattern. Accordingly, there are several possibilities for the evaluation, which can be carried out alternatively or jointly:

Wird während des Betriebs das Muster eines funktionsfähigen Ventils erkannt und/oder wird das Muster eines nicht funktionsfähigen Magnetventils nicht erkannt, wird das Magnetventil als funktionsfähig bewertet. Wird während des Betriebs das Muster eines funktionsfähigen Ventils nicht und/oder wird das Referenzmuster eines nicht funktionsfähigen Magnetventils erkannt, wird das Magnetventil als nicht funktionsfähig bewertet. If the pattern of a functioning valve is detected during operation and / or the pattern of a malfunctioning solenoid valve is not recognized, the solenoid valve is considered to be functional. If, during operation, the pattern of a functioning valve does not and / or the reference pattern of a non-functional solenoid valve is detected, the solenoid valve is judged to be inoperative.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung überwindet die eingangs beschriebenen Nachteile. Durch das Mustererkennungsverfahren ist das Verfahren gegen Störungen, die z.B. aus Zuund Abschalten von Verbrauchern resultieren, oder Rauschen robust. Die Mustererkennung kann nämlich auch "nicht ideale Muster" erkennen und klassifizieren. Das vorgeschlagene Verfahren kommt mit einer kleineren Abtastrate als die bekannten Lösungen und daher mit einem gewöhnlichen ADC aus. Auch die notwendigen Rechenressourcen sind gering. The invention overcomes the disadvantages described above. By the pattern recognition method, the method is against interferences, e.g. resulting from switching on and off of consumers, or noise robust. Namely, the pattern recognition can also recognize and classify "non-ideal patterns". The proposed method uses a smaller sampling rate than the known solutions and therefore with a standard ADC. The necessary computing resources are also low.

Es bietet sich an, als Referenz für ein nicht funktionsfähiges Magnetventil ein Ventil zu verwenden, das nicht vollständig öffnet oder schließt, da sich dieser Fehler, wie eingangs erwähnt, deutlich im Stromverlauf (als "fehlender" Knick) zeigt. Ein vollständig öffnendes oder schließendes Ventil zeigt nämlich einen Knick im Stromverlauf.It makes sense to use as a reference for a non-functional solenoid valve, a valve that does not fully open or close, as this error, as mentioned above, clearly in the current curve (as a "missing" kink) shows. A fully opening or closing valve shows a kink in the course of the current.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Knickerkennungsverfahren, die auf der Auswertung der zweiten Ableitung basieren, ist der Mess- und Rechenaufwand für die Erfindung gering. Auch haben Ableitungen häufig den unerwünschten Nebeneffekt, Rauschen im Nutzsignal zu verstärken, was das Auswerten des Signals erschwert. Für die Auswertung der zweiten Ableitung der Stromkurve ist eine hohe AD-Wandler-Abtastrate notwendig. Derartige Verfahren müssen daher auf den sog. Fast-Analog-Digital-Converter (FADC) eines Steuergeräts bzw. Mikrocontrollers zurückgreifen, welcher jedoch auch von anderen Steuergerätefunktionen, wie z.B. Klopfsensorauswertung, Zylinderdruckerfassung usw., benötigt wird. Eine solche Implementierung muss daher mit einer entsprechenden Ressourcenzuteilung versehen werden. Die Auswertung im Rahmen der Erfindung kann mit einfachen (mehrfach vorhandenen) Analog-Digital-Wandlern (ADC) mit üblicher Abtastrate erfolgen.In contrast to conventional kink detection methods, which are based on the evaluation of the second derivative, the measurement and computational effort for the invention is low. Also, derivatives often have the undesirable side effect of amplifying noise in the useful signal, making it difficult to evaluate the signal. For the evaluation of the second derivative of the current curve, a high AD converter sampling rate is necessary. Such methods must therefore rely on the so-called Fast Analog-to-Digital Converter (FADC) of a controller or microcontroller, which, however, also by other control device functions, such as. Knock sensor evaluation, cylinder pressure detection, etc., is required. Such an implementation must therefore be provided with an appropriate resource allocation. The evaluation in the context of the invention can be carried out with simple (multiple existing) analog-to-digital converters (ADC) with a conventional sampling rate.

Vorteilhafterweise werden sowohl der zu bewertende als auch der oder die Referenzstromverläufe vereinfacht, um den Erfassungs- und den Rechenaufwand zu senken. Dies ist besonders vorteilhaft, da auf einem Mikrocontroller, wie sie in Steuergeräten eingesetzt werden, die Ressourcen sehr begrenzt sind.Advantageously, both the evaluated and the or the reference current waveforms are simplified in order to reduce the acquisition and the computational effort. This is particularly advantageous because on a microcontroller, as used in ECUs, the resources are very limited.

Bei der Untersuchung des Stromverlaufs können vorteilhafterweise Zeitinformationen vernachlässigt werden, was den Erfassungs- und Rechenaufwand senkt. Der relative zeitliche Zusammenhang der einzelnen gemessenen Stromwerte ergibt sich nämlich aus der Messabtastung selbst und absolute Zeitinformationen sind für die hier zugrundeliegende Auswertung nicht relevant. Ein auf diese Weise vereinfachter Stromverlauf besteht nur noch aus einer (eindimensionalen) Folge von Strommesswerten.In the investigation of the current profile advantageously time information can be neglected, which reduces the detection and computational effort. The relative temporal relationship of the individual measured current values results from the measurement sampling itself and absolute time information is not relevant to the evaluation on which it is based. A stream of electricity simplified in this way consists of only one (one-dimensional) sequence of current readings.

Zur besonderen Vereinfachung des Mess- und Bewertungsaufwands können die Stromverläufe in Binärmuster oder Binärvektoren überführt werden, die aus einer Folge von genau zwei unterschiedlichen Zahlen bestehen. Für die Überführung wird vorzugsweise eine einfache mathematische Abbildung durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass sich hier die Vorzeichenfunktion angewandt auf die erste Ableitung besonders eignet. Vorzugsweise wird ein erster Wert der zwei Binärwerte genommen, wenn der Strom von einer Messung zur nächsten ansteigt, und ein zweiter Wert der zwei Binärwerte sonst. Auf diese Weise erhält man als Muster bspw. eine Folge von "1" und "–1", die sich bspw. sehr gut zur Auswertung durch ein Hopfield-Netz eignet. Es hat sich gezeigt, dass hier bereits ein sehr einfach zu handhabendes Hopfield-Netz mit nur 16 Neuronen ausreichend ist. Die Ähnlichkeit zwischen zwei Mustern kann bspw. über die sog. Hamming-Distanz bestimmt werden. Für nähere Details sei auf einschlägige Literatur verwiesen.To greatly simplify the measurement and evaluation effort, the current waveforms can be converted into binary patterns or binary vectors consisting of a sequence of exactly two different numbers. For the transfer preferably a simple mathematical mapping is performed. It has been shown that here the sign function applied to the first derivative is particularly suitable. Preferably, a first value of the two binary values is taken when the current increases from one measurement to the next, and a second value of the two binary values otherwise. In this way, a pattern of, for example, a sequence of "1" and "-1" is obtained. which, for example, is very well suited for evaluation by a Hopfield network. It has been shown that a very easy-to-use Hopfield network with only 16 neurons is sufficient here. The similarity between two patterns can be determined, for example, via the so-called Hamming distance. For more details refer to relevant literature.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of software is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is still used for further tasks and therefore exists anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzanlage und einer Mehrzahl von Injektoren. 1 shows a highly schematic representation of an internal combustion engine with a fuel injection system and a plurality of injectors.

2a zeigt eine schematische Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Injektors in einem geschlossenen Betriebzustand. 2a shows a schematic detail view of an exemplary embodiment of an injector in a closed operating state.

2b zeigt eine schematische Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Injektors in einem geöffneten Betriebzustand. 2 B shows a schematic detail view of an exemplary embodiment of an injector in an open operating state.

3 zeigt einen beispielhaften Stromverlauf durch den Elektromagneten bei einem funktionsfähigen Ventil. 3 shows an exemplary current flow through the electromagnet at a functional valve.

4 zeigt einen beispielhaften Stromverlauf durch den Elektromagneten bei einem nicht funktionsfähigen Ventil. 4 shows an exemplary current flow through the electromagnet at a non-functional valve.

5 zeigt einen aus dem Stromverlauf gemäß 3 abgeleiteten Binärvektor. 5 shows one from the current flow according to 3 derived binary vector.

6 zeigt einen aus dem Stromverlauf gemäß 4 abgeleiteten Binärvektor. 6 shows one from the current flow according to 4 derived binary vector.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 dargestellt, die einen Kraftstoffvorratsbehälter 12 umfasst, aus dem mittels eines Fördersystems 14 Kraftstoff in eine Kraftstoffhochdruckleitung 16 gefördert wird. Die Hochdruckleitung 16 ist beispielsweise als Common-Rail ausgebildet. Die Hochdruckleitung 16 ist mit Injektoren 18 verbunden, die es ermöglichen, Kraftstoff direkt in den Injektoren 18 jeweils zugeordnete Brennräume 20 einzuspritzen. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 und insbesondere der Kraftstoffeinspritzanlage, die vorliegend das Fördersystem 14, die Hochdruckleitung 16 und die Injektoren 18 aufweist, wird von einer Recheneinheit, hier einem Steuergerät 22, gesteuert. Das Steuergerät 22 ermöglicht die Erfassung von Eingabewerten und die Bereitstellung von Ausgabewerten bzw. die Ansteuerung von Aktoren, insbesondere die Ansteuerung der Injektoren 18. In 1 is an internal combustion engine 10 shown a fuel tank 12 comprising, by means of a conveyor system 14 Fuel in a high-pressure fuel line 16 is encouraged. The high pressure line 16 is designed for example as a common rail. The high pressure line 16 is with injectors 18 connected, which allow fuel directly in the injectors 18 each associated combustion chambers 20 inject. The operation of the internal combustion engine 10 and in particular the fuel injection system, in this case the conveyor system 14 , the high pressure line 16 and the injectors 18 has, is a computing unit, here a control unit 22 , controlled. The control unit 22 enables the acquisition of input values and the provision of output values or the actuation of actuators, in particular the control of the injectors 18 ,

In 2a ist ein in 1 gezeigter Injektor 18 vergrößert in geschlossenem Zustand, in 2b in geöffnetem Zustand schematisch dargestellt. Der Injektor 18 weist einen elektromagnetischen Aktor auf, der eine Magnetspule 26 und einen mit der Magnetspule 26 zusammenwirkenden Magnetanker 30 besitzt. Der Magnetanker 30 ist so mit einer Ventilnadel 28 verbunden, dass er bezogen auf eine in 2 vertikale Bewegungsrichtung der Ventilnadel 28 bewegbar ist. Eine Ventilfeder 36 übt eine Federkraft auf die Ventilnadel 28 aus, so dass diese in einem Ventilsitz 38 gehalten wird.In 2a is an in 1 shown injector 18 enlarged in closed condition, in 2 B in open state shown schematically. The injector 18 has an electromagnetic actuator, which is a magnetic coil 26 and one with the solenoid 26 cooperating armature 30 has. The magnet armature 30 is like that with a valve needle 28 connected that he referred to an in 2 vertical direction of movement of the valve needle 28 is movable. A valve spring 36 exerts a spring force on the valve needle 28 out, leaving these in a valve seat 38 is held.

Eine Ansteuerung des Injektors 18 durch das Steuergerät 22 bewirkt eine Bestromung der Magnetspule 26, wodurch sich der Magnetanker 30 nach oben bewegt, so dass er unter Eingreifen in einen Anschlag 32 die Ventilnadel 28 gegen die Federkraft aus ihrem Ventilsitz 38 herausbewegt. Diese Situation ist in 2b gezeigt. Dort kann nun Kraftstoff 42 von dem Injektor 18 in den Brennraum 20 eingespritzt werden.A control of the injector 18 through the control unit 22 causes energization of the solenoid 26 , which causes the armature 30 moved upwards, allowing it to intervene in a stop 32 the valve needle 28 against the spring force from its valve seat 38 moved out. This situation is in 2 B shown. There can now be fuel 42 from the injector 18 in the combustion chamber 20 be injected.

In 3 ist ein beispielhafter Stromverlauf 300 durch die Magnetspule eines funktionsfähigen Magnetventils dargestellt. Gemessen wird der durch die Magnetspule fließende Strom I dabei üblicherweise als Spannungsabfall an einem Messwiderstand, der in 3 auf die Bordnetzspannung normiert und auf der Ordinate gegen die Position des Messwerts auf der Abszisse aufgetragen ist. Im vorliegenden Beispiel sind etwa 200 Messwerte aufgetragen, die mit einer Abtastrate von beispielsweise 10 kHz erfasst worden sind. Es ist erkennbar, dass der Stromverlauf 300 im Wesentlichen dem üblichen Stromverlauf durch eine Spule entspricht, wobei jedoch bei etwa der Position 100 ein deutlicher Knick bzw. eine Stufe im Stromverlauf sichtbar ist. Dieser Knick wird durch das Anschlagen der Ventilnadel an einem Endpunkt verursacht, da hier eine entgegenwirkende Spannung in der Magnetspule induziert wird. In 3 is an exemplary current flow 300 represented by the solenoid of a functional solenoid valve. In this case, the current I flowing through the magnet coil is usually measured as a voltage drop across a measuring resistor, which in 3 normalized to the vehicle electrical system voltage and plotted on the ordinate against the position of the measured value on the abscissa. In the present example are about 200 Measured values recorded at a sampling rate of, for example, 10 kHz are plotted. It can be seen that the current flow 300 essentially corresponds to the usual current flow through a coil, but at about the position 100 a clear bend or step is visible in the course of the current. This kink is caused by the impact of the valve needle at an end point, since a counteracting voltage is induced in the magnetic coil.

In 4 ist ein entsprechender Stromverlauf 400 für ein nicht vollständig öffnendes bzw. ein festsitzendes Ventil abgebildet. Dieser Stromverlauf 400 zeigt keinen entsprechenden Knick. In 4 is a corresponding current curve 400 for a non-fully opening or stuck valve. This current course 400 does not show a corresponding kink.

Die Stromverläufe 300, 400 gemäß 3 und 4 können als Referenzstromverlauf 300 für ein funktionsfähiges bzw. als Defektstromverlauf 400 für ein nicht funktionsfähiges Magnetventil verwendet werden.The current courses 300 . 400 according to 3 and 4 can be used as reference current 300 for a functioning or as a defect current profile 400 be used for a non-functional solenoid valve.

Zur Reduzierung des Auswerteaufwands ist vorgesehen, sowohl die Referenzund Defektstromverläufe als auch den jeweils aktuell erfassten Stromverlauf in einen Binärvektor anhand der folgenden Vorschrift überführen:In order to reduce the evaluation effort, it is provided that both the reference and defect current profiles as well as the respectively currently detected current profile are converted into a binary vector on the basis of the following rule:

Wenn Messwert [i + 1] – Messwert [i] > 0, dann Vektorposition [i] = 1, sonst Vektorposition [i] = –1. Mit anderen Worten wird die Vektorposition [i] auf "1" gesetzt, wenn der Messwert von [i] nach [i + 1] ansteigt, sonst auf "–1".If measured value [i + 1] - measured value [i]> 0, then vector position [i] = 1, otherwise vector position [i] = -1. In other words, the vector position [i] is set to "1" when the measured value of [i] increases to [i + 1], otherwise to "-1".

Wird diese Vorschrift auf die Stromverläufe 300, 400 gemäß den 3 und 4 angewandt, ergeben sich als die Stromverläufe repräsentierende Größen die Binärvektoren 500 und 600 gemäß den 5 bzw. 6.Will this rule on the current characteristics 300 . 400 according to the 3 and 4 applied, the quantities representing the current waveforms are the binary vectors 500 and 600 according to the 5 respectively. 6 ,

Es ist erkennbar, dass der Binärvektor 500 gemäß 5 im Bereich des Knicks einen ausgeprägten Abschnitt mit negativen Werten aufweist, wohingegen der Binärvektor 600 gemäß 6 nur vereinzelte Ausreißer nach unten zeigt. Diese beiden charakteristischen Muster können nun im Rahmen der Erfindung durch Verwendung eines als Hopfield-Netzes ausgebildeten neuronalen Netzes sehr einfach und zuverlässig in einem aktuell erfassten Stromverlauf bzw. dem daraus abgeleiteten Binärvektor erkannt werden. It can be seen that the binary vector 500 according to 5 in the region of the bend has a pronounced section with negative values, whereas the binary vector 600 according to 6 only a few outliers down. In the context of the invention, these two characteristic patterns can be detected very simply and reliably in a currently detected current profile or the binary vector derived therefrom by using a neural network embodied as a Hopfield network.

Es hat sich gezeigt, dass hierfür bereits ein Hopfield-Netz mit 16 Neuronen und damit Vektoren mit 16 Komponenten ausreichen. Ein entsprechender Defektbinärvektor besteht aus 16 "1", ein entsprechender Referenzbinärvektor aus einer gewissen Anzahl "–1" mit führenden und nachfolgenden "1".It has been shown that this is already sufficient for a Hopfield network with 16 neurons and thus vectors with 16 components. A corresponding defect binary vector consists of 16 "1", a corresponding reference binary vector of a certain number "-1" with leading and following "1".

Welche Lernmuster sich am besten eignen, kann der Fachmann im Anwendungsfall beispielsweise versuchsweise ermitteln.Which learning patterns are best suited, the expert can determine, for example, experimentally in the application.

Die beiden dem Defektbinärvektor und dem Referenzbinärvektor entsprechenden Lernmuster wählt man z.B. zu:

  • • Lernmuster 1: [1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1]; entspricht blockiertem Ventil
  • • Lernmuster 2: [1,1,1,1,1,1,–1,–1,–1,–1,1,1,1,1,1,1]; entspricht funktionalem Ventil
The two learning patterns corresponding to the defect binary vector and the reference binary vector are selected, for example:
  • • Learning Pattern 1: [1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1]; corresponds to blocked valve
  • • Learning Pattern 2: [1,1,1,1,1,1, -1, -1, -1, -1,1,1,1,1,1,1]; corresponds to functional valve

Durch Lernen dieser Muster wird die Gewichtsmatrix des Hopfield-Netzes bestimmt, welche zweckmäßigerweise im Steuergerät als Parametersatz abgespeichert wird. By learning these patterns, the weight matrix of the Hopfield network is determined, which is expediently stored in the control unit as a parameter set.

Für die eigentliche Überprüfung eines momentan erfassten Stromverlaufs wird dieser entsprechend den erläuterten Anweisungen ebenfalls in einen Binärvektor überführt. Für den Mustervergleich werden dann iterativ 16 Komponenten des Binärvektors entnommen und dem Hopfield-Netz zugeführt. Die ersten 16 zu vergleichenden Komponenten umfassen dabei die Positionen 1 bis 16, die zweiten die Positionen 2 bis 17, die dritten die Positionen 3 bis 18 usw. Auf diese Weise kann der gesamte Binärvektor iterativ der Mustererkennung zugeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei der Vergleich solange durchgeführt, bis ein Muster eines funktionsfähigen Ventils (Lernmuster 2) erkannt wird. Wird das Muster eines funktionsfähigen Ventils erkannt, wird der Zyklus beendet und mit dem nächsten erfassten Stromverlauf fortgefahren. Wird im gesamten Binärvektor kein entsprechendes Muster erkannt, wird das Ventil als nicht funktionsfähig klassifiziert. For the actual check of a currently detected current profile, this is likewise converted into a binary vector in accordance with the instructions explained. For the pattern comparison, 16 components of the binary vector are then iteratively taken and fed to the Hopfield network. The first 16 components to be compared comprise the positions 1 to 16, the second the positions 2 to 17, the third the positions 3 to 18, etc. In this way, the entire binary vector can be iteratively supplied to the pattern recognition. According to a preferred embodiment, the comparison is carried out until a pattern of a functional valve (learning pattern 2) is recognized. Will the pattern of a working valve detected, the cycle is ended and continued with the next detected current waveform. If no corresponding pattern is detected in the entire binary vector, the valve is classified as non-functional.

Um Fehldiagnosen zu vermeiden, kann das endgültige Feststellen eines nicht funktionsfähigen Ventils erst erfolgen, wenn eine gewisse Anzahl von entsprechenden Erkennungen erfolgt ist. To avoid misdiagnosis, the final detection of a non-functional valve can only take place when a certain number of corresponding detections has been made.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4308811 B9 [0004] DE 4308811 B9 [0004]

Claims (11)

Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines Magnetventils (18), wobei eine Ventilnadel (28) von einem Elektromagneten (26) bewegt wird, wobei der Stromverlauf durch den Elektromagneten (26) während der Ansteuerung des Magnetventils (18) erfasst wird, wobei eine den erfassten Stromverlauf repräsentierende Größe unter Verwendung eines neuronalen Netzes mit wenigstens einer ersten, einen Referenzstromverlauf (300) repräsentierenden Größe (500) und/oder mit wenigstens einer zweiten, einen Defektstromverlauf (400) repräsentierenden Größe (600) verglichen wird, wobei der Referenzstromverlauf (300) einem Stromverlauf durch den Elektromagneten (26) eines funktionsfähigen Magnetventils entspricht und der Defektstromverlauf (400) einem Stromverlauf durch den Elektromagneten (26) eines nicht funktionsfähigen Magnetventils entspricht, wobei die Funktionsfähigkeit des Magnetventils (18) auf Grundlage des Vergleichsergebnisses bewertet wird.Method for evaluating the functionality of a solenoid valve ( 18 ), wherein a valve needle ( 28 ) of an electromagnet ( 26 ), wherein the current flow through the electromagnet ( 26 ) during activation of the solenoid valve ( 18 ), wherein a quantity representing the detected current profile is determined using a neural network having at least one first, one reference current profile ( 300 ) representing size ( 500 ) and / or with at least a second, a defect current profile ( 400 ) representing size ( 600 ), the reference current profile ( 300 ) a current flow through the electromagnet ( 26 ) corresponds to a functional solenoid valve and the defect current profile ( 400 ) a current flow through the electromagnet ( 26 ) corresponds to a non-functional solenoid valve, wherein the functionality of the solenoid valve ( 18 ) is valued on the basis of the comparison result. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein nicht funktionsfähiges Magnetventil erkannt wird, wenn die wenigstens eine erste, einen Referenzstromverlauf (300) repräsentierende Größe (500) nicht in der den erfassten Stromverlauf repräsentierenden Größe erkannt wird und /oder wenn die wenigstens eine zweite, einen Defektstromverlauf (400) repräsentierende Größe (600) in der den erfassten Stromverlauf repräsentierenden Größe erkannt wird.The method of claim 1, wherein a non-functional solenoid valve is detected when the at least one first, a reference current waveform ( 300 ) representing size ( 500 ) is not detected in the quantity representing the detected current profile and / or if the at least one second, a defect current profile ( 400 ) representing size ( 600 ) is detected in the size representing the detected current waveform. Verfahren nach einem der Anspruch 1 oder 2, wobei ein funktionsfähiges Magnetventil erkannt wird, wenn die wenigstens eine erste, einen Referenzstromverlauf (300) repräsentierende Größe (500) in der den erfassten Stromverlauf repräsentierenden Größe erkannt wird und /oder wenn die wenigstens eine zweite, einen Defektstromverlauf (400) repräsentierende Größe (600) nicht in der den erfassten Stromverlauf repräsentierenden Größe erkannt wird.Method according to one of claim 1 or 2, wherein a functioning magnetic valve is detected when the at least one first, a reference current waveform ( 300 ) representing size ( 500 ) is detected in the quantity representing the detected current profile and / or if the at least one second, a defect current profile ( 400 ) representing size ( 600 ) is not detected in the size representing the detected current waveform. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Defektstromverlauf (400) einem Stromverlauf durch den Elektromagneten (26) eines nicht vollständig öffnenden oder nicht vollständig schließenden Magnetventils (18) oder eines Magnetventils (18) mit festsitzender Ventilnadel (28) entspricht.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one defect current profile ( 400 ) a current flow through the electromagnet ( 26 ) of a not fully opening or not completely closing solenoid valve ( 18 ) or a solenoid valve ( 18 ) with fixed valve needle ( 28 ) corresponds. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Zeitinformationen vernachlässigt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein time information is neglected. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede der einen Stromverlauf repräsentierenden Größen (500, 600) eine binäre Folge ist.Method according to one of the preceding claims, wherein each of the quantities ( 500 . 600 ) is a binary sequence. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Stromverlaufswerte (300, 400) den Werten der binären Folge (500, 600) anhand des Vorzeichens der ersten Ableitung des Stromverlaufs zugeordnet werden.Method according to claim 6, wherein the current characteristic values ( 300 . 400 ) the values of the binary sequence ( 500 . 600 ) are assigned on the basis of the sign of the first derivative of the current profile. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein erster Binärwert zugeordnet wird, wenn die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden Stromverlaufswerten positiv ist, und ein zweiter Binärwert in allen anderen Fällen zugeordnet wird.The method of claim 7, wherein a first binary value is assigned when the difference of two consecutive current waveforms is positive, and a second binary value is assigned in all other cases. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als neuronales Netz ein Hopfield-Netz verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a Hopfield network is used as the neural network. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Hopfield-Netz mit mindestens 16 und höchstens 24, vorzugsweise genau 16 Neuronen verwendet wird.The method of claim 9, wherein a Hopfield network having at least 16 and at most 24, preferably exactly 16 neurons is used. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit which is adapted to carry out a method according to one of the preceding claims.
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