DE102012210744A1 - Method for determining characteristic of fuel injection valve, involves applying three different values of control parameter to determine characteristic of piezoelectric actuator - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung einer Kennlinie eines Kraftstoffeinspritzventils. Üblicherweise setzt die Kennlinie eines Kraftstoffeinspritzventils, die Ladung und die eingespritzte Einspritzmenge in Beziehung. The invention is based on a method for determining a characteristic curve of a fuel injection valve. Usually, the characteristic of a fuel injection valve relates the charge and the injected injection amount.
Im Bereich der Direkteinspritzung von Kraftstoffen werden Ventile eingesetzt, deren Ventilnadel von einem Piezoaktor gegen eine Schließfeder so bewegt wird, dass eine gewünschte Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit gezielt direkt in den Brennraum eingebracht werden kann. Dabei werden beispielsweise auch direkt betätigte, außen öffnende Ventilnadeln eingesetzt, deren Nadelhub stufenlos einstellbar ist. Der Piezoaktor wird mit einer injektorindividuell ermittelten elektrischen Steuergröße, beispielsweise Ladung oder Spannung, so angesteuert, dass ein gewünschter Nennhub eingestellt und damit die gewünschte Kraftstoffmenge abgegeben wird. In the field of direct injection of fuels valves are used, the valve needle is moved by a piezoelectric actuator against a closing spring so that a desired amount of fuel per unit time can be selectively introduced directly into the combustion chamber. In this case, for example, directly operated, outwardly opening valve needles are used, the needle stroke is infinitely adjustable. The piezoelectric actuator is controlled with an injector-individually determined electrical control variable, such as charge or voltage so that a desired nominal stroke is set and thus the desired amount of fuel is delivered.
Des Weiteren wird eine elektrische Null-Steuergröße, beispielsweise eine Nullladung, eine Nullansteuerdauer oder eine Nullspannung, bestimmt und mit angegeben. Mit Hilfe der Null-Steuergröße und einer injektorindividuell ermittelten Größe kann die Steigung und somit die Sensibilität des Nadelhubes in Abhängigkeit der elektrischen Steuergröße ermittelt werden. Diese Null-Steuergröße entspricht der Ladung, der Ansteuerdauer bzw. der Spannung ab der das Kraftstoffeinspritzventil öffnet.Furthermore, an electrical zero control variable, for example a zero charge, a zero drive duration or a zero voltage, is determined and indicated. With the aid of the zero control variable and an injector-individually determined variable, the slope and thus the sensitivity of the needle stroke can be determined as a function of the electrical control variable. This zero control variable corresponds to the charge, the drive duration or the voltage from which opens the fuel injection valve.
Durch diese Vorgehensweise läst sich die injektorindividuelle Steuergrößen zur Reduzierung der Bauteilstreuung optimieren. Dies ist insbesondere für kleine Einspritzmengen bzw. im Teilhub der Fall. Der Teilhub zeichnet sich durch eine kleine Einspritzmenge aus, bei der die Ventilnadel nicht vollständig öffnet. By doing so, the injector-specific control variables can be optimized to reduce component scattering. This is the case, in particular for small injection quantities or in the partial stroke. The partial stroke is characterized by a small injection quantity, in which the valve needle does not open completely.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Kennlinie eines Kraftstoffeinspritzventils, bei dem zur Ermittlung der Kennlinie der Piezoaktor mit wenigstens drei unterschiedliche Werten einer Steuergröße (Ladungsmengen) beaufschlagt wird hat den Vorteil, dass eine präzise Ermittlung der auf den Aktor aufgebrachten Ladung und/oder der Nullladung möglich ist. Als Steuergröße wird dabei vorzugsweise die Ladungsmenge, mit der der Piezoaktor beaufschlagt wird oder die Spannung, die an den Piezoaktor angelegt wird, verwendet. Die Kennlinie setzt die Steuergröße und die eingespritzte Kraftstoffmenge in Beziehung. The inventive method for determining a characteristic of a fuel injection valve, in which is applied to determine the characteristic of the piezoelectric actuator with at least three different values of a control variable (charge amounts) has the advantage that a precise determination of the charge applied to the actuator and / or the zero charge possible is. As a control variable is preferably the amount of charge applied to the piezoelectric actuator or the voltage which is applied to the piezoelectric actuator used. The characteristic relates the control quantity and the fuel quantity injected.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei den drei Werten für die Steuergröße jeweils die eingespritzten Kraftstoffmengen ermittelt werden.It is particularly advantageous if in each case the injected fuel quantities are determined for the three values for the control variable.
Eine besonders präzise Ermittlung der Kennlinie ergibt sich, wenn die wenigstens drei Wertepaare für eine erste Steuergröße und die Einspritzmenge bei jeweils dem gleichen Wert einer zweiten Steuergröße ermittelt werden. Vorzugsweise wird die Nulladung dadurch ermittelt, dass gleiche Ansteuerdauern gewählt werden und die Ladung varriert wird. Die Nullansteuerdauer wird dadurch ermittelt, dass bei gleicher Ladung die Ansteuerdauer variiert wird. A particularly precise determination of the characteristic curve results when the at least three value pairs for a first control variable and the injection quantity are determined in each case at the same value of a second control variable. Preferably, the zero charge is determined by the same drive times are selected and the charge is varriert. The zero drive duration is determined by varying the drive duration for the same charge.
Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass die Kennlinie mit hoher Präzision an die tatsächlichen Verhältnisse angleichen läst, wenn ausgehend von den wenigstens drei Wertepaaren für die Werte der Steuergröße und der jeweiligen eingespritzten Kraftstoffmenge die Kennlinie mittels einer quadratischen Regression ermittelt wird.According to the invention, it has been found that the characteristic curve adjusts with high precision to the actual conditions if, starting from the at least three value pairs for the values of the control variable and the respective injected fuel quantity, the characteristic curve is determined by means of a quadratic regression.
Einen genauen Wert für eine Null-Steuergröße ergibt sich, wenn dieser mittels einer Extrapolation ermittelt wird. Bei Ladungsmengen unter der Null-Steuergröße erfolgt noch keine Kraftstoffzumessung. Bei Ladungsmengen über der Null-Steuergröße erfolgt eine Kraftstoffzumessung. An exact value for a zero control variable results if this is determined by means of an extrapolation. For charge quantities below the zero control value, no fuel metering is carried out. With amounts of charge above the zero control variable, fuel metering takes place.
Es ist eine präzise Bestimmung der Null-Steuergröße anhand mehrerer Betriebspunkte im Teilhubbereich möglich. Dadurch lässt sich der Injektor im Betrieb mit dem Steuergerät präziser z.B. zur Zylindergleichstellung ansteuern. Ferner ist eine genauere Ermittlung der Steigung, das heißt der Abhängigkeit des Nadelhubs über Steuergröße, möglich. Mit der genauer bestimmten Null-Steuergröße lässt sich die Kleinmengenstreuung reduzieren.A precise determination of the zero control variable based on several operating points in the partial stroke range is possible. This allows the injector to operate more precisely with the controller in operation, e.g. to control cylinder equalization. Further, a more accurate determination of the slope, that is, the dependence of the needle stroke on control variable possible. With the more precisely determined zero control variable, the small amount of scattering can be reduced.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kennlinie ausgehend von drei Wertepaaren mittels einer quadratischen Regression ermittelt wird. Durch diese Vorgehensweise ergibt sich eine Kennlinie, die auch an den Zwischenwerten mit den realen Werten eine hohe Übereinstimmung aufweist.It is particularly advantageous if the characteristic curve is determined on the basis of three value pairs by means of a quadratic regression. This procedure results in a characteristic which also has a high degree of agreement with the intermediate values at the real values.
Besonders vorteilhaft ist es, dass ein präziser Wert für die sogenannte Nullmenge, bei der die eingespritzte Kraftstoffmenge den Wert 0 annimmt, durch eine Extrapolation ermittelt wird. Auch dieser Wert weist eine hohe Genauigkeit auf. It is particularly advantageous that a precise value for the so-called zero quantity, at which the injected fuel quantity assumes the value 0, is determined by extrapolation. This value also has a high accuracy.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it
In dem folgenden Ausführungsbeispiel wird die Ausgestaltung, bei der die Nulladung dadurch ermittelt, dass gleiche Ansteuerdauern gewählt werden und die Ladung varriert wird, detailiert beschrieben. Die zweite Ausgestaltung, bei dem die Nullansteuerdauer dadurch ermittelt wird, dass bei gleicher Ladung die Ansteuerdauer variiert wird, kann entsprechende ausgeführt werden.In the following embodiment, the embodiment in which the zero charge is determined by selecting equal drive times and varying the charge is described in detail. The second embodiment, in which the zero drive time is determined by varying the drive duration for the same charge, can be carried out accordingly.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Der Piezoaktor ist mit
Die Endstufe
Die Steuereinheit
In der
Wird der Piezoaktor nicht auf die Endladung QE geladen, bzw. ist die Ansteuerdauer T kürzer als die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t2, so spricht man von einer ballistischen Ansteuerung. Die Ventilnadel öffnet dabei nicht vollständig und man spricht von einem Teilhub der Ventilnadel.If the piezoelectric actuator is not charged to the end charge QE, or if the actuation period T is shorter than the time duration between the time t0 and the time t2, this is referred to as a ballistic actuation. The valve needle does not open completely and one speaks of a partial lift of the valve needle.
Im Teilhub wird die eingespritzte Kraftstoffmenge im Wesentlichen durch die aufgebrachte Ladung bestimmt. Ist die Ansteuerdauer T größer als die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunt t0 und t2 so wird die eingespritzte Kraftstoffmenge im Wesentlichen durch die Ansteuerdauer T bestimmt. Im Wesentlichen ist die eingespritzte Kraftstoffmenge proportional der Fläche über der Linie der Nullladung Q0.In the partial stroke, the injected fuel quantity is essentially determined by the charge applied. If the activation duration T is greater than the time period between the time t0 and t2, the injected fuel quantity is essentially determined by the activation duration T. In essence, the amount of fuel injected is proportional to the area above the zero charge line Q0.
Die Nullladung Q0 ist daher eine wesentliche Größe, die in der Steuereinheit
Die Abhängigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge M von dem Ladungswert QE auf den der Aktor aufgeladen wird, ist in der Kennlinie gemäß
Eine solche Kennlinie wird üblicherweise an einer Prüfbank ermittelt. Hierzu wird der Piezoaktor mit drei Ladungsmengen Q1, Q2 und Q3 aufgeladen. Die Ansteuerdauer T wird für alle drei Ladevorgänge fest vorgegeben. Dabei wird vorzugsweise eine Ansteuerdauer gewählt, bei der das Einspritzventil nicht vollständig öffnet. Ein solches nicht vollständiges Öffnen wird auch als ballistischer Betrieb bezeichnet. Es hat sich dabei besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Ansteuerdauer zur Messung dieser Kennlinie sich im ballistischen Bereich befindet, da hier die eingespritzte Kraftstoffmenge im wesentlichen durch die aufgebrachte Ladung und nicht durch die Ansteuerdauer bestimmt wird.Such a characteristic is usually determined at a test bench. For this purpose, the piezoelectric actuator is charged with three charge quantities Q1, Q2 and Q3. The activation period T is fixed for all three charging operations. In this case, a drive duration is preferably selected in which the injection valve does not open completely. Such incomplete opening is also referred to as ballistic operation. It has been found to be particularly advantageous if the driving time for measuring this characteristic is in the ballistic range, since here the injected fuel quantity is determined essentially by the applied charge and not by the driving time.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Kennlinie im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine und/oder in einem Kalibrierlauf ermittelt wird. Hierzu ist es erforderlich dass eingespritzte Kraftstoffmenge mit geeigneten Verfahren und/oder Mitteln ermittelt wird.Alternatively, it can also be provided that the characteristic is determined during operation of the internal combustion engine and / or in a calibration run. For this purpose, it is necessary that injected fuel quantity is determined by suitable methods and / or means.
Nach dem Messen der Durchflussmengen M1, M2 und M3 wird die in
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich die drei Messwerte mit hoher Genauigkeit durch eine quadratische Gleichung annähern lassen. Die Nullladung Q0 wird durch eine Extrapolation der Kurve zu kleinen Ladungen hin ermittelt. According to the invention, it has been recognized that the three measured values can be approximated with high accuracy by a quadratic equation. The zero charge Q0 is determined by extrapolating the curve to small charges.
Die so ermittelte Kennlinie wird zur Korrektur der auf den Piezoaktor aufgebrauchten Ladung QE verwendet. The characteristic thus determined is used to correct the charge QE consumed on the piezoactuator.
Dies ist schematisch in
Zur Ermittlung der Kennlinie wird von einer Messeinrichtung die eingespritzte Kraftstoffmenge M an die Korrektur
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