DE102014218626A1 - Determining the time of a predetermined opening state of a fuel injector - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls, um einen Öffnungsvorgang des Kraftstoffinjektors einzuleiten, (b) Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Spannungsabfalls über den Magnetspulenantrieb während einer Freilaufphase, die nach dem Beaufschlagen des Kraftstoffinjektors mit dem Spannungspuls stattfindet, und (c) Ermitteln des Zeitpunkts des vorbestimmten Öffnungszustands basierend auf dem erfassten zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls. Es wird ferner ein Verfahren zum Ansteuern eines Kraftstoffinjektors sowie eine Vorrichtung und eine Motorsteuerung beschrieben.A method for determining the time of a predetermined opening state of a fuel injector having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle is described. The method comprises: (a) applying a voltage pulse to the solenoid injector drive of the fuel injector to initiate an opening operation of the fuel injector; (b) detecting the time history of the voltage drop across the solenoid during a coasting phase following the application of the fuel injector to the voltage pulse and (c) determining the timing of the predetermined opening state based on the detected time history of the voltage drop. A method for driving a fuel injector, as well as a device and a motor controller, is also described.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung und eine Motorsteuerung zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors.The present invention relates to the technical field of controlling fuel injectors. In particular, the present invention relates to a method for determining the time of a predetermined opening state of a fuel injector having a coil drive for an internal combustion engine of a motor vehicle. The present invention further relates to a corresponding device and a motor controller for determining the time of a predetermined opening state of a coil injector having fuel injector.
Bei Betrieb von Kraftstoffinjektoren mit Spulenantrieb kommt es aufgrund von elektrischen, magnetischen, mechanischen und hydraulischen Toleranzen zu unterschiedlichen zeitlichen Öffnungs-/ und Schließungsverhalten der einzelnen Injektoren und somit zu Variationen in der jeweiligen Einspritzmenge.When operating fuel injectors with coil drive occurs due to electrical, magnetic, mechanical and hydraulic tolerances to different temporal opening and closing behavior of the individual injectors and thus to variations in the injection quantity.
Die relativen Einspritzmengenunterschiede von Injektor zu Injektor vergrößern sich bei kürzer werdenden Einspritzzeiten. Bisher waren diese relativen Mengenunterschiede klein und ohne praktische Bedeutung. Die Entwicklung in Richtung kleinere Einspritzmengen und -zeiten führt aber dazu, dass der Einfluss von den relativen Mengenunterschieden nicht mehr außer Betracht gelassen werden kann.The relative injection quantity differences from injector to injector increase with shorter injection times. So far, these relative differences in quantity were small and without practical significance. The trend towards smaller injection quantities and times, however, means that the influence of the relative quantity differences can no longer be disregarded.
Bekannte Verfahren zur Ermittlung von den tatsächlichen Öffnungs- und Schließzeitpunkten basieren u.a. auf Messung und Auswertung des Injektorstromes. Zu diesem Zweck wird häufig ein Shunt-Widerstand im Injektorkreis angebracht und eine geeignete Messvorrichtung vorgesehen. Die Strommessung erfordert folglich den Einsatz von zusätzlicher Hardware.Known methods for determining the actual opening and closing times are based i.a. on measurement and evaluation of the injector current. For this purpose, a shunt resistor is often mounted in the injector circuit and provided a suitable measuring device. The current measurement thus requires the use of additional hardware.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte und verbesserte Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren bereitzustellen, die toleranzbedingte relative Einspritzmengenunterschiede einfach und effektiv kompensieren kann.The present invention has for its object to provide a simplified and improved control of fuel injectors, which can compensate for tolerance-related relative injection quantity differences easily and effectively.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls, um einen Öffnungsvorgang des Kraftstoffinjektors einzuleiten, (b) Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Spannungsabfalls über den Magnetspulenantrieb während einer Freilaufphase, die nach dem Beaufschlagen des Kraftstoffinjektors mit dem Spannungspuls stattfindet, und (c) Ermitteln des Zeitpunkts des vorbestimmten Öffnungszustands basierend auf dem erfassten zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls.According to a first aspect of the invention, a method for determining the time of a predetermined opening state of a magnetic coil drive having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle is described. The method comprises: (a) applying a voltage pulse to the solenoid injector drive of the fuel injector to initiate an opening operation of the fuel injector; (b) detecting the time history of the voltage drop across the solenoid during a coasting phase following the application of the fuel injector to the voltage pulse and (c) determining the timing of the predetermined opening state based on the detected time history of the voltage drop.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der zeitliche Verlauf der Stromstärke während eines Öffnungsvorgangs des Kraftstoffinjektors abhängig von der Induktivität des Magnetspulenantriebs ist. Zusätzlich zur sich ändernden Eigeninduktivität des Magnetspulenantriebs (aufgrund des nicht linearen ferromagnetischen Magnetmaterials) kommt ein Anteil Bewegungsinduktivität aufgrund der Ankerbewegung. Der Anteil der Bewegungsinduktivität beginnt mit Beginn der Öffnungsphase (Anker-/Nadelbewegung beginnt) und endet am Ende der Öffnungsphase (Anker-/Nadelbewegung endet). Während einer elektrischen Freilaufphase, die direkt nach der sogenannten Boostphase folgt, läuft der Strom durch mehrere Bauelemente (Schalter, Leiterbahnen usw.) und folglich kann die Spannung direkt am Magnetspulenantrieb erfasst werden und statt eine Spannung über einen zusätzlichen Shunt-Widerstand verwendet werden. Dadurch wird kein entsprechender Messkanal für den Shunt benötigt. Da die Spannung über den Magnetspulenantrieb deutlich größer ist als die Spannung über einen Shunt-Widerstand kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis bereitstellen.The method described is based on the finding that the time profile of the current intensity during an opening process of the fuel injector is dependent on the inductance of the solenoid drive. In addition to the changing self-inductance of the solenoid drive (due to the non-linear ferromagnetic magnet material), a proportion of motion inductance due to the armature movement occurs. The portion of the movement inductance begins with the beginning of the opening phase (armature / needle movement begins) and ends at the end of the opening phase (armature / needle movement ends). During an electric freewheeling phase, which follows immediately after the so-called boost phase, the current passes through several components (switches, tracks, etc.) and thus the voltage can be detected directly on the solenoid drive and instead of a voltage via an additional shunt resistor can be used. As a result, no corresponding measuring channel is required for the shunt. Since the voltage across the solenoid drive is significantly greater than the voltage across a shunt resistor, the inventive method can additionally provide a better signal-to-noise ratio.
In diesem Dokument bezeichnet „Freilaufphase“ eine Phase in welcher dem Magnetspulenantrieb keine weitere elektrische Energie zugeführt wird, wobei der Spulenstrom über die Zeit abnehmen wird.In this document, "freewheeling phase" refers to a phase in which no further electrical energy is supplied to the solenoid drive, with the coil current decreasing over time.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zeitdauer des Spannungspulses (Boostspannung) so gewählt, dass der vorbestimmte Öffnungszustand während der Freilaufphase erreicht wird.According to one embodiment of the invention, the duration of the voltage pulse (boost voltage) is selected such that the predetermined opening state is reached during the freewheeling phase.
Mit anderen Worten endet die Boostphase, bevor der Öffnungsvorgang abgeschlossen ist. Da der Luftspalt im Injektor gegen Ende der Boostphase kleiner wird, wird die Kraft nach Abschaltung der Boostspannung immer noch zunehmen, so dass der vorbestimmte Öffnungszustand während der nachfolgenden Freilaufphase erreicht werden kann.In other words, the boost phase ends before the opening process is completed. Since the air gap in the injector towards the end of the boost phase is smaller, the force will still increase after switching off the boost voltage, so that the predetermined opening state during the subsequent free-running phase can be achieved.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Ermitteln des Zeitpunktes des vorbestimmten Öffnungszustandes folgendes auf: (a) Bestimmen eines Differenzverlaufs basierend auf dem erfassten zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls und einem Referenz-Spannungsabfallverlauf und (b) Ermitteln eines Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, wobei der ermittelte Zeitpunkt der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustandes ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, determining the time of the predetermined opening state comprises: (a) determining a difference profile based on the detected time profile of the voltage drop and a reference voltage drop profile and (b) determining a time at which the difference history has an extremum, the determined time being the time of the predetermined opening condition.
Der Referenz-Spannungsabfallverlauf stellt den Spannungsabfallverlauf bei bekannten Bedingungen dar. Folglich wird zu dem Zeitpunkt, wo der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, der Unterschied zwischen dem erfassten zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls und dem Referenz-Spannungsabfallverlauf maximal bzw. minimal sein.The reference voltage drop curve represents the voltage drop characteristic in known conditions. Consequently, at the time when the difference curve has an extremum, the difference between the detected time course of the voltage drop and the reference voltage drop curve will be maximum or minimum.
In diesem Dokument bezeichnet „Extremum“ insbesondere ein lokales oder globales Extremum des Differenzverlaufs als Funktion der Zeit.Specifically, in this document, "extremum" refers to a local or global extremum of the difference history as a function of time.
Das Ermitteln des Zeitpunkts, zu dem der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, kann insbesondere durch Einsatz numerischer Verfahren erfolgen.Determining the time at which the difference curve has an extreme can be carried out in particular by using numerical methods.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt der Referenz-Spannungsabfallverlauf den zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls über den Magnetspulenantrieb während einer Freilaufphase und in einem Zustand dar, in welchem der Kraftstoffinjektor in einer vorbestimmten Stellung fixiert ist.According to a further embodiment of the invention, the reference voltage drop curve represents the time profile of the voltage drop across the solenoid drive during a coasting phase and in a state in which the fuel injector is fixed in a predetermined position.
Wenn der Injektor, zum Beispiel durch mechanisches Klemmen, in einer vorbestimmten Stellung fixiert ist, wird sich durch die veränderten induktiven Einflüsse der Stromverlauf (Referenz-Stromverlauf) ebenfalls ändern. Es ist somit möglich, den Zeitpunkt eines vorbestimmten Öffnungszustandes durch Analyse des Differenzverlaufs (der Differenz zwischen dem erfassten zeitlichen Stromverlauf und dem Referenz-Stromverlauf) zu ermitteln.If the injector is fixed in a predetermined position, for example by mechanical clamping, the change in the course of the current (reference current profile) will also change as a result of the changed inductive influences. It is thus possible to determine the time of a predetermined opening state by analyzing the difference curve (the difference between the detected temporal current profile and the reference current profile).
Der Referenz-Stromverlauf kann durch im Labor durchgeführte Messungen für einen einzigen Kraftstoffinjektor ermittelt werden. Alternativ kann der Referenz-Stromverlauf als Durchschnitt von Messungen für mehrere Kraftstoffinjektoren ermittelt werden.The reference current waveform can be determined by laboratory measurements for a single fuel injector. Alternatively, the reference current waveform may be determined as the average of measurements for multiple fuel injectors.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die vorbestimmte Stellung eine ganz offene oder geschlossene Stellung.According to a further embodiment of the invention, the predetermined position is a fully open or closed position.
Wenn die vorbestimmte Stellung die ganz offene Stellung ist, in welcher die Ankerposition in einer Stellung mit minimalen Luftspalt (zwischen Anker und Anschlagfläche) fixiert ist, dann weist die Stromkurve (das heißt, der Referenz-Stromverlauf) des Kraftstoffinjektors ein zeitliches Verhalten mit von Beginn der Bestromung höherem induktiven Verhalten auf, da der Magnetkreis von Anfang an kleinere magnetische Widerstände aufweist.If the predetermined position is the fully open position in which the armature position is fixed in a minimum air gap position (between armature and abutment surface), then the current curve (ie, the reference current path) of the fuel injector will have a temporal behavior from the beginning the energization of higher inductive behavior, since the magnetic circuit from the beginning has smaller magnetic resistances.
Wenn die vorbestimmte Stellung die geschlossene Stellung ist, in welcher die Ankerposition in einer Stellung mit maximalen Luftspalt (zwischen Anker und Anschlagfläche) fixiert ist, dann weist die Stromkurve (das heißt, der Referenz-Stromverlauf) des Kraftstoffinjektors ein zeitliches Verhalten mit geringerem induktiven Verhalten auf, da der Magnetkreis von Beginn der normalerweise möglichen Ankerbewegung an höhere magnetische Widerstände aufweist.If the predetermined position is the closed position in which the armature position is fixed in a position with maximum air gap (between armature and abutment surface), then the current curve (that is, the reference current path) of the fuel injector exhibits a temporal behavior with less inductive behavior because the magnetic circuit has higher magnetic resistances from the beginning of the normally possible armature movement.
Durch Ermitteln der Zeitpunkte, zu denen der Differenzverlauf ein Extremum aufweist, kann nun in beiden Fällen der Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors bestimmt werden. Durch Vergleichen des ermittelten Zeitpunkts mit einem vorgegebenen Zeitpunkt, das heißt einem Zeitpunkt, zu dem der vorbestimmten Öffnungszustand idealerweise erreicht werden soll, können Abweichungen von einem idealen Öffnungsverlaufs des Kraftstoffinjektors festgestellt und gegebenenfalls kompensiert werden.By determining the times at which the difference curve has an extreme, the time of the predetermined opening state of the fuel injector can now be determined in both cases. By comparing the determined time with a predetermined time, that is, a time at which the predetermined opening state should ideally be achieved, deviations from an ideal opening course of the fuel injector can be detected and optionally compensated.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Ermitteln des Zeitpunktes des vorbestimmten Öffnungszustands eine mathematische Analyse des erfassten zeitlichen Verlaufs des Spannungsabfalls über den Magnetspulenantrieb auf.According to a further exemplary embodiment of the invention, the determination of the time of the predetermined opening state comprises a mathematical analysis of the detected time profile of the voltage drop across the solenoid drive.
Die mathematische Analyse mag insbesondere durch numerische Verfahren durchgeführt werden. The mathematical analysis may be carried out in particular by numerical methods.
Die mathematische Analyse mag zum Beispiel dazu dienen, bestimmte Muster oder Zustände im erfassten zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls zu erkennen und die entsprechenden Zeitpunkte zu ermitteln.The mathematical analysis may serve, for example, to recognize certain patterns or states in the recorded time course of the voltage drop and to determine the corresponding points in time.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die mathematische Analyse ein Zeitpunkt ermittelt, zu welchem der erfasste zeitliche Verlauf und/oder eine Ableitung dessen ein Extremum aufweist.According to a further embodiment of the invention, a time is determined by the mathematical analysis, to which the detected time course and / or a derivative of which has an extremum.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf: (a) Bestimmen eines weiteren Differenzverlaufs basierend auf dem erfassten zeitlichen Verlauf der Spannung und einem weiteren Referenz-Spannungsverlauf, und (b) Ermitteln eines weiteren Zeitpunkts, zu dem der weitere Differenzverlauf ein Extremum aufweist und/oder zu dem eine vorbestimmte Korrelation zwischen dem Differenzverlauf und dem weiteren Differenzverlauf besteht.According to a further exemplary embodiment of the invention, the method further comprises: (a) determining a further difference curve based on the detected time profile of the voltage and a further reference voltage curve, and (b) determining a further time point at which the further difference curve is an extreme and / or to which there is a predetermined correlation between the difference curve and the further difference curve.
In diesem Ausführungsbeispiel kann der Referenz-Spannungsverlauf insbesondere der ganz offenen Stellung des Kraftstoffinjektors entsprechen und der weitere Referenz-Spannungsverlauf kann insbesondere der geschlossenen Stellung des Kraftstoffinjektors entsprechen. Alternativ kann der Referenz-Spannungsverlauf der geschlossenen Stellung des Kraftstoffinjektors entsprechen und der weitere Referenz-Spannungsverlauf kann der ganz offenen Stellung des Kraftstoffinjektors entsprechen.In this embodiment, the reference voltage curve may correspond in particular to the fully open position of the fuel injector and the further reference voltage curve may in particular correspond to the closed position of the fuel injector. Alternatively, the reference voltage waveform may correspond to the closed position of the fuel injector and the further reference voltage waveform may correspond to the fully open position of the fuel injector.
In diesem Ausführungsbeispiel kann eine Korrelation zwischen dem Differenzverlauf und dem weiteren Differenzverlauf insbesondere dann bestehen, wenn die beiden Differenzverläufe zu einem in Wesentlichen gleichen Zeitpunkt ein Extremum aufweisen. Zum Beispiel besteht eine solche Korrelation, wenn die beiden Differenzverläufe zum gleichen Zeitpunkt ein lokales oder globales Maximum oder Minimum aufweisen, oder wenn zum gleichen Zeitpunkt einer der Differenzverläufe ein Maximum und der anderen Differenzverlauf ein Minimum aufweist.In this exemplary embodiment, a correlation between the difference curve and the further difference curve can exist, in particular, if the two difference curves have an extreme at a substantially identical point in time. For example, such a correlation exists if the two difference curves have a local or global maximum or minimum at the same time, or if at the same time one of the difference curves has a maximum and the other difference curve has a minimum.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der ermittelte Zeitpunkt des vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors ein Anfangs- oder Endzeitpunkts eines Öffnungsvorgangs des Kraftstoffinjektors.According to another embodiment of the invention, the detected timing of the predetermined opening state of the fuel injector is a start or end timing of an opening operation of the fuel injector.
In diesem Dokument bezeichnet „Öffnungsvorgang des Kraftstoffinjektors“ insbesondere einen Verlauf, der zu dem Zeitpunkt beginnt, wo der geschlossene Kraftstoffinjektor wegen des durch den Spulenantrieb fließenden Stromes fängt an sich zu öffnen, und zu dem Zeitpunkt endet, wo der Kraftstoffinjektor voll geöffnet worden ist.Specifically, in this document, "fuel injector opening operation" means a course starting at the time when the closed fuel injector starts opening due to the current flowing through the coil drive and ends at the time when the fuel injector has been fully opened.
Durch Ermitteln des Anfangszeitpunkts und des Endzeitpunkts des Öffnungsvorgangs kann festgestellt werden, ob der Öffnungsvorgang so verläuft, wie es vorgesehen ist. Sollte dies nicht der Fall sein, zum Beispiel wegen toleranzbedingter Abweichungen in elektrischen, magnetischen, mechanischen und hydraulischen Parameter des Kraftstoffinjektors, kann der Verlauf kompensiert werden, um eine Abweichung von der vorgesehenen Einspritzmenge zu vermeiden.By determining the start time and the end time of the opening operation, it can be determined whether the opening operation is as it is intended. If this is not the case, for example due to tolerance-related deviations in electrical, magnetic, mechanical and hydraulic parameters of the fuel injector, the course can be compensated in order to avoid a deviation from the intended injection quantity.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ansteuern eines einen Spulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebenen Verfahren weist auf: (a) Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes des Kraftstoffinjektors durch Anwendung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele, (b) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ermittelten Zeitpunkt und einem Referenz-Zeitpunkt, und (c) Ansteuern des Kraftstoffinjektors, wobei der Spulenantrieb mit einem Spannungspuls beaufschlagt wird, dessen Anfangszeit und/oder Zeitdauer basierend auf der bestimmten Differenz festgelegt wird.According to a second aspect of the invention, a method for driving a coil injector having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle is described. The described method comprises: (a) determining the timing of a predetermined opening state of the fuel injector by using the method according to the first aspect or one of the above embodiments, (b) determining a difference between the detected timing and a reference timing, and (c ) Driving the fuel injector, wherein the coil drive is subjected to a voltage pulse whose start time and / or time period is determined based on the determined difference.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Idee zu Grunde, dass das Ansteuern des Kraftstoffinjektors basierend auf der bestimmten Differenz zwischen dem ermittelten Zeitpunkt und einem Referenz-Zeitpunkt derart angepasst werden kann, dass Abweichungen in der Einspritzmenge minimiert werden können.The described method is based on the idea that the activation of the fuel injector can be adjusted based on the determined difference between the determined time and a reference time such that deviations in the injection quantity can be minimized.
In diesem Dokument bezeichnet „Referenz-Zeitpunkt“ insbesondere einen Zeitpunkt, bei dem der vorbestimmte Öffnungszustand des Kraftstoffinjektors im Idealfall eintreffen soll. Die bestimmte Differenz zwischen dem ermittelten Zeitpunkt und dem Referenz-Zeitpunkt stellt demzufolge ein Maß dafür dar, wie viel der Zeitpunkt des tatsächlichen Eintreffens des vorbestimmten Öffnungszustands von dem idealen bzw. gewünschten Zeitpunkt abweicht.Specifically, in this document, "reference timing" means a timing at which the predetermined opening state of the fuel injector should ideally arrive. The determined difference between the detected time and the reference time thus represents a measure of how much the time of actual arrival of the predetermined opening state deviates from the ideal or desired time.
Wird zum Beispiel festgestellt, dass der Anfang des Öffnungsvorgangs zeitlich verschoben ist, kann die Anfangszeit des Spannungspulses, mit welchem der Spulenantrieb beaufschlagt wird, entsprechend verschoben werden.If it is determined, for example, that the beginning of the opening process is shifted in time, the start time of the voltage pulse applied to the coil drive can be shifted accordingly.
Wird zum Beispiel festgestellt, dass das Ende des Öffnungsvorgangs zeitlich verschoben ist, kann die Einspritzdauer angepasst werden, um sicherzustellen, dass die vorgesehene Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Mit anderen Worten kann die Zeitdauer des Spannungspulses im Falle eines verzögerten Öffnens des Kraftstoffinjektors verlängert werden, um zu vermeiden, dass zu wenig Kraftstoff eingespritzt wird. In ähnlicher Weise kann die Zeitdauer des Spannungspulses im Falle eines frühzeitigen Öffnens des Kraftstoffinjektors verkürzt werden, um zu vermeiden, dass zu viel Kraftstoff eingespritzt wird. For example, if it is determined that the end of the opening operation is time-shifted, the injection duration may be adjusted to ensure that the intended amount of fuel is injected. In other words, the duration of the voltage pulse may be extended in the event of a delayed opening of the fuel injector in order to avoid that too little fuel is injected. Similarly, in the event of early opening of the fuel injector, the duration of the voltage pulse may be shortened to avoid injecting too much fuel.
Die oben erwähnten Korrekturen können vorteilhafterweise pulsindividuell durchgeführt werden, dass heißt für jeden einzelnen Öffnungsvorgang.The above-mentioned corrections can advantageously be carried out in a pulse-individual manner, that is to say for each individual opening process.
Die Korrekturen bzw. Zeitverschiebungen können des Weiteren physikalische Systemparameter, wie zum Beispiel Kraftstofftemperatur, Abstand zum vorherigen Einspritzvorgang usw., berücksichtigen. Dies kann zum Beispiel durch Verwendung entsprechender Vorsteuerkennlinien bzw. -Felder oder eines Modells erfolgen.The corrections may also take into account physical system parameters such as fuel temperature, distance to the previous injection event, and so forth. This can be done, for example, by using appropriate pilot control curves or fields or a model.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist auf:
- (a) eine Beaufschlagungseinheit zum Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem Spannungspuls, um einen Öffnungsvorgang des Kraftstoffinjektors einzuleiten, (b) eine Erfassungseinheit zum Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Spannungsabfalls über den Magnetspulenantrieb während einer Freilaufphase, die nach dem Beaufschlagen des Kraftstoffinjektors mit dem Spannungspuls stattfindet, und (c) eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln des Zeitpunkts des vorbestimmten Öffnungszustands basierend auf dem erfassten zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls.
- (a) an energizing unit for energizing the solenoid of the fuel injector with a voltage pulse to initiate an opening operation of the fuel injector, (B) a detection unit for detecting the time course of the voltage drop across the solenoid drive during a freewheeling phase, which takes place after the application of the fuel injector with the voltage pulse, and (c) a determining unit for determining the time of the predetermined opening state based on the detected time course of the voltage drop.
Der beschriebenen Vorrichtung liegen die gleichen Erkenntnisse zugrunde, wie oben in Verbindung mit den ersten und zweiten Aspekten beschrieben.The device described is based on the same findings as described above in connection with the first and second aspects.
Die Beaufschlagungseinheit weist zum Beispiel eine DC-DC-Wandlereinheit auf, die eine gegenüber der Batteriespannung erhöhte Boostspannung bereitstellen kann. Die Beaufschlagungseinheit wird so angesteuert, dass die Boostphase beendet wird, indem die Stromstärke des durch den Magnetspulenantrieb fließenden Stroms einen vorbestimmten Wert (Peakstrom) erreicht.The application unit has, for example, a DC-DC converter unit which can provide a boost voltage which is increased in relation to the battery voltage. The loading unit is controlled so that the boost phase is terminated by the current intensity of the current flowing through the solenoid drive reaches a predetermined value (peak current).
Die Erfassungseinheit weist in einem Ausführungsbeispiel zum Beispiel einen FADC (Fast-Analog-to-Digital-Converter) auf, der zum Erfassen des Spulenstroms des jeweils aktuell betriebenen Kraftstoffinjektors geeignet ist.For example, in one embodiment, the detection unit comprises a fast-to-analog-to-digital converter (FADC) suitable for detecting the coil current of the currently operated fuel injector.
Die Ermittlungseinheit kann vorteilhafterweise unter Verwendung von einem Mikroprozessorsystem implementiert werden, das die notwendigen mathematischen Operationen durchführen kann, um z.B. Differenzverlauf und Extremum zu bestimmen. Das System kann auch eine Speichereinheit aufweisen, die zum Speichern von Referenz-Spannungsverläufen, Vorsteuerkennlinien, Modellen usw. eingerichtet ist.The determination unit may be advantageously implemented using a microprocessor system capable of performing the necessary mathematical operations, e.g. Difference course and extremum to determine. The system may also include a memory unit configured to store reference voltage waveforms, pilot lines, models, etc.
Die Vorrichtung kann in einfacher Weise die Anfangs- und Endzeiten eines Öffnungsvorgangs ermitteln, so dass die Ansteuerung der jeweiligen Kraftstoffinjektoren derart angepasst werden kann, dass relative Einspritzmengenunterschiede minimiert werden können.The device can easily determine the start and end times of an opening operation, so that the control of the respective fuel injectors can be adjusted so that relative injection quantity differences can be minimized.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Die beschriebene Motorsteuerung ist zum Durchführen der Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet.According to a fourth aspect of the invention, an engine control system for an internal combustion engine of a motor vehicle is described. The described motor control is arranged to perform the methods according to the first or second aspect or one of the above embodiments.
Diese Motorsteuerung ermöglicht es mit einfachen und kostengünstigen Mitteln Variationen in der Einspritzmenge bei mehreren Kraftstoffinjektoren zu minimieren.This engine control makes it possible, with simple and inexpensive means, to minimize variations in the injection quantity in the case of several fuel injectors.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Ermitteln des Zeitpunkts eines vorbestimmten Öffnungszustandes eines einen Magnetspulenantrieb aufweisenden Kraftstoffinjektors für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebene Computerprogramm ist zum Durchführen der Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet, wenn es von einem µ-Controller ausgeführt wird.According to a fifth aspect of the invention, a computer program for determining the time of a predetermined opening state of a magnetic coil drive having a fuel injector for an internal combustion engine of a motor vehicle is described. The described computer program is set up for carrying out the methods according to the first or second aspect or one of the above exemplary embodiments, if it is executed by a μ-controller.
Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen. For the purposes of this document, the mention of such a computer program is synonymous with the notion of a program element, a computer program product, and / or a computer readable medium containing instructions for controlling a computer system to appropriately coordinate the operation of a system or method to achieve the effects associated with the method of the invention.
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in Assembler, JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blu-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. The computer program may be implemented as a computer-readable instruction code in any suitable programming language such as assembler, JAVA, C ++, etc. The computer program can be stored on a computer-readable storage medium (CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc, removable drive, volatile or non-volatile memory, built-in memory / processor, etc.). The instruction code may program a computer or other programmable device such as, in particular, an engine control unit of a motor vehicle to perform the desired functions. Further, the computer program may be provided in a network, such as the Internet, from where it may be downloaded by a user as needed.
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden. The invention can be implemented both by means of a computer program, i. software, as well as by means of one or more special electrical circuits, i. in hardware or in any hybrid form, i. using software components and hardware components.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören. It should be noted that embodiments of the invention have been described with reference to different subject matters. In particular, some embodiments of the invention are described with method claims and other embodiments of the invention with apparatus claims. However, it will be apparent to those skilled in the art upon reading this application that, unless explicitly stated otherwise, in addition to a combination of features associated with a type of subject matter, any combination of Characteristics is possible that belong to different types of invention objects.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform. Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following exemplary description of a preferred embodiment.
Die
Die
Die
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.It should be noted that the embodiment described below represents only a limited selection of possible embodiments of the invention.
Die
Wenn die Transistoren Tbat und TLS geöffnet sind, wird der Kraftstoffinjektor
Wenn die Transistoren Tboost und TLS geöffnet sind, wird der Kraftstoffinjektor
Wenn nur der Transistor TLS geöffnet ist, zum Beispiel nach Ende der Boostphase, läuft ein Strom entlang des Pfads
Die
Die
Im Schritt
Im Ergebnis kann in einfacher und kostengünstiger Art und Weise erreicht werden, dass jeder Kraftstoffinjektor mit großer Genauigkeit die vorgegebene Einspritzmenge pro Einspritzvorgang liefert, so dass keine oder nur sehr geringe relative Mengenunterschiede zwischen den Injektoren vorkommen können.As a result, it can be achieved in a simple and cost-effective manner that each fuel injector delivers the predetermined injection quantity per injection process with great accuracy, so that no or only very small relative differences in quantity can occur between the injectors.
Die notwendige Kompensation erfolgt in einfacher Weise durch Verschiebung der Einschaltung der Boostspannung und/oder Verlängerung oder Verkürzung der Einspritzdauer. Demzufolge werden an sich keine Änderungen in den Stromprofilen während des Öffnungsvorgangs benötigt.The necessary compensation takes place in a simple manner by shifting the activation of the boost voltage and / or lengthening or shortening the injection duration. As a result, no changes in the current profiles are required per se during the opening process.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Schaltbild circuit diagram
- 1212
- Kraftstoffinjektor fuel injector
- 1414
- Strompfad (Batterie) Rung path (battery)
- 1616
- Strompfad (Boostphase) Current path (boost phase)
- 1818
- Strompfad (Freilaufphase) Current path (free-running phase)
- VbatVbat
- Batteriespannung battery voltage
- DbatDBAT
- Diode diode
- TbatTbat
- Transistor transistor
- Vboostvboost
- Boostspannung boost voltage
- TboostTBOOST
- Transistor transistor
- DboostDboost
- Diode diode
- DGNDDGND
- Diode diode
- HSHS
- Anschluss connection
- LSLS
- Anschluss connection
- TLSTLS
- Transistor transistor
- RSHUNTRSHUNT
- Shunt-Widerstand Shunt resistor
- 2020
- Abbildung Illustration
- 2222
- Stromstärke amperage
- 2424
- Spannung tension
- T0T0
- Zeitpunkt time
- T1T1
- Zeitpunkt time
- T2T2
- Zeitpunkt time
- T3T3
- Zeitpunkt time
- 3030
- Ablaufdiagramm flow chart
- 3232
- Verfahrensschritt step
- 3434
- Verfahrensschritt step
- 3636
- Verfahrensschritt step
Claims (10)
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-
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