DE102016219189B4 - Determining a solenoid valve opening time - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bestimmen eines Öffnungszeitpunktes (tö), bei dem ein eine Spule (41) aufweisendes Magnetventil eines Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors (37) vollständig öffnet, wobei das Verfahren aufweist:in einer Phase (B) eines Öffnungsvorganges, Anlegen einer vorgegebenen Spannung (21) an Anschlüsse der Spule (41) entsprechend einer Taktung, um einen vorgegebenen Strom (19) durch die Spule (41) des Magnetventils (37) zu regeln;Bestimmen eines Zeitpunktes (tw) eines Taktungswechsels, bei dem die Taktung von einer ersten Taktung (Δt1, Δt2) zu einer zweiten Taktung (Δt) wechselt; undBestimmten des Öffnungszeitpunktes (tö) basierend auf dem Zeitpunkt (tw) des Taktungswechsels, wobei der Öffnungszeitpunkt (tö) als Summe des Zeitpunktes des Taktungswechsels (tw) und eines festen Zeitintervalls (Δtf) bestimmt wird.Method for determining an opening time (tö) at which a solenoid valve, having a coil (41), of a fuel injection system of an internal combustion engine (37) opens completely, the method comprising:in a phase (B) of an opening process, applying a predetermined voltage (21) to terminals of the coil (41) according to a timing to regulate a predetermined current (19) through the coil (41) of the solenoid valve (37);determining a point in time (tw) of a timing change at which the timing changes from a first timing ( Δt1, Δt2) changes to a second timing (Δt); anddetermining the opening time (tö) based on the time (tw) of the clock change, the opening time (tö) being determined as the sum of the time of the clock change (tw) and a fixed time interval (Δtf).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Öffnungszeitpunktes eines Magnetventils, ein Verfahren zum Betreiben eines eine Spule aufweisenden Magnetventils zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, sowie ein Motorsteuergerät, welches ausgebildet ist eines der vorangehenden Verfahren auszuführen.The present invention relates to a method for determining an opening time of a solenoid valve, a method for operating a solenoid valve having a coil for injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and an engine control unit which is designed to carry out one of the preceding methods.
Die Zumessung und Zuführung von Kraftstoff durch Kraftstoffeinspritzsysteme in Verbrennungsmotoren zur Erzeugung eines definierten Kraftstoff-Luft-Gemisches kann vielfältigen Ursachen von Toleranzen unterliegen. Wird für die Kraftstoffeinspritzung ein Ventil mit Elektromagnetantrieb benutzt, spricht man von einem Magnetventil.The metering and delivery of fuel through fuel injection systems in internal combustion engines to generate a defined fuel-air mixture can be subject to a variety of causes of tolerances. If a valve with an electromagnetic drive is used for fuel injection, it is called a solenoid valve.
Ein wesentlicher Beitrag zur Gesamttoleranz der eingespritzten Kraftstoffmasse kann auf der Abweichung der tatsächlichen Einspritzdauer des Einspritzventils von der nominalen Einspritzdauer bei einer definierten elektrischen Ansteuerdauer des Ventilantriebs basieren. Die Gesamteinspritzdauer des Einspritzventils kann von den folgenden Größen abhängig sein:
- - Gesamtansteuerdauer des Ventilantriebs
- - Toleranz-behaftete Dauer des Verzuges beim Öffnen des Ventils (Reaktionszeit des Ventils zwischen Ansteuerbeginn und messbarem Beginn der Kraftstoffzumessung)
- - Toleranz-behaftete Dauer des Verzuges beim Schließen des Ventils (Reaktionszeit des Ventils zwischen Ansteuerende und messbarem Ende der Kraftstoffzumessung)
- - Total activation time of the valve drive
- - Tolerance-related duration of the delay when opening the valve (reaction time of the valve between the start of control and the measurable start of fuel metering)
- - Tolerance-related duration of the delay when closing the valve (reaction time of the valve between the end of the control and the measurable end of the fuel metering)
Produktions- und betriebsbedingte Toleranzen der Komponenten eines Einspritzsystems können die Abweichung der tatsächlichen Gesamteinspritzdauer von der erwarteten (nominalen) Gesamteinspritzdauer und somit die tatsächlich zur Verbrennungsluft zugemessene Kraftstoffmenge bzw. Kraftstoffmasse beeinflussen. Die Kenntnis der Ventil-individuellen Gesamteinspritzdauer eröffnet die Möglichkeit einer Regelung auf einen Zielwert und damit eine Verringerung des Einflusses der Komponententoleranzen auf die Einspritzmassengenauigkeit. Dazu ist die Information über die tatsächliche Dauer der einzelnen oben genannten Teile der Gesamteinspritzdauer notwendig. Dabei kann die Bestimmung und Regelung der Gesamtansteuerdauer des Ventilantriebs und/oder der Dauer des Verzuges beim Schließen des Ventils konventionell zur Regelung von Einspritzventilen herangezogen werden.Production and operation-related tolerances of the components of an injection system can affect the deviation of the actual total injection duration from the expected (nominal) total injection duration and thus the fuel quantity or fuel mass actually metered into the combustion air. Knowing the valve-specific total injection duration opens up the possibility of controlling to a target value and thus reducing the influence of component tolerances on the injection mass accuracy. This requires information about the actual duration of the individual parts of the total injection duration mentioned above. The determination and control of the total control duration of the valve drive and/or the duration of the delay when closing the valve can be used conventionally for controlling injectors.
Zur Bestimmung und Regelung der Dauer des Verzuges beim Öffnen des Ventils gibt es konventionelle Lösungsansätze, die entweder die notwendige Genauigkeit nicht erreichen, um die Kraftstoffmassentoleranz signifikant zu reduzieren oder bei alleiniger Anwendung nicht ausreichend robust gegenüber Fehlregelungen sind, oder bei ausreichender Genauigkeit und Robustheit durch eine alternative Methode zur Bestimmung der Dauer des Verzuges beim Öffnen des Ventils aufgrund gesetzlicher Bestimmungen überwacht werden müssen.There are conventional solutions for determining and controlling the duration of the delay when opening the valve, which either do not achieve the necessary accuracy to significantly reduce the fuel mass tolerance or are not sufficiently robust against incorrect control when used alone, or with sufficient accuracy and robustness through a alternative method for determining the duration of the delay when opening the valve must be monitored due to legal regulations.
Die Druckschrift
In der
Die
Es ist beobachtet worden, dass herkömmliche Verfahren und Systeme zum Bestimmen eines Öffnungszeitpunktes eines Magnetventils nicht in allen Situationen und unter allen Bedingungen zuverlässige und genaue Werte über den Öffnungszeitpunkt liefern.It has been observed that conventional methods and systems for determining an opening time of a solenoid valve do not provide reliable and accurate values of the opening time in all situations and under all conditions.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen eines Öffnungszeitpunktes, bei dem ein eine Spule aufweisendes Magnetventil vollständig öffnet, ein Verfahren zum Betreiben eines eine Spule aufweisenden Magnetventils zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, sowie ein Motorsteuergerät bereitzustellen, wobei ein Öffnungszeitpunkt eines Magnetventils zuverlässig und mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann, insbesondere unter der Bedingung, dass das Magnetventil unter hohem Druck öffnen muss. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern bzw. Betreiben eines Magnetventils zum Einspritzen von Kraftstoff bereitzustellen, in welchem mittels eines Betreibens des Magnetventils eine Sollkraftstoffmenge mit höherer Zuverlässigkeit in einen Brennraum eines Zylinders eingespritzt werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a method for determining an opening time at which a solenoid valve having a coil opens completely, a method for operating a solenoid valve having a coil for injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and an engine control unit. wherein an opening time of a magnetic valve can be determined reliably and with sufficient accuracy, in particular under the condition that the magnetic valve has to open under high pressure. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for controlling or operating a solenoid valve for injecting fuel, in which a target quantity of fuel can be injected with higher reliability into a combustion chamber of a cylinder by operating the solenoid valve.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche spezifizieren besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.The object is solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims specify particular embodiments of the present invention.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bereitgestellt ein Verfahren zum Bestimmen eines Öffnungszeitpunktes, bei dem ein eine Spule aufweisendes Magnetventil vollständig öffnet, wobei das Verfahren aufweist, in einer Phase eines Öffnungsvorganges, Anlegen einer vorgegebenen Spannung an Anschlüsse der Spule entsprechend einer Taktung, um einen vorgegebenen Strom durch die Spule des Magnetventils zu regeln, Bestimmen eines Zeitpunktes eines Taktungswechsels, bei dem die Taktung von einer ersten Taktung zu einer zweiten Taktung wechselt, und Bestimmen des Öffnungszeitpunktes basierend auf dem Zeitpunkt des Taktungswechsels.According to one embodiment of the present invention, a method is provided for determining an opening time at which a solenoid valve having a coil opens completely, the method having, in a phase of an opening process, applying a predetermined voltage to terminals of the coil according to a clocking in order to to regulate a predetermined current through the coil of the solenoid valve, determining a point in time of a clock change at which the clock changes from a first clock to a second clock, and determining the opening point in time based on the time of the clock change.
Das Verfahren kann z.B. von einem Motorsteuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Das Verfahren kann in Hardware und/oder Software implementiert sein. Insbesondere kann das Verfahren zumindest teilweise durch ein Computerprogramm implementiert werden, welches in ein Motorsteuergerät geladen und von diesem ausgeführt werden kann.The method can be carried out, for example, by an engine control device according to an embodiment of the present invention. The method can be implemented in hardware and/or software. In particular, the method can be implemented at least partially by a computer program that can be loaded into an engine control unit and executed by it.
Bei dem Öffnungszeitpunkt ist ein maximaler Durchfluss durch die entsprechende Öffnung des Magnetventils ermöglicht. Der Öffnungszeitpunkt entspricht demjenigen Zeitpunkt, bei welchem der maximale Durchfluss durch das Magnetventil erstmalig (für den betrachteten Öffnungsvorgang) erreicht wird.At the opening time, a maximum flow through the corresponding opening of the solenoid valve is made possible. The opening time corresponds to the time at which the maximum flow through the solenoid valve is reached for the first time (for the opening process under consideration).
Das Magnetventil kann eine Spule aufweisen, welche in einem Zentrum einen Anker axial bewegen kann, wenn die Spule bestromt wird. An dem Anker kann eine Nadel befestigt sein, die insbesondere ein sphärisch ausgebildetes Ende aufweist, welches eine Öffnung zu verschließen in der Lage ist bzw. die Öffnung zum Durchfluss von Kraftstoff freigeben kann, wenn die Spule bestromt ist, so dass sich der Anker entlang einer axialen Richtung der Spule bewegt. Das Magnetventil kann insbesondere ausgebildet sein, unter hohem Druck (des Kraftstoffes) zu öffnen. Dabei kann z.B. der Druck des Kraftstoffes (gegen welchen das sphärische Ende der Nadel geöffnet wird) zwischen 300 bar und 435 bar liegen. Zum Öffnen kann das Magnetventil insbesondere gegen den Druck des Kraftstoffs und die Kraft einer Feder geöffnet werden bzw. diesen Kräften entgegenwirken.The solenoid valve can have a coil which can move an armature axially in a center when the coil is energized. A needle can be attached to the armature, which in particular has a spherical end which is able to close an opening or can open the opening for the flow of fuel when the coil is energized, so that the armature moves along a moves in the axial direction of the coil. The solenoid valve can in particular be designed to open under high pressure (of the fuel). The pressure of the fuel (against which the spherical end of the needle is opened) can be between 300 bar and 435 bar. To open, the solenoid valve can be opened in particular against the pressure of the fuel and the force of a spring or can counteract these forces.
Das Verfahren ist auf einen Öffnungsvorgang des Magnetventils gerichtet, wobei von einem geschlossenen Zustand des Ventils ausgegangen wird, und die Nadel in Richtung einer Öffnung des Ventils durch Aktuierung der Spule bewegt wird. Der Öffnungsvorgang kann mehrere Phasen, etwa eine erste Phase A, eine zweite Phase B und eine dritte Phase C umfassen. Die Phase, die zunächst betrachtet wird, um den Öffnungszeit zu bestimmen, kann der Phase B entsprechen.The method is directed to an opening operation of the solenoid valve, starting from a closed state of the valve and moving the needle in the direction of opening the valve by actuating the coil. The opening process may include several phases, such as a first A phase, a second B phase and a third C phase. The phase considered first to determine the opening time may correspond to phase B.
Die vorgegebene Spannung kann für eine bestimmte Zeit an die Spule angelegt werden und daraufhin für eine bestimmte andere Zeit von den Anschlüssen der Spule getrennt werden. Damit kann die Spule gemäß einem zeitlichen Spannungsmuster bzw. einem zeitlichen Spannungsverlauf mit einer Spannung beaufschlagt werden, wodurch sich ein bestimmter Strom durch die Spule einstellt, welcher derart bemessen ist, dass der vorgegebene Strom erreicht wird (insbesondere sodass der tatsächliche Strom nur wenig nach oben oder unten von dem vorgegebenen Strom abweicht) . Der vorgegebene Strom kann somit als ein Regelziel in dieser Phase aufgefasst werden. Hierbei ist nicht ausgeschlossen, dass der tatsächlich durch die Spule fließende Strom eine Abweichung (nach oben oder nach unten) von dem vorgegebenen Strom aufweist. Der tatsächlich durch diese Spule fließende Strom kann somit leicht um den vorgegebenen Strom herum schwanken, wobei Amplitude und Oszillationsfrequenz durch die Art der Regelung beeinflusst werden kann.The predetermined voltage can be applied to the coil for a specified time and then removed from the terminals of the coil for a specified different time. In this way, the coil can be subjected to a voltage according to a temporal voltage pattern or a temporal voltage curve, whereby a certain current through the coil is set, which is dimensioned in such a way that the specified current is reached (in particular so that the actual current only increases slightly or below deviates from the specified current) . The specified current can thus be understood as a control target in this phase. It cannot be ruled out that the current actually flowing through the coil deviates (up or down) from the specified current. The current actually flowing through this coil can therefore easily be around the specified current fluctuate, whereby amplitude and oscillation frequency can be influenced by the type of control.
Das An- und Abschalten der Spannung bzw. der vorgegebenen Spannung kann als eine Taktung bezeichnet werden. Die Taktung kann sich innerhalb der Phase ändern (hinsichtlich der Dauern der An- bzw. Abschaltung) und die Änderung der Taktung wird gemäß dieser Ausführungsform detektiert und zur Bestimmung des Öffnungszeitpunktes verwendet. Die erste Taktung kann z.B. durch eine erste Periode bzw. Anschaltdauer (n) (Zeitdauer, für die die vorgegebene Spannung ohne Unterbrechung an die Spule angelegt wird) und/oder Abschaltdauer(n) (Zeitperiode, für die keine Spannung an die Anschlüsse der Spule angelegt ist) charakterisiert sein. Die Taktung kann sich innerhalb der Phase ändern, um das Regelziel, den vorgegebenen Strom zu erreichen, zu gewährleisten.Switching the voltage or the specified voltage on and off can be referred to as clocking. The clocking can change within the phase (in terms of the durations of switching on and off) and the change in clocking is detected according to this embodiment and used to determine the opening time. The first clocking can e.g. by a first period or switch-on time(s) (time period for which the specified voltage is applied to the coil without interruption) and/or switch-off time(s) (time period for which no voltage is applied to the terminals of the coil created) be characterized. The clocking can change within the phase in order to ensure the control goal of achieving the specified current.
Der Taktungswechsel kann dadurch verursacht sein, dass sich die Nadel des Magnetventils im Verlauf der ersten Phase des Öffnungsvorgangs bewegt, so dass es sich zu verschiedenen Zeitpunkten während der Phase des Öffnungsvorganges an verschiedenen Positionen befindet. Auch kann sich während des Öffnungsvorganges ein in einer vorgelagerten Phase aufgebautes Magnetfeld verändern, insbesondere abbauen. Das Detektieren des Zeitpunkts des Taktungswechsels kann somit mit der Verfahrposition der Nadel zeitlich korrelieren.The timing change can be caused by the fact that the needle of the solenoid valve moves during the first phase of the opening process, so that it is in different positions at different times during the phase of the opening process. A magnetic field built up in a preceding phase can also change, in particular diminish, during the opening process. The detection of the point in time of the timing change can thus correlate in time with the traversing position of the needle.
Ein erfinderischer Gedanke des Verfahrens liegt darin, den Zeitpunkt der beschriebenen Abweichung der Schaltdauer durch Messung der Schaltdauer und Schaltzeitpunkte zu erkennen und als Regelgröße bzw. zu Plausibilisierungs- oder Diagnosezwecken zu benutzen.An inventive idea of the method lies in recognizing the point in time of the described deviation in the switching duration by measuring the switching duration and switching times and using it as a controlled variable or for plausibility or diagnostic purposes.
Die Änderung der Taktung kann auch durch eine Änderung der elektromagnetischen Eigenschaften des Spulenantriebs beim Öffnen des Ventils hervorgerufen sein.The change in clocking can also be caused by a change in the electromagnetic properties of the coil drive when the valve opens.
Der Öffnungszeitpunkt wird als eine Summe des Zeitpunktes des Taktungswechsels und eines festen Zeitintervalls bestimmt. Aus Versuchsreihen ist beobachtet worden, dass der Öffnungszeitpunkt, wie er etwa durch die Bestimmung der Durchflussrate bestimmt sein kann, um ein festes Zeitintervall zeitlich nach dem Zeitpunkt des Taktungswechsels liegt. Diese zeitliche Verschiebung des Öffnungszeitpunktes von dem bestimmten Zeitpunkt des Taktungswechsels kann für weitere, spätere Öffnungsvorgänge unverändert sein. Das feste Zeitintervall kann jedoch spezifisch für den verwendeten Magnetventiltyp sein. Somit können zwei verschiedene Magnetventiltypen zwei verschiedene feste Zeitintervalle aufweisen. Damit kann eine Bestimmung des Öffnungszeitpunktes auf einfache Weise erreicht werden.The opening time is determined as a sum of the time of the timing change and a fixed time interval. It has been observed from test series that the opening time, as it can be determined by determining the flow rate, is a fixed time interval after the time of the timing change. This time shift of the opening time from the specific time of the timing change can remain unchanged for further, later opening processes. However, the fixed time interval may be specific to the type of solenoid valve used. Thus, two different types of solenoid valve can have two different fixed time intervals. In this way, the opening time can be determined in a simple manner.
Das Bestimmen des Zeitpunktes des Taktungswechsels kann dabei die folgenden Schritte aufweisen:
- Erfassen von Anschalt- und Abschaltzeitpunkten der Spannung;
- Bestimmen von Zeitdifferenzen jeweils zwischen einem Anschaltzeitpunkt und einem ersten Abschaltzeitpunkt nach dem Anschaltzeitpunkt;
- Vergleichen mindestens einer ersten Zeitdifferenz der Zeitdifferenzen mit mindestens einer darauffolgenden zweiten Zeitdifferenz der Zeitdifferenzen; und
- Bestimmen desjenigen Abschaltzeitpunktes als den Zeitpunkt des Taktungswechsels, bei dem die relative Abweichung der zugehörigen ersten Zeitdifferenz von dem Durchschnitt der zweiten Zeitdifferenzen einen vorgebbaren Wert übersteigt; oder
- Bestimmen desjenigen Anschaltzeitpunktes als den Zeitpunkt des Taktungswechsels, bei dem die relative Abweichung der zugehörigen zweiten Zeitdifferenz von dem Durchschnitt der ersten Zeitdifferenzen einen vorgebbaren Wert übersteigt.
Z.B. kann das Verfahren aufweisen: Bestimmen desjenigen Abschaltzeitpunktes als den Zeitpunkt des Taktungswechsels, für den die zugehörige erste Zeitdifferenz (oder ein Durchschnitt mehrerer solcher ersten Zeitdifferenzen) größer als zwischen 130 % und 200 %, insbesondere größer als zwischen 150 % und 180 %, der zweiten Zeitdifferenz (oder ein Durchschnitt mehrerer solcher zweiten Zeitdifferenzen) ist; oder Bestimmen desjenigen Anschaltzeitpunktes als den Zeitpunkt des Taktungswechsels, für den die zugehörige zweite Zeitdifferenz (oder ein Durchschnitt mehrerer solcher zweiten Zeitdifferenzen) kleiner als zwischen 50 % und 80 %, insbesondere kleiner als zwischen 60 % und 70 %, der ersten Zeitdifferenz (oder ein Durchschnitt mehrerer solcher ersten Zeitdifferenzen) ist. Andere Vergleichsverfahren sind möglich.The determination of the point in time of the timing change can have the following steps:
- detecting turn-on and turn-off times of the voltage;
- Determining time differences in each case between a switch-on time and a first switch-off time after the switch-on time;
- comparing at least a first time difference of the time differences with at least a subsequent second time difference of the time differences; and
- determining that switch-off time as the time of the clock change at which the relative deviation of the associated first time difference from the average of the second time differences exceeds a predefinable value; or
- Determining that switch-on time as the time of the timing change at which the relative deviation of the associated second time difference from the average of the first time differences exceeds a predefinable value.
For example, the method can include: Determining that switch-off time as the time of the clock change for which the associated first time difference (or an average of several such first time differences) is greater than between 130% and 200%, in particular greater than between 150% and 180% second time difference (or an average of several such second time differences); or determining that switch-on time as the time of the clock change for which the associated second time difference (or an average of a plurality of such second time differences) is less than between 50% and 80%, in particular less than between 60% and 70%, of the first time difference (or a average of several such first time differences). Other comparison methods are possible.
Der Anschaltzeitpunkt der Spannung kann als der Zeitpunkt aufgefasst werden, bei dem die vorgegebene Spannung (z.B. die Batteriespannung eines Fahrzeuges) an die Anschlüsse der Spule angelegt wird. Der Abschaltzeitpunkt der Spannung kann als der Zeitpunkt aufgefasst werden, bei dem die Anschlüsse der Spule von der Spannungsversorgung, welche die vorgegebene Spannung bereitstellt, elektrisch getrennt werden. Es kann eine Mehrzahl von Anschalt- und Abschaltzeitpunkten innerhalb der Phase des Öffnungsvorganges erfasst werden. Das Erfassen kann entweder ein Messen dieser Anschalt- und Abschaltzeitpunkte umfassen oder z.B. ein Registrieren von Steuersignalen einer Regelung, welche derartige Anschalt- und Abschaltsignale ausgibt, um den vorgegebenen Strom zu erreichen.The switch-on time of the voltage can be understood as the time at which the specified voltage (eg the battery voltage of a vehicle) is applied to the terminals of the coil. The time at which the voltage is switched off can be understood as the point in time at which the connections of the coil are electrically separated from the voltage supply, which provides the specified voltage. A plurality of switch-on and switch-off times within the phase of the opening process can be detected become. The detection can either include measuring these switch-on and switch-off times or, for example, registering control signals from a regulator which outputs switch-on and switch-off signals of this type in order to achieve the specified current.
Die bestimmten Zeitdifferenzen können Zeitdauern repräsentieren, für die die vorgegebene Spannung ohne Unterbrechung an die Anschlüsse der Spule angelegt ist. Ferner können weitere oder andere Zeitdifferenzen bestimmt werden, welche die Zeitdauer (n) repräsentieren können, für die die vorgegebene Spannung von den Anschlüssen der Spule getrennt ist. Auch diese anderen Zeitdifferenzen können daraufhin analysiert werden, ob sie sich zeitlich ändern. Auch eine Änderung dieser anderen Zeitdifferenzen kann auf einen Taktungswechsel hinweisen und somit auch einen Zeitpunkt eines Taktungswechsels anzeigen.The time differences determined may represent lengths of time that the predetermined voltage is applied across the terminals of the coil without interruption. Furthermore, further or different time differences can be determined, which can represent the length of time (n) for which the predetermined voltage is disconnected from the terminals of the coil. These other time differences can also be analyzed to determine whether they change over time. A change in these other time differences can also indicate a timing change and thus also indicate a timing change.
Die erste Zeitdifferenz kann somit eine erste Anschaltzeitdauer und die zweite Zeitdifferenz kann eine zweite Anschaltzeitdauer repräsentieren, welche (nach zwischenzeitlicher Abschaltung) die erste weitere Anschaltdauer nach der ersten Anschaltdauer repräsentieren kann. Falls mehr als eine erste Zeitdifferenz betrachtet werden, können mehrere erste Zeitdifferenzen auch gemittelt werden, sofern die ersten Zeitdifferenzen sich nicht zu stark unterscheiden, etwa nicht mehr als 20% unterscheiden. Auch können, wenn mehr als eine zweite Zeitdifferenz betrachtet wird, mehrere zweite Zeitdifferenzen gemittelt werden, etwa wenn die mehreren zweiten Zeitdifferenzen sich nicht mehr als 20% unterscheiden. Wenn die erste (z.B. gemittelte) Zeitdifferenz größer als zwischen 130% und 200% der (z.B. gemittelten) zweiten Zeitdifferenz ist, so wird das Magnetventil zunächst mit einer längeren Anschaltzeitdauer getaktet und danach mit einer geringeren Anschaltzeitdauer getaktet. Damit können der Taktungswechsel und auch der Zeitpunkt des Taktungswechsels auf einfache Weise bestimmt werden.The first time difference can thus represent a first switch-on period and the second time difference can represent a second switch-on period, which (after being switched off in the meantime) can represent the first further switch-on period after the first switch-on period. If more than one first time difference is considered, a number of first time differences can also be averaged, provided the first time differences do not differ too much, for example by no more than 20%. Also, when more than one second time difference is considered, multiple second time differences can be averaged, such as when the multiple second time differences do not differ by more than 20%. If the first (e.g. averaged) time difference is greater than between 130% and 200% of the (e.g. averaged) second time difference, the solenoid valve is first clocked with a longer switch-on time and then clocked with a shorter switch-on time. In this way, the timing change and also the point in time of the timing change can be determined in a simple manner.
Die zweite Zeitdifferenz kann einer Standard-Anschaltperiode bzw. Standard-Anschaltdauer (welche wiederholt angewendet wird) entsprechen, wie durch den vorgegebenen Strom, den Widerstand der Spule und die vorgegebene Spannung bestimmt sein kann. Somit kann gezielt nach der Standard-Anschaltperiode in dem Spannungsmuster gesucht werden. Weiter kann nach dem Zeitpunkt gesucht werden, bei dem die Standard-Anschaltperiode im zeitlich folgenden Verlauf relativ zuverlässig aufrechterhalten wird. Damit kann das Verfahren weiter verfeinert werden.The second time difference may correspond to a standard turn-on period (which is repeatedly applied) as may be determined by the predetermined current, the resistance of the coil, and the predetermined voltage. Thus, the standard switch-on period can be specifically searched for in the voltage pattern. The point in time at which the standard turn-on period is relatively reliably maintained over time can also be searched for. This allows the method to be further refined.
Der vorgegebene Strom, welcher in der Phase als ein Sollstrom aufgefasst werden kann, kann so gewählt sein, dass eine maximale Öffnung des Magnetventils erreicht ist, so dass das Magnetventil vollständig geöffnet, so dass daher ein maximaler Durchfluss durch das Magnetventil ermöglicht ist.The specified current, which can be interpreted as a target current in the phase, can be selected in such a way that a maximum opening of the magnetic valve is achieved, so that the magnetic valve is fully opened, so that a maximum flow through the magnetic valve is therefore made possible.
Die vollständige Öffnung des Magnetventils muss jedoch nicht notwendigerweise bereits zu dem Zeitpunkt erreicht sein, bei dem der tatsächlich durch die Spule fließende Strom dem vorgegebenen Strom entspricht, sondern kann zeitlich später erreicht sein.However, the complete opening of the solenoid valve does not necessarily have to be reached at the point in time at which the current actually flowing through the coil corresponds to the specified current, but can be reached later in time.
Dieser Zeitpunkt wird gemäß Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zuverlässig und guter Genauigkeit bestimmt.According to the embodiment of the present invention, this point in time is determined reliably and with good accuracy.
Das Verfahren kann ferner aufweisen ein Betreiben des Magnetventils in einer zeitlich vor der Phase gelegenen vorherigen Phase des Öffnungsvorganges, in dem eine höhere Spannung als die vorgegebene Spannung angelegt wird, bis ein Stromschwellwert, der höher als der vorgegebene Strom ist, erreicht ist, und/oder Betreiben des Magnetventils in einer zeitlich nach der Phase gelegenen folgenden Phase des Öffnungsvorganges, in dem die vorgegebene Spannung gemäß einer Taktung angelegt wird, sodass ein Stromwert, der niedriger als der vorgegebene Strom ist, erreicht ist und insbesondere eine vollständige Öffnung erreicht ist.The method can also include operating the solenoid valve in a previous phase of the opening process that is prior to the phase, in which a higher voltage than the specified voltage is applied until a current threshold value that is higher than the specified current is reached, and/ or operating the solenoid valve in a phase of the opening process that follows the phase in time, in which the specified voltage is applied according to a cycle, so that a current value that is lower than the specified current is reached and in particular full opening is achieved.
Die zeitlich vor der Phase gelegene vorherige Phase kann als eine Phase „A“ bezeichnet werden, und die zeitlich nach der Phase gelegene folgende Phase kann als eine Phase „C“ bezeichnet werden. Derartige Phasen A, B, C können bereits in herkömmlich verfügbaren Verfahren vorgesehen sein. Damit kann ein konventionelles Einspritzsystem bzw. Magnetventil und Magnetventil-Steuerverfahren unterstützt werden.The preceding phase temporally before the phase may be referred to as an "A" phase, and the following phase temporally subsequent to the phase may be referred to as a "C" phase. Such phases A, B, C can already be provided in conventionally available processes. A conventional injection system or solenoid valve and solenoid valve control method can thus be supported.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben eines eine Spule aufweisenden Magnetventils zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren aufweist: Durchführen eines Verfahrens gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und Verwenden des bestimmten Öffnungszeitpunktes als Regelgröße und/oder zur Plausibilisierung und/oder zur Diagnose und/oder zur Einschränkung eines Signalanalysezeitfensters.According to one embodiment of the present invention, a method is provided for operating a solenoid valve having a coil for injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine, the method having: performing a method according to one of the preceding embodiments and using the determined opening time as a controlled variable and/or for plausibility checking and/or for diagnosis and/or for limiting a signal analysis time window.
Die Brennkraftmaschine kann z.B. einen Otto-Motor und/oder einen Diesel-Motor umfassen. Der Öffnungszeitpunkt kann z.B. mit einem Sollöffnungszeitpunkt verglichen werden und eine Abweichung kann einem Regler, wie etwa einem PID-Regler zugeführt werden, welcher wiederum ein Steuersignal ausgibt, um das Magnetventil derart zu steuern (hinsichtlich zumindest eines Steuerungsparameters), dass die Abweichung minimal wird.The internal combustion engine can include an Otto engine and/or a diesel engine, for example. The opening time can be compared with a target opening time, for example, and a deviation can be fed to a controller, such as a PID controller, which in turn outputs a control signal to close the solenoid valve in this way control (in terms of at least one control parameter) that the deviation becomes minimal.
Damit kann ein Magnetventil zur Einspritzung einer definierten Kraftstoffmenge vorteilhaft angesteuert werden.A solenoid valve for injecting a defined quantity of fuel can thus be advantageously activated.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verwenden des bestimmten Öffnungszeitpunktes auf: Bestimmen mindestens eines Parameters, insbesondere vorgegebene Stromsollwerte und/oder Stromregelhysteresebreiten in den einzelnen Phasen und/oder ein Beginnzeitpunkt, eines Ansteuerns des Magnetventils für einen nächsten Öffnungsvorgang in Abhängigkeit des bestimmten Öffnungszeitpunktes, und Ansteuerns des Magnetventils gemäß dem bestimmten Parameter.According to one embodiment of the present invention, the use of the specific opening time includes: determining at least one parameter, in particular predetermined current setpoints and/or current control hysteresis widths in the individual phases and/or a start time of activation of the solenoid valve for a next opening process depending on the specific opening time, and driving the solenoid valve according to the determined parameter.
Das Verwenden des bestimmten Öffnungszeitpunktes kann ferner ein Bestimmen einer Differenz des bestimmten Öffnungszeitpunktes und einem Sollöffnungszeitpunkt umfassen und ein Beginnen des Ansteuerns des Magnetventils in Abhängigkeit der Differenz, um den Sollöffnungszeitpunkt zu erreichen. Dabei können insbesondere vorgegebene Stromsollwerte in den einzelnen Phasen unverändert bleiben. Damit kann ein Steuern des Magnetventils auf einfache Weise verbessert werden, ohne andere Betriebs- oder Steuerparameter ebenfalls ändern zu müssen.The use of the specific opening time can also include determining a difference between the specific opening time and a target opening time and starting to drive the solenoid valve as a function of the difference in order to achieve the target opening time. In this case, specified desired current values in particular can remain unchanged in the individual phases. Controlling of the solenoid valve can thus be improved in a simple manner without also having to change other operating or control parameters.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuerung bereitgestellt, welche ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen auszuführen.According to one embodiment of the present invention, an engine controller is provided which is designed to carry out a method according to one of the preceding embodiments.
Ferner ist ein Computerprogramm-Produkt bereitgestellt, welches Anweisungen enthält, welche wenn mittels eines Prozessors ausgeführt, ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen auszuführen.Furthermore, a computer program product is provided which contains instructions which, when executed by means of a processor, are designed to carry out a method according to one of the preceding embodiments.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen oder illustrierten Ausführungsformen beschränkt.
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1 illustriert Verläufe von Spannung, Strom und Injektordurchfluss, zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bestimmen eines Öffnungszeitpunkts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
2 illustriert schematisch eine Motorsteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Magnetventil, welches ein als ein Injektor für eine Verbrennungskraftmaschine fungiert.
-
1 illustrates curves of voltage, current and injector flow, to explain a method for determining an opening time according to an embodiment of the present invention; and -
2 12 schematically illustrates an engine controller according to an embodiment of the present invention and a solenoid valve functioning as an injector for an internal combustion engine.
Allen drei Graphen bzw. Koordinationssystem in
Der Verlauf der Ansteuerung ist in die Phasen A und B unterteilt. Die Phase A wird nach einem einmaligen Erreichen des für diese Phase gültigen Sollwertes 17 (siehe Graph 3) beendet und in die Phase B gewechselt. Die Phase B hat einen neuen Stromsollwert 19, der kleiner ist als der Stromsollwert 17 in der Phase A. Eine Regelung schaltet daraufhin eine vorgegebene Spannung 21 (z.B. die Bordnetzspannung eines Fahrzeugs) in getakteter Weise gemäß Kurve 16, so dass der neue Stromsollwert 19 in der Phase B erreicht wird.The activation process is divided into phases A and B. Phase A is ended once the
Zum Regeln dieses neuen Stromsollwertes 19 ist in der zweiten Hälfte der Phase B, d.h. in dem Zeitbereich 23 eine relativ stabile Schaltdauer Δt (auch als Standard-Anschaltperiode bezeichnet) der Ventilspannung zu beobachten und notwendig. Dabei ist die Schaltdauer (auch als Anschaltzeitdauer bezeichnet) jeweils durch die Differenz zwischen einem Abschaltzeitpunkt 25 und einem Anschaltzeitpunkt 27 gegeben.In order to regulate this new desired
In einem vorderen Bereich 29 der Phase B werden jedoch Anschaltdauern Δt1, Δt2 beobachtet, welche erheblich von der Anschaltdauer Δt abweichen. Dies kann durch die Änderung der elektromagnetischen Eigenschaften des Spulenantriebs beim Öffnen des Ventils erklärt werden, weswegen bei geeigneter Wahl der Stromparameter der Phasen A und B in der ersten Hälfte 29 der Phase B eine Abweichung von dieser stabilen Schaltdauer Δt erkennbar ist. Da diese Abweichung in zeitlicher Korrelation zum Erreichen des vollen Kraftstoffmassendurchflusses steht (siehe hier Diagramm 5 in
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Zeitpunkt tw eines Taktungswechsels bestimmt, bei dem die Taktung von einer ersten Taktung gemäß den Anschaltdauern Δt1, Δt2 zu einer zweiten Taktung gemäß den Anschaltdauern Δt gewechselt wird. Ein Öffnungszeitpunkt tö wird basierend auf dem Zeitpunkt tw des Taktungswechsels dadurch bestimmt, dass die Summe von tw und eines festen Zeitintervalls Δtf gebildet wird. Wie aus dem Graph 5 hervorgeht, ist ab dem Zeitpunkt tö der maximale Kraftstoffmassendurchfluss 31 erreicht. Dieser maximale Kraftstoffmassendurchfluss setzt sich in der Phase C fort, welcher ein weiterer Sollstromwert 33 zugeordnet ist.According to embodiments of the present invention, a point in time tw of a clocking change is determined, at which clocking is changed from a first clocking according to the switch-on periods Δt1, Δt2 to a second clocking according to the switch-on periods Δt. An opening time tö is determined based on the time tw of the timing change by forming the sum of tw and a fixed time interval Δtf. As can be seen from
Mit Hilfe eines elektronischen Motorsteuergeräts 35, welches in
Das Motorsteuergerät 35 legt somit in einer Phase eines Öffnungsvorganges (z.B. in der Phase B in
Durch eine angemessene Veränderung der Ansteuerparameter, wie z.B. Stromsollwerte oder Stromregelhysteresebreiten der Phasen A und B kann die relative Lage der Schaltvorgänge zum Ventilöffnungsereignis verändert werden und dadurch kann der Zeitpunkt des Ventilöffnungsereignisses genauer bestimmt werden.By appropriately changing the control parameters, such as current setpoints or current control hysteresis widths of phases A and B, the position of the switching processes relative to the valve opening event can be changed and the time of the valve opening event can be determined more precisely as a result.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen 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 is pointed out that embodiments of the invention have been described with reference to different objects of the invention. In particular, some embodiments of the invention are described with apparatus claims and other embodiments of the invention are described with method claims. However, it will be immediately clear to those skilled in the art upon reading this application that, unless explicitly stated otherwise, any combination of features belonging to one type of subject matter of the invention is also possible, in addition to any combination of features belonging to different types of objects of the invention.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.It is pointed out that the embodiments described here only represent a limited selection of possible embodiment variants of the invention. It is thus possible to combine the features of individual embodiments with one another in a suitable manner, so that a large number of different embodiments are to be regarded as obviously disclosed for the person skilled in the art with the embodiment variants explicitly disclosed here.
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