DE102019129306A1 - Method for current detection and current control of the actuators of a volume flow-based, pump-synchronous, non-cylinder-selective or cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of an internal combustion engine - Google Patents

Method for current detection and current control of the actuators of a volume flow-based, pump-synchronous, non-cylinder-selective or cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE102019129306A1
DE102019129306A1 DE102019129306.5A DE102019129306A DE102019129306A1 DE 102019129306 A1 DE102019129306 A1 DE 102019129306A1 DE 102019129306 A DE102019129306 A DE 102019129306A DE 102019129306 A1 DE102019129306 A1 DE 102019129306A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
cylinder
rail
control
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019129306.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Andrej Barski
Josef Halfpaap
Jens Hey
Christian Dierschke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to EP20184711.8A priority Critical patent/EP3763933B1/en
Publication of DE102019129306A1 publication Critical patent/DE102019129306A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
    • F02D41/3836Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/406Electrically controlling a diesel injection pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1432Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602Fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606Fuel temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines durch eine Hochdruckpumpe (1) in einem Kraftstoffspeicher (4) bewirkten Raildrucks (p7Soll)für ein Kraftstoffversorgungssystem (100) einer Brennkraftmaschine, wobei eine kurbelwinkelbezogene oder nockenwinkelbezogene feste Winkeldifferenz der Brennkraftmaschine zwischen einer Oberen-Totpunkt-Position eines Zylinderkolbens eines Zylinders der Brennkraftmaschine und einer Oberen-Totpunkt-Position des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe (1) des Kraftstoffversorgungssystems (100) bei der Zumessung des Fördervolumens der Hochdruckpumpe (1) berücksichtigt wird.Es ist vorgesehen, dass wiederkehrend pumpensynchron je Segment, das einer Umdrehung einer Kurbelwelle und somit der Bewegung des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe (1) von der Oberen-Totpunkt-Position des Pumpenkolbens zur nächsten Oberen-Totpunkt-Position entspricht, eine Diskretisierung einer Regelabweichung (Δp7) des Raildrucks (p7) im Kraftstoffspeicher (4) vorgenommen und von der diskreten Regelabweichung (Δp7) ausgehend eine volumenbezogene diskrete zylinderselektive Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) berechnet wird, wobei die Stellgrößen der Stellglieder der Komponenten (1, 8) zum Regeln des Raildrucks (p7Soll) in dem Kraftstoffspeicher (4) einem Ausgabe-Baustein (E1, E8) zugeführt und in dem Ausgabe-Baustein (E1, E8) zur volumenbasierten Einstellung des Raildrucks (p7Soll) berechnet werden, wobei eine Stromerfassung und Stromregelung der Stellglieder (1, 8) auf der Basis eines Beobachter-Modells durchgeführt wird.The invention relates to a method for regulating a rail pressure (p7Soll) caused by a high pressure pump (1) in a fuel accumulator (4) for a fuel supply system (100) of an internal combustion engine, with a crank angle-related or cam angle-related fixed angle difference of the internal combustion engine between a top dead center position a cylinder piston of a cylinder of the internal combustion engine and a top dead center position of the pump piston of the high pressure pump (1) of the fuel supply system (100) is taken into account in the metering of the delivery volume of the high pressure pump (1). It is provided that recurring pumping synchronously per segment that one Rotation of a crankshaft and thus the movement of the pump piston of the high-pressure pump (1) from the top dead center position of the pump piston to the next top dead center position, a control deviation (Δp7) of the rail pressure (p7) in the fuel accumulator (4) is discretized and from the d A volume-related discrete cylinder-selective volume control difference (ΔVRail) is calculated based on the iscrete control deviation (Δp7), the manipulated variables of the actuators of the components (1, 8) for controlling the rail pressure (p7Soll) in the fuel reservoir (4) in an output module (E1 , E8) and are calculated in the output module (E1, E8) for volume-based setting of the rail pressure (p7Soll), current recording and current regulation of the actuators (1, 8) being carried out on the basis of an observer model.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines durch eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffspeicher bewirkten Raildrucks für ein Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine, wobei eine kurbelwinkelbezogene oder nockenwinkelbezogene feste Winkeldifferenz der Brennkraftmaschine zwischen einer Oberen-Totpunkt-Position eines Zylinderkolbens eines Zylinders der Brennkraftmaschine und einer Oberen-Totpunkt-Position des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe des Kraftstoffversorgungssystems bei der Zumessung des Fördervolumens der Hochdruckpumpe berücksichtigt wird.The invention relates to a method for regulating a rail pressure caused by a high pressure pump in a fuel accumulator for a fuel supply system of an internal combustion engine, wherein a crank angle-related or cam angle-related fixed angular difference of the internal combustion engine between an upper dead center position of a cylinder piston of a cylinder of the internal combustion engine and an upper dead center Position of the pump piston of the high-pressure pump of the fuel supply system is taken into account when metering the delivery volume of the high-pressure pump.

Aus der Druckschrift DE 10 2016 204 386 A1 ist bereits ein Verfahren zum Regeln eines durch eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffrail bewirkten Raildrucks für einen Brennkraftmotor bekannt, bei dem der Raildruck synchron zu einer Motordrehzahl des Brennkraftmotors der Hochdruckpumpe geregelt wird. Die Regelung des Raildrucks erfolgt also nicht in dem bekannten festen, zeitsynchronen Berechnungsraster, sondern erfolgt in einem zeitlich variablen, motordrehzahlsynchronen Berechnungsraster, dessen jeweiliges Rasterintervall sich bevorzugt von einem bis zum nächsten durchlaufenen oberen Totpunkt, bezogen auf einen einzigen Zylinder oder alle Zylinder, des Brennkraftmotors erstreckt. Die Hochdruckpumpe stellt mit jedem Pumpenförderhub eine Kraftstoffmenge bereit. Die Abfolge der Pumpenförderhübe der Hochdruckpumpe folgt zeitlich aber nicht dem festen Abtastraster des Raildruckreglers, sondern wird durch den aktuellen Betriebszustand des Brennkraftmotors bestimmt.From the pamphlet DE 10 2016 204 386 A1 a method for regulating a rail pressure caused by a high pressure pump in a fuel rail for an internal combustion engine is already known, in which the rail pressure is regulated in synchronism with an engine speed of the internal combustion engine of the high pressure pump. The regulation of the rail pressure does not take place in the known fixed, time-synchronous calculation grid, but takes place in a time-variable, engine-speed-synchronous calculation grid, the respective grid interval of which is preferably from one top dead center to the next, based on a single cylinder or all cylinders of the internal combustion engine extends. The high-pressure pump provides an amount of fuel with each pump delivery stroke. The sequence of the pump delivery strokes of the high-pressure pump does not follow the fixed scanning pattern of the rail pressure regulator in terms of time, but is determined by the current operating state of the internal combustion engine.

Das bekannte Kraftstoffversorgungssystem umfasst einen Raildruckregler zur Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens. Eine Hochdruckpumpe wird von einer Vorförderpumpe über eine Niederdruckleitung mit Kraftstoff aus einem Tank versorgt. Über eine Hochdruckleitung pumpt die Hochdruckpumpe Kraftstoff in ein Kraftstoffrail. Das Fördervolumen der Hochdruckpumpe ist gemäß einem Fördervolumen-Steuerwert eingestellt, den ein Raildruckregler zur Regelung des Raildrucks im Kraftstoffrail berechnet hat. Der Raildruckregler ist aus einem PID-Regler und einer Vorsteuerungseinheit zusammengesetzt. Dem PID-Regler wird eine Raildruck-Regelabweichung zugeführt, die als Differenz des synchron zur Motordrehzahl berechneten Raildruck-Sollwertes und des synchron zur Motordrehzahl mit einem Raildrucksensor erfassten Raildruck-Istwertes berechnet worden ist, und berechnet synchron zur Motordrehzahl einen additiven Korrekturvolumenstrom. Eine synchron zur Motordrehzahl vorgenommene Berechnung bedeutet, dass diese Berechnung einmal pro durchlaufenen oberen Totpunkt des Brennkraftmotors erfolgt.The known fuel supply system comprises a rail pressure regulator for using the proposed method. A high-pressure pump is supplied with fuel from a tank by a pre-feed pump via a low-pressure line. The high-pressure pump pumps fuel into a fuel rail via a high-pressure line. The delivery volume of the high pressure pump is set according to a delivery volume control value that a rail pressure regulator has calculated to regulate the rail pressure in the fuel rail. The rail pressure controller is composed of a PID controller and a pilot control unit. A rail pressure control deviation is fed to the PID controller, which is calculated as the difference between the rail pressure setpoint value calculated synchronously with the engine speed and the actual rail pressure value recorded synchronously with the engine speed with a rail pressure sensor, and calculates an additive corrective volume flow synchronously with the engine speed. A calculation carried out synchronously with the engine speed means that this calculation is carried out once for each top dead center of the internal combustion engine that has passed through.

Der Vorsteuerungseinheit wird eine synchron zur Motordrehzahl berechnete Einspritzmenge und eine erwünschter Druckänderungswert zugeführt, so dass die Vorsteuerungseinheit synchron zur Motordrehzahl einen Vorsteuerungswert berechnet. Die Summe des additiven Korrekturvolumenstroms und des Vorsteuerungswertes wird als Fördervolumen-Steuerwert an die Hochdruckpumpe gespeist, um das Fördervolumen des aktuellen Förderhubs vorzugeben und um den Raildruck-Sollwert ps im Kraftstoffrail einzustellen.The pilot control unit is supplied with an injection quantity calculated synchronously with the engine speed and a desired pressure change value, so that the pilot control unit calculates a pilot control value synchronously with the engine speed. The sum of the additive correction volume flow and the precontrol value is fed to the high-pressure pump as a delivery volume control value in order to specify the delivery volume of the current delivery stroke and to set the rail pressure setpoint ps in the fuel rail.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Raildruckregelung zu verbessern.The invention is based on the object of improving the rail pressure regulation.

Ausgangspunkt der Erfindung ist es, dass es bei einer klassischen zeitsynchronen Raildruckregelung, die im 10ms Abtastraster arbeitet, je nach Motordrehzahl zu Unter- oder Überabtastungen des motorsynchronen Pumpenevents kommt. Dadurch kommt es in nachteiliger Weise zu Druckschwingungen in Form von Schwebungen sowie Aliasing, die selbst in stationären Betriebspunkten nicht vollständig ausgeregelt werden können.The starting point of the invention is that with a classic time-synchronous rail pressure control that works in a 10 ms sampling grid, depending on the engine speed, the engine-synchronous pump event is under- or oversampling. This disadvantageously results in pressure fluctuations in the form of beats and aliasing, which cannot be fully regulated even at stationary operating points.

Insbesondere negativ wirken sich dieser Effekte bei modernen Hochdruckpumpen aus, bei denen das Fördervolumen von einem Förderhub zum (nächsten im kompletten Stellbereich) beeinflusst wird. Abhilfe schafft bisher nur einen extrem geringe Kreisverstärkung, womit der klassische zeitsynchrone Raildruckregler, insbesondere in dynamischen Druckänderungssituationen dem nachfolgend erläuterten Verfahren gemäß der Erfindung weit unterlegen ist.These effects have a particularly negative effect on modern high-pressure pumps, in which the delivery volume is influenced from one delivery stroke to the next (the next in the entire setting range). So far, only an extremely low loop gain provides a remedy, with the result that the classic time-synchronous rail pressure regulator, in particular in dynamic pressure change situations, is far inferior to the method according to the invention explained below.

Die herkömmliche Raildruckregelung soll aufgabengemäß an die neu verfügbaren Hochdruckpumpen, die für jedes Arbeitsspiel einen Volumenstrom stellen können, anzupassen.The conventional rail pressure control should be adapted to the task of the newly available high pressure pumps, which can provide a volume flow for each work cycle.

Dabei soll eine bestmögliche Regelperformance mit Abweichungen zwischen Soll- und Istwert von weniger als 2% des aktuellen Sollwerts erreicht werden. Weiterhin soll Rechenzeit und Codespeicher im Steuergerät eingespart werden, und der Kalibrierungs- und Absicherungsaufwand soll reduziert sowie eine einfache Anpassung an verschiedene Pumpenausführungen, Druckregelventilvarianten und Hochdruckkomponenten ermöglicht werden.The best possible control performance with deviations between setpoint and actual value of less than 2% of the current setpoint should be achieved. Furthermore, computing time and code memory in the control unit should be saved, the calibration and validation effort should be reduced and simple adaptation to different pump designs, pressure control valve variants and high-pressure components should be made possible.

Gemäß den vorhergehenden Ausführungen ist bereits ein Verfahren zum Regeln eines durch eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffspeicher bewirkten Raildrucks für ein Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei eine kurbelwinkelbezogene oder nockenwinkelbezogene feste Winkeldifferenz der Brennkraftmaschine zwischen einer Oberen-Totpunkt-Position eines Zylinderkolbens eines Zylinders der Brennkraftmaschine und einer Oberen-Totpunkt-Position des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe des Kraftstoffversorgungssystems bei der Zumessung des Fördervolumens der Hochdruckpumpe berücksichtigt wird.According to the preceding statements, a method for regulating a rail pressure caused by a high-pressure pump in a fuel accumulator for a fuel supply system of an internal combustion engine is known, with a crank angle-related or cam angle-related fixed angular difference of the internal combustion engine between a top dead center position of a cylinder piston of a cylinder of the internal combustion engine and a top dead center position of the pump piston of the high pressure pump of the fuel supply system is taken into account in the metering of the delivery volume of the high pressure pump.

Erfindungsgemäß ist jetzt vorgesehen, dass wiederkehrend pumpensynchron je Segment, das einer Umdrehung einer Kurbelwelle und somit der Bewegung des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe von der Oberen-Totpunkt-Position des Pumpenkolbens zur nächsten Oberen-Totpunkt-Position entspricht, eine Diskretisierung einer Regelabweichung des Raildrucks im Kraftstoffspeicher vorgenommen und von der diskreten Regelabweichung ausgehend eine volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz, insbesondere zylinderselektiv berechnet wird, wobei die Stellgrößen der Stellglieder der Komponenten zum Regeln des Raildrucks in dem Kraftstoffspeicher einem Ausgabe-Baustein zugeführt und in dem Ausgabe-Baustein (zur volumenbasierten Einstellung des Raildrucks berechnet werden, wobei eine Stromerfassung und Stromregelung der Stellglieder auf der Basis eines Beobachter-Modells durchgeführt wird.According to the invention it is now provided that recurring pump-synchronously per segment, which corresponds to one revolution of a crankshaft and thus the movement of the pump piston of the high-pressure pump from the top dead center position of the pump piston to the next top dead center position, a discretization of a control deviation of the rail pressure in the fuel accumulator and based on the discrete control deviation a volume-related discrete volume control difference is calculated, in particular cylinder-selectively, the manipulated variables of the actuators of the components for regulating the rail pressure in the fuel accumulator being fed to an output module and in the output module (for volume-based setting of the rail pressure are calculated, with current detection and current control of the actuators being carried out on the basis of an observer model.

Bevorzugt (nicht zylinderselektiv), wird die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz als Eingangsgröße einem Regelbaustein für die Hochdruckpumpe und einem Regelbaustein für ein dem Kraftstoffspeicher zugeordnetes Druckregelventil zugeführt wird, wobei die diskrete Volumen-Regeldifferenz mit einem Vorsteuer-Baustein verknüpft wird, wodurch pumpensynchron je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe und das Druckregelventil in einem Ausgabe-Baustein berechnet und den Stellgliedern der Hochdruckpumpe und des Druckregelventils zur volumenbasierten Einstellung des Raildrucks zugeführt werden.Preferably (not cylinder-selective), the volume-related discrete volume control difference is fed as an input variable to a control module for the high-pressure pump and a control module for a pressure control valve assigned to the fuel accumulator, the discrete volume control difference being linked to a pilot control module, whereby pump-synchronously per segment the manipulated variables for the high pressure pump and the pressure regulating valve are calculated in an output module and fed to the actuators of the high pressure pump and the pressure regulating valve for the volume-based setting of the rail pressure.

Vorgesehen ist bei der nicht zylinderselektiven Vorgehensweise ferner, dass die diskrete Regelabweichung als Differenz aus dem diskretisierten Ist-Raildrucks und dem diskretisierten Soll-Raildruck berechnet wird, indem eine diskretisierte Druckinformation eines Raildruck-Sensor des aktiv erfassten pumpensynchronen Segmentes mit dem diskretisierten Soll-Raildruck des um ein Arbeitsspiel vorhergehenden pumpensynchronen Segmentes verglichen wird, um die diskrete Regeldifferenz zu bestimmen.In the case of the non-cylinder-selective approach, it is also provided that the discrete control deviation is calculated as the difference between the discretized actual rail pressure and the discretized target rail pressure by adding discretized pressure information from a rail pressure sensor of the actively detected pump-synchronous segment with the discretized target rail pressure of the is compared to a work cycle preceding the pump-synchronous segment in order to determine the discrete control difference.

Bei einer anderen erweiterten zylinderselektiven Vorgehensweise wird die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz zylinderselektiv wie berechnet, indem die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz als zylinderselektive Eingangsgrößen einem Regelbaustein für die Hochdruckpumpe und einem Regelbaustein für ein dem Kraftstoffspeicher zugeordnetes Druckregelventil zugeführt wird, wobei die diskrete Volumen-Regeldifferenz mit einem Vorsteuer-Baustein verknüpft wird, wodurch pumpensynchron und zylinderselektiv je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe und das Druckregelventil in einem Ausgabe-Baustein berechnet und den Stellgliedern der Hochdruckpumpe und des Druckregelventils zur volumenbasierten zylinderselektiven Einstellung des Raildrucks zugeführt werden.In another extended, cylinder-selective procedure, the volume-related discrete volume control difference is calculated on a cylinder-selective basis, in that the volume-related discrete volume control difference is fed as cylinder-selective input variables to a control module for the high-pressure pump and a control module for a pressure control valve assigned to the fuel accumulator, the discrete volume control difference is linked with a pilot control module, whereby the manipulated variables for the high-pressure pump and the pressure control valve are calculated in an output module for each segment in a pump-synchronized and cylinder-selective manner and fed to the actuators of the high-pressure pump and the pressure control valve for volume-based, cylinder-selective adjustment of the rail pressure.

Bevorzugt ist bei der zylinderselektiven Vorgehensweise vorgesehen, dass die diskrete Regelabweichung als Differenz aus dem diskretisierten Ist-Raildrucks und dem diskretisierten Soll-Raildruck zylinderselektiv berechnet wird, indem eine diskretisierte Druckinformation eines Raildruck-Sensor des aktiv erfassten pumpensynchronen Segmentes mit dem diskretisierten Soll-Raildruck des um ein Arbeitsspiel vorhergehenden pumpensynchronen Segmentes verglichen wird, um die diskrete zylinderselektive Regeldifferenz zu bestimmen, wie in der Beschreibung detailliert erläutert ist.In the case of the cylinder-selective procedure, it is preferably provided that the discrete control deviation is calculated cylinder-selectively as the difference between the discretized actual rail pressure and the discretized setpoint rail pressure by comparing discretized pressure information from a rail pressure sensor of the actively detected pump-synchronous segment with the discretized setpoint rail pressure of the is compared to a work cycle preceding pump-synchronous segment in order to determine the discrete cylinder-selective control difference, as is explained in detail in the description.

Erfindungsgemäß wird der Soll-Raildruck zu einem Zeitpunkt diskretisiert wird, der mit einem Triggerstartsignal festgelegt wird, das wiederkehrend zu Beginn eines pumpensynchronen Segmentes ausgegeben wird. Vorgesehen ist, dass der Ist-Raildruck innerhalb des durch das Triggerstartsignal gestarteten Segmentes wiederkehrend erfasst und diskretisiert wird.According to the invention, the target rail pressure is discretized at a point in time that is established with a trigger start signal that is output repeatedly at the beginning of a pump-synchronous segment. Provision is made for the actual rail pressure within the segment started by the trigger start signal to be repeatedly recorded and discretized.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ist-Raildruck, der innerhalb des pumpensynchronen Segmentes wiederkehrend erfasst wird, als

  • - in dem Segment maximaler Ist-Raildruck und
  • - in dem Segment minimaler Ist-Raildruck und
  • - in dem Segment berechneter Mittelwert
diskretisiert und wahlweise mit dem diskretisierten Soll-Raildruck zur Bestimmung der diskreten, insbesondere zylinderselektiven Regelabweichung verglichen wird.It is preferably provided that the actual rail pressure, which is recurring detected within the pump-synchronous segment, as
  • - in the segment maximum actual rail pressure and
  • - in the segment minimum actual rail pressure and
  • - mean calculated in the segment
is discretized and optionally compared with the discretized target rail pressure to determine the discrete, in particular cylinder-selective control deviation.

Vorgesehen ist ferner bevorzugt, dass für die insbesondere zylinderselektive Regelung als Ist-Wert der erfasste minimale diskrete Druck oder der erfasste maximale diskrete Druck oder der diskrete Mittelwert zum Vergleich mit dem diskreten Soll-Raildruck verwendet wird, wobei je nach Systemanforderung bei einem Druckaufbau der maximale diskrete Druck und bei einem Druckabbau der minimale diskrete Druck verwendet wird, um Regelschwingungen insbesondere zylinderselektiv zu reduzieren beziehungsweise insbesondere zylinderselektiv Über- oder Unterschwinger zu vermeiden.It is also preferred that for the particular cylinder-selective control, the recorded minimum discrete pressure or the recorded maximum discrete pressure or the discrete mean value for comparison with the discrete target rail pressure is used as the actual value, with the maximum value depending on the system requirements during a pressure build-up discrete pressure and, in the event of a pressure reduction, the minimum discrete pressure is used in order to reduce control oscillations, in particular for each cylinder, or in particular to avoid overshoots or undershoots in particular for each cylinder.

Ein besonderer Aspekt der Erfindung sieht ferner vor, dass die diskrete zylinderselektive Regelabweichung in die volumenstrombasierte diskrete, insbesondere zylinderselektive Volumen-Regeldifferenz umgerechnet wird, wobei zusätzlich eine Kraftstoff-Dauerleckage des Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems durch Addition berücksichtigt.A special aspect of the invention also provides that the discrete cylinder-selective control deviation is converted into the volume flow-based discrete, in particular cylinder-selective volume Control difference is converted, with a permanent fuel leakage of the high-pressure system of the fuel supply system also being taken into account by addition.

Die druckbasierte diskretisierte, insbesondere zylinderselektive Regeldifferenz ΔpRail wird in vorteilhafter Weise in eine volumenstrombasierte, insbesondere zylinderselektive Volumen-Regeldifferenz ΔVRail umgerechnet, wobei bei der Umrechnung das druck- und temperaturabhängige spezifische Elastizitätsmodul E des jeweiligen Kraftstoffs und das Raumvolumen VH des Kraftstoff-Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems gemäß der Umrechnungsformel Δ VRail = V H E ( p , T ) Δ pRail

Figure DE102019129306A1_0001
insbesondere zylinderselektiv berücksichtigt wird.The pressure-based discretized, in particular cylinder-selective control difference Δp rail is advantageously converted into a volume flow-based, in particular cylinder-selective volume control difference ΔV rail converted, with the pressure and temperature-dependent specific modulus of elasticity during the conversion E. of the respective fuel and the volume of space V H of the high pressure fuel system of the fuel supply system according to the conversion formula Δ VRail = V H E. ( p , T ) Δ pRail
Figure DE102019129306A1_0001
is taken into account in particular for each cylinder.

Bei der pumpensynchronen segmentweise wiederkehrenden Umrechnung der druckbasierten diskreten, insbesondere zylinderselektiven Regelabweichung in die volumenbezogene diskreten, insbesondere zylinderselektive Volumen Regeldifferenz werden,

  • a) insbesondere zylinderselektiv die Kraftstoff-Einspritzmengen der Injektoren und
  • b) insbesondere zylinderselektiv die Kraftstoff-Schaltleckagen der Injektoren und
  • d) insbesondere zylinderselektiv ein Druckänderungswunsch bezüglich des Soll-Raildrucks des Kraftstoffspeichers berücksichtigt, wobei ferner
  • c) die Kraftstoff-Dauerleckage des Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems durch eine pumpensynchrone segmentweise wiederkehrende separate Umrechnung mit einer Z-Transformation ermittelt und der volumenbezogenen diskreten, insbesondere zylinderselektiven Volumen-Regeldifferenz hinzugefügt wird.
In the case of the pump-synchronous, segment-wise recurring conversion of the pressure-based discrete, in particular cylinder-selective control deviation into the volume-related discrete, in particular cylinder-selective volume control difference,
  • a) in particular, the fuel injection quantities of the injectors and cylinder-selectively
  • b) the fuel switching leakages of the injectors and, in particular, cylinder-selective
  • d) a pressure change request with respect to the target rail pressure of the fuel accumulator is taken into account, in particular in a cylinder-selective manner, and furthermore
  • c) the permanent fuel leakage of the high pressure system of the fuel supply system is determined by a pump-synchronous, segment-wise recurring separate conversion with a Z-transformation and added to the volume-related discrete, in particular cylinder-selective, volume control difference.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Injektoren im stationären Betrieb von Zylinder zu Zylinder dieselben Mengen-Sollwerte erhalten, die zylinderselektiv mit den Mengenabnahmen aus dem Rail verglichen werden, wobei zylinderselektiv Einspritzmengenfehler festgestellt werden, die den Injektoren zugeordnet werden, wobei eine Art der Mengenabweichungen bestimmten Fehlergruppen zugeordnet wird. Die Einspritzmengenfehler werden in vorteilhafter Weise ursachenabhängig, insbesondere in Abhängigkeit der Höhe, des sich im Soll/Ist-Vergleich ergebenden Einspritzmengenfehler gruppiert, wobei die Injektoren im Betrieb einer Fehlergruppe mit einem Injektordefekt, einer Fehlergruppe mit einer alterungsbedingten Injektordrift oder einer Fehlergruppe mit einer sich ändernden Schaltleckagemenge zugeordnet werden, wobei die Einspritzmengenfehler innerhalb der zylinderselektiven Regelung im Regler ermittelt und im Einspritzsystem korrigiert werden und/oder zu einem Austausch des/der jeweiligen Injektors/Injektoren führen.According to the invention, it is provided that the injectors receive the same quantity target values from cylinder to cylinder in stationary operation, which are compared cylinder-selectively with the quantity decreases from the rail, with injection quantity errors being determined for each cylinder, which are assigned to the injectors, one type of quantity deviations being determined Is assigned to error groups. The injection quantity errors are advantageously grouped depending on the cause, in particular depending on the level of the injection quantity error resulting from the target / actual comparison, with the injectors being operated in a fault group with an injector defect, an error group with an age-related injector drift or an error group with a changing Switching leakage quantity are assigned, the injection quantity errors being determined within the cylinder-selective regulation in the controller and corrected in the injection system and / or leading to an exchange of the respective injector (s).

Eine Korrektur im Einspritzsystem kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. In einer bevorzugten Ausgestaltung findet die Korrektur durch Änderung der Injektor-Ansteuerdauer statt.A correction in the injection system can be made in various ways. In a preferred embodiment, the correction takes place by changing the injector control duration.

Das nicht zylinderselektive Kraftstoffversorgungssystem und das zylinderselektive Kraftstoffversorgungssystem unterscheiden sich hinsichtlich der Bausteine wie nachfolgend deutlich wird.The non-cylinder-selective fuel supply system and the cylinder-selective fuel supply system differ in terms of the modules, as will become clear below.

Das dem Verfahren zugehörige Kraftstoffversorgungssystem (ohne zylinderselektive Vorgehensweise) ist zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet, wobei das Kraftstoffversorgungssystem zu der Ermittlung einer diskreten Eingangsgröße für einen Regler-Baustein für die Hochdruckpumpe und zur Ermittlung einer diskreten Eingangsgröße für einen Regler-Baustein für ein dem Kraftstoffspeicher zugeordnetes Druckregelventil folgende weitere Bausteine umfasst,

  • - einen Sollwertvorgabe-Baustein des Raildrucks und eine zugehörigen Sollwert-Diskretisierungs-Baustein und
  • - einen Istwert-Signalerfassungs-Baustein des Raildruck und einen Istwert-Diskretisierungs-Baustein,
  • - sowie einen Regelfehler-Berechnungs-Baustein und
  • - einen Umrechnungs-Baustein umfasst, der aus einer druckbasierten diskretisieren Regeldifferenz eine Umrechnung in eine volumenstrombasierte Regeldifferenz vornimmt,
  • - wobei der Umrechnungs-Baustein mit einer Regler-Zustandsmaschine verknüpft ist, welche die diskrete Eingangsgröße für den Regler-Baustein der Hochdruckpumpe und die diskreten Eingangsgröße für den Regler-Baustein des Druckregelventils ausgibt,
  • - wobei die Regler-Bausteine mit einem Vorsteuer-Baustein verknüpft sind, wodurch mittels des Vorsteuer-Bausteins und der aufgeschalteten Regler-Bausteine pumpensynchron je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe und das Druckregelventil einem Ausgabe-Baustein zugeführt und berechnet werden, und den Stellgliedern der Hochdruckpumpe und des Druckregelventils zur volumenbasierten Einstellung des Raildrucks zugeführt werden.
The fuel supply system associated with the method (without a cylinder-selective procedure) is set up to carry out the method, the fuel supply system being used to determine a discrete input variable for a controller module for the high-pressure pump and to determine a discrete input variable for a controller module for a fuel reservoir assigned to it Pressure control valve comprises the following additional modules,
  • - A setpoint specification module for the rail pressure and an associated setpoint discretization module and
  • - an actual value signal acquisition module for the rail pressure and an actual value discretization module,
  • - as well as a control error calculation module and
  • - includes a conversion module that converts a pressure-based discretized control difference into a volume flow-based control difference,
  • - the conversion module being linked to a controller state machine which outputs the discrete input variable for the controller module of the high-pressure pump and the discrete input variable for the controller module of the pressure control valve,
  • - The controller modules are linked to a pilot control module, whereby by means of the pilot control module and the connected controller modules pump-synchronously per segment, the manipulated variables for the high pressure pump and the pressure control valve are fed to an output module and calculated, and the actuators of the High-pressure pump and the pressure control valve for volume-based adjustment of the rail pressure are supplied.

Das dem Verfahren zugehörige Kraftstoffversorgungssystem (mit zylinderselektiver Vorgehensweise) ist zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet, wobei das Kraftstoffversorgungssystem zu der Ermittlung der jeweiligen diskreten Eingangsgröße des jeweiligen Zylinders zylinderselektiv mehrere Regler-Bausteine für die Hochdruckpumpe und zur Ermittlung einer diskreten Eingangsgröße des jeweiligen Zylinders zylinderselektiv mehrere Regler-Bausteine für ein dem Kraftstoffspeicher zugeordnetes Druckregelventil folgende weitere Bausteine umfasst,

  • - einen Sollwertvorgabe-Baustein des Raildrucks und eine zugehörigen Sollwert-Diskretisierungs-Baustein und
  • - einen Istwert-Signalerfassungs-Baustein des Raildruck und einen Istwert-Diskretisierungs-Baustein,
  • - sowie einen Regelfehler-Berechnungs-Baustein und
  • - einen Umrechnungs-Baustein umfasst, der aus einer druckbasierten diskretisieren zylinderselektiven Regeldifferenz eine Umrechnung in eine volumenstrombasierte zylinderselektive Regeldifferenz vornimmt,
  • - wobei der Umrechnungs-Baustein mit einer Regler-Zustandsmaschine verknüpft ist, welche zylinderselektiv die diskrete Eingangsgröße dem jeweiligen Regler-Baustein der Hochdruckpumpe und zylinderselektiv die diskreten Eingangsgröße dem jeweiligen Regler-Baustein des Druckregelventils ausgibt,
  • - wobei die Regler-Bausteine jeweils zylinderselektiv mit einem Vorsteuer-Baustein verknüpft sind, wodurch mittels des Vorsteuer-Bausteins und der aufgeschalteten zylinderselektiven Regler-Bausteine pumpensynchron je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe und das Druckregelventil einem Ausgabe-Baustein zugeführt und berechnet werden, und den Stellgliedern der Hochdruckpumpe und des Druckregelventils zur volumenbasierten zylinderselektiven Einstellung des Raildrucks zugeführt werden.
The fuel supply system associated with the method (with cylinder-selective procedure) is set up to carry out the method, with the fuel supply system cylinder-selective multiple controller modules for the high-pressure pump to determine the respective discrete input variable of the respective cylinder and several cylinder-selective controllers to determine a discrete input variable of the respective cylinder -Building blocks for a pressure control valve assigned to the fuel accumulator includes the following further blocks,
  • - A setpoint specification module for the rail pressure and an associated setpoint discretization module and
  • - an actual value signal acquisition module for the rail pressure and an actual value discretization module,
  • - as well as a control error calculation module and
  • - includes a conversion module that converts a pressure-based, discretized, cylinder-selective control difference into a volume flow-based, cylinder-selective control difference,
  • - The conversion module being linked to a controller state machine which outputs the discrete input variable to the respective controller module of the high-pressure pump on a cylinder-specific basis and the discrete input variable to the respective controller module of the pressure control valve on a cylinder-specific basis,
  • - The controller modules are each cylinder-selectively linked with a pilot control module, whereby by means of the pilot control module and the connected cylinder-selective controller modules pump-synchronously per segment, the manipulated variables for the high pressure pump and the pressure control valve are fed to an output module and calculated, and the actuators of the high pressure pump and the pressure control valve for volume-based cylinder-selective adjustment of the rail pressure.

Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das Kraftstoffversorgungssystem einen Beobachter-Baustein umfasst, der eine Signalverarbeitungskette zur Stromerfassung und Stromregelung der Stellglieder des Kraftstoffversorgungssystem beobachtet, wie in der Beschreibung ebenfalls detailliert ist.Yet another aspect of the invention is that the fuel supply system comprises an observer module which observes a signal processing chain for current detection and current regulation of the actuators of the fuel supply system, as is also detailed in the description.

In vorteilhafter Weise wird die Brennkraftmaschine mit einem beliebigen flüssigen Kraftstoff oder Kraftstoffgemisch betrieben, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Linearisierung der Umrechnung von Druckdifferenz in Volumenstromdifferenz durch ein physikalisch anderes Elastizitätsmodul an den jeweiligen Kraftstoff anpassen lässt. Dadurch ist das erläuterte Verfahren und die Ausgestaltung des Kraftstoffversorgungssystems nicht nur für Dieselmotoren, die insbesondere als Common-Rail-Dieselmotoren ausgeführt sind, sondern auch für Ottomotoren, die ein ottomotorisches - fremdgezündetes - Brennverfahren verwenden, anwendbar und einsetzbar.The internal combustion engine is advantageously operated with any liquid fuel or fuel mixture, as a result of which the linearization of the conversion of pressure difference into volume flow difference can be adapted to the respective fuel by a physically different modulus of elasticity. As a result, the explained method and the configuration of the fuel supply system can be applied and used not only for diesel engines, which are designed in particular as common rail diesel engines, but also for Otto engines that use an Otto engine - externally ignited - combustion process.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffversorgungssystems, das mit einer volumenstrombasierten pumpensynchronen und insbesondere zylinderselektiven Regelstruktur zur Raildruckregelung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird;
  • 2 die volumenstrombasierte pumpensynchrone und insbesondere zylinderselektiven Regelstruktur zur Raildruckregelung, die in einem elektronischen Steuergerät mit einem Mikroprozessor abgelegt ist, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a fuel supply system which is operated with a volume flow-based pump-synchronous and in particular cylinder-selective control structure for rail pressure control according to the method according to the invention;
  • 2 the volume flow-based pump-synchronous and in particular cylinder-selective control structure for rail pressure control, which is stored in an electronic control device with a microprocessor which is set up to carry out the method according to the invention.

Die 1 zeigt ein Kraftstoffversorgungssystem 100, das mit einer volumenstrombasierten pumpensynchronen Raildruckregelung gemäß 2 betrieben wird.The 1 shows a fuel supply system 100 , that with a volume flow-based pump-synchronous rail pressure control according to 2 is operated.

Eine Hochdruckpumpe 1 wird von einer Vorförderpumpe 2 über eine Niederdruckleitung 2.1 mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 3 versorgt. In der Niederdruckleitung 2.1 ist eine Filtereinheit 5 und ein Duo-Sensor 6, der Druck p6 und Temperatur T6 vor der Hochdruckpumpe 1 in der Niederdruckleitung 2.1 misst, angeordnet.A high pressure pump 1 is by a feed pump 2 via a low pressure line 2.1 with fuel from a fuel tank 3 provided. In the low pressure line 2.1 is a filter unit 5 and a duo sensor 6th , the pressure p6 and temperature T6 in front of the high pressure pump 1 in the low pressure line 2.1 measures, arranged.

Über eine Hochdruckleitung 1.4 pumpt die Hochdruckpumpe 1 Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher, insbesondere in ein Kraftstoff-Rail 4. Das Kraftstoff-Rail 4 umfasst einen Raildruck-Sensor 7, der den Raildruck p7 im Kraftstoff-Rail 4 erfasst.Via a high pressure line 1.4 pumps the high pressure pump 1 Fuel in a fuel reservoir, in particular in a fuel rail 4th . The fuel rail 4th includes a rail pressure sensor 7th , the rail pressure p7 in the fuel rail 4th detected.

Das Kraftstoff-Rail 4 umfasst ferner ein Druckregelventil 8, welches innerhalb des Verfahrens einen vorgebbaren Volumenstrom V8 über eine Rücklaufleitung 8.2.1 in die Niederdruckleitung 2.1 aus dem Kraftstoff-Rail 4 absteuert.The fuel rail 4th further comprises a pressure regulating valve 8th , which within the process a specifiable volume flow V8 via a return line 8.2.1 into the low pressure line 2.1 from the fuel rail 4th steers off.

Zwischen dem Kraftstoff-Rail 4 und den Injektoren 9n; (n= 1, 2, 3...) 91, 92, 93, 94 sind die Injektorleitungen 4.9 dargestellt, über welche die Injektoren 9n mit Kraftstoff versorgt werden.Between the fuel rail 4th and the injectors 9n ; (n = 1, 2, 3 ...) 91, 92, 93, 94 are the injector lines 4.9 shown over which the injectors 9n be supplied with fuel.

Die Injektoren 9n weisen Leckageleitungen auf, die in eine gemeinsame Rücklaufleitung 9.3 münden. Die Rücklaufleitung 9.3 mündet in eine Hochdruckpumpen-Rücklaufleitung 1.3 der Hochdruckpumpe 1, die zum Kraftstofftank 3 zurückführt.The injectors 9n have leakage lines that lead into a common return line 9.3 flow out. The return line 9.3 opens into a high pressure pump return line 1.3 the high pressure pump 1 that go to the fuel tank 3 returns.

Ein Steuergerät S1, insbesondere ein Motorsteuergerät ist über Steuerleitungen (ohne Bezugszeichen) direkt mit dem Duo-Sensor 6, der Hochdruckpumpe 1, dem Druckregelventil 8, dem Raildruck-Sensor 7 und den Injektoren 91, 92, 93, 94 und im Ausführungsbeispiel indirekt über ein Steuergerät S2 mit der als Niederdruckpumpe ausgelegten Vorförderpumpe 2 verbunden.A control unit S1 , in particular an engine control unit, is directly connected to the duo sensor via control lines (without reference symbols) 6th , the high pressure pump 1 , the pressure control valve 8th , the rail pressure sensor 7th and the injectors 91 , 92 , 93 , 94 and in the exemplary embodiment indirectly via a control unit S2 with the pre-feed pump designed as a low-pressure pump 2 connected.

Die 2 zeigt die volumenstrombasierte pumpensynchrone Regelstruktur zur Raildruckregelung, die in einem elektronischen Steuergerät, insbesondere dem Steuergerät S1 abgelegt ist, das zur Ausführung eines der oben vorgestellten Verfahren eingerichtet ist. Das Steuergerät S1 und das Steuergerät S2 werden über ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens betrieben, wobei auf dem Computer ein maschinenlesbares Speichermedium mit dem darauf aufgezeichneten Computerprogramm vorgesehen sind.The 2 shows the volume flow-based pump-synchronous control structure for rail pressure control, which is in an electronic control unit, in particular the control unit S1 is stored, which is set up to carry out one of the methods presented above. The control unit S1 and the control unit S2 are operated via a computer program for executing the method, a machine-readable storage medium with the computer program recorded on it being provided on the computer.

Die volumenstrombasierte pumpensynchrone Regelstruktur zur Raildruckregelung wird anhand der 2 nachfolgend detailliert erläutert.The volume flow-based pump-synchronous control structure for rail pressure control is based on the 2 explained in detail below.

Die Grundidee des nachfolgend erläuterten Verfahrens für die zukünftigen Dieselmotoren, die als Common-Rail Dieselmotoren ausgeführt sind, besteht darin, dass ein benötigter Raildruck bis zu 2700 bar mit der Hochdruckpumpe 1 durch einen vorgebbaren Volumenstrom im Rail 4 erzeugt wird.The basic idea of the method explained below for the future diesel engines, which are designed as common rail diesel engines, is that a required rail pressure of up to 2700 bar with the high pressure pump 1 by a predeterminable volume flow in the rail 4th is produced.

Bei positiver Mengenbilanz, das heißt ansteigendem Volumenstrom im Rail 4 steigt der Druck im Rail 4 an. Der Raildruck-Sensor 7 gibt dem Regelkreis bestehend aus einem Vorsteuerungs-Modell, einem Regler und einem Stellglied der Hochdruckpumpe 1 die entsprechende Druckinformation.With a positive volume balance, i.e. increasing volume flow in the rail 4th the pressure in the rail increases 4th at. The rail pressure sensor 7th gives the control loop consisting of a pilot control model, a controller and an actuator of the high pressure pump 1 the corresponding print information.

Die Eingangsgröße des Verfahrens zum Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems 100 ist erfindungsgemäß ein bestimmter Volumenstrom, welcher der Hochdruckpumpe 1 zugeführt oder durch das Druckregelventil 8 abgeführt wird.The input variable of the method for operating the fuel supply system according to the invention 100 According to the invention, a certain volume flow is that of the high pressure pump 1 supplied or through the pressure control valve 8th is discharged.

Der Gegenstand der Erfindung besteht somit darin, dass die komplette Hochdruckregelung mithin die Raildruck-Hochdruckregelung innerhalb des Rails 4 des Kraftstoffversorgungssystems 100, von einer zeitbasierten zyklischen Berechnung eines Raildruckreglers zur Regelung des Raildrucks im Rail 4 auf eine an das Motorsegment der Brennkraftmaschine angelehnte volumenstrombasierte und pumpensynchrone diskrete Berechnung zur Raildruckregelung (in einem Zweisteller-Konzept Druckregelventil-Ansteuerung und Hochdruckpumpen-Ansteuerung) umgestellt wird.The subject matter of the invention is thus that the complete high-pressure regulation, therefore, the rail-pressure-high-pressure regulation within the rail 4th of the fuel supply system 100 , from a time-based cyclical calculation of a rail pressure regulator to regulate the rail pressure in the rail 4th to a volume flow-based and pump-synchronous discrete calculation for rail pressure control (in a two-position concept pressure control valve control and high pressure pump control) based on the engine segment of the internal combustion engine.

Dazu ist es erfindungsgemäß notwendig die zu beachtenden Volumenströme und das zugehörige Modell der erfindungsgemäßen Regelstruktur diskret zu beschreiben.For this purpose, it is necessary according to the invention to discretely describe the volume flows to be observed and the associated model of the control structure according to the invention.

Dazu wird die Druckinformation p7Ist vom Raildruck-Sensor 7 eines motorsynchronen/pumpensynchronen Segmentes mit dem Soll-Raildruck p7Soll des vorhergehenden motorsynchronen/pumpensynchronen Segmentes (man spricht von dem verzögerten Soll-Raildruck) verglichen, um die diskrete Regeldifferenz Δp7 zu bestimmen.The print information p7 is from the rail pressure sensor 7th a motor-synchronous / pump-synchronous segment with the target rail pressure p7 target of the preceding motor-synchronous / pump-synchronous segment (one speaks of the delayed setpoint rail pressure) compared to the discrete control difference Δp7 to determine.

Diese Druckdifferenz Δp7 wird über das Elastizitätsmodul E des Kraftstoffs und über die mittels des Duo-Sensors 6 ermittelte Kraftstofftemperatur T6 in eine Volumendifferenz umgerechnet und als Eingangsgröße ΔVRail in einer Regelstrecke verarbeitet.This pressure difference Δp7 is about the modulus of elasticity E. of the fuel and by means of the duo sensor 6th determined fuel temperature T6 converted into a volume difference and used as an input variable ΔV rail processed in a controlled system.

Diese Volumendifferenz ΔVRail wird mit Hilfe der digitalen Zumesseinheit (nicht dargestellt), die bevorzugt im Pumpenraum der Hochdruckpumpe 1 angeordnet ist oder durch Ansteuerung des Druckregelventils 8 als Eingangsgröße der Regelstrecke zugeführt und die Steller der Hochdruckpumpe 1 oder des Druckregelventils 8 werden angesteuert, wobei die Diskretisierung, das heißt die Berechnung Volumendifferenz ΔVRail für jedes Motorsegment pumpensynchron variiert werden kann.This volume difference ΔV rail with the help of the digital metering unit (not shown), which is preferably located in the pump chamber of the high pressure pump 1 is arranged or by controlling the pressure control valve 8th as input variable of the controlled system and the actuator of the high pressure pump 1 or the pressure control valve 8th are controlled, whereby the discretization, i.e. the calculation of the volume difference ΔV rail can be varied pump-synchronously for each motor segment.

Dazu wird eine Volumenbilanz erstellt, die physikalisch den sich einstellenden Druck p7Ist im Rail 4 beschreibt.For this purpose, a volume balance is created that physically reflects the pressure p7 is in the rail 4th describes.

Bei der Volumenbilanz der volumenstrombasierten segmentsynchronen Berechnung, wird von einem volumenkonstanten Raumvolumen VH des Hochdrucksystems ausgegangen, in dem sich druckabhängig eine bestimmtes Volumen an Kraftstoff befindet, der grundsätzlich über die Hochdruckpumpe 1 zugeführt und über das Druckregelventil 1 abgeführt wird.The volume balance of the volume flow-based segment-synchronous calculation is based on a volume-constant room volume V H of the high pressure system, in which there is a certain volume of fuel depending on the pressure, which is basically via the high pressure pump 1 supplied and via the pressure control valve 1 is discharged.

Das Raumvolumen VH des Hochdrucksystem des Kraftstoffversorgungssystems 100 umfasst das Raumvolumen des Rails 4, das Raumvolumen der Injektorleitungen 4.9 zu den Injektoren 9n, das Raumvolumen in den Injektoren 9n bis zur Drosselstelle innerhalb der Injektoren 9n, die Zuleitung 1.4 der Hochdruckpumpe 1 zum Rail 4 ab dem Rückschlagventil in der Zuleitung 4.9 und das Totvolumen der Hochdruckpumpe 1 (Totvolumen = Raumvolumen zwischen OT des Kolbens der Hochdruckpumpe 1 und dem Rückschlagventil in der Zuleitung zum Rail 4).The volume of the room V H the high pressure system of the fuel supply system 100 includes the volume of the rail 4th , the volume of the injector lines 4.9 to the injectors 9n , the volume of space in the injectors 9n up to the throttle point within the injectors 9n , the supply line 1.4 the high pressure pump 1 to the rail 4th from the check valve in the supply line 4.9 and the dead volume of the high pressure pump 1 (Dead volume = Volume of space between TDC of the piston of the high pressure pump 1 and the check valve in the supply line to the rail 4th ).

Ausgehend von dem Raumvolumen VH des Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems 100 wird aus dem Hochdrucksystem segmentsynchron ein Gesamt-Volumen VGes-Ab abgenommen, welches sich insgesamt

  1. a) aus den Kraftstoff-Einspritzmengen V9n über die Injektoren 91, 92, 93, 94 und
  2. b) den Kraftstoff-Schaltleckagen VSLeck der Injektoren 91, 92, 93, 94 sowie der
  3. c) der Kraftstoff-Dauerleckage VDLeck des Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems 100
zusammensetzt.Based on the volume of the room V H the high pressure system of the fuel supply system 100 becomes from the high pressure system a total volume synchronously with the segment V Ges-Ab removed, which is a total
  1. a) from the fuel injection quantities V 9n about the injectors 91 , 92 , 93 , 94 and
  2. b) the fuel shift leaks V SLeck the injectors 91 , 92 , 93 , 94 as well as the
  3. c) the permanent fuel leakage V DLeck of the high pressure system of the fuel supply system 100
composed.

Die Volumina a) und b) werden eventbezogen abgenommen, während c) die Kraftstoff-Dauerleckage VDLeck des Hochdrucksystems über eine Z-Transformation diskretisiert wird. Das heißt, es findet eine Umrechnung der zeitlich nicht eventbezogenen Dauerleckage VDLeck des Hochdrucksystems in ein eventbezogenes segmentsynchrones diskretes Volumen statt. Mit anderen Worten, es findet eine eventbezogene Diskretisierung der Dauerleckage VDLeck des Hochdrucksystems statt, sodass die Volumina a), b), c) entsprechend als aus dem Hochdrucksystems als abgenommenes Gesamt-Volumen VGes-Ab addiert werden können.The volumes a) and b) are taken on an event-related basis, while c) the permanent fuel leakage V DLeck of the high pressure system is discretized via a Z transformation. This means that the non-event-related permanent leakage is converted V DLeck of the high-pressure system takes place in an event-related segment-synchronous discrete volume. In other words, there is an event-related discretization of the permanent leakage V DLeck of the high pressure system instead, so that the volumes a), b), c) correspondingly as taken from the high pressure system as the total volume V Ges-Ab can be added.

Hinzu kommt d) der sogenannte Last- und/oder drehzahlabhängige Änderungswunsch des Raildrucks, der sogenannte Druckänderungswunsch (auch als dynamischer Volumenstromanteil bezeichnet) innerhalb des Rails 4, der durch Zuführung von Kraftstoffvolumen (Druckerhöhung) über die Hochdruckpumpe 1 als VΔp-Rail-Vorgabe oder durch Abführung von Kraftstoffvolumen (Druckabsenkung) über das Druckregelventil 8 innerhalb der Volumenbilanz als VΔp-Rail-Vorgabe berücksichtigt wird.Added to this is d) the so-called load and / or speed-dependent change request for the rail pressure, the so-called pressure change request (also referred to as the dynamic volume flow component) within the rail 4th , which is achieved by supplying fuel volume (pressure increase) via the high pressure pump 1 when V Δp rail specification or by discharging the fuel volume (pressure reduction) via the pressure control valve 8th within the volume balance as V Δp rail specification is taken into account.

Je nachdem, ob der Druckänderungswunsch eine Druckerhöhung oder Druckabsenkung betrifft, wird

  • • bei einer Druckerhöhung ein segmentsynchrones Volumen VZu zu dem Gesamt-Volumen VGes-Ab addiert oder
  • • bei einer Druckabsenkung wird ein segmentsynchrones Volumen VGes-Ab von dem Gesamt-Volumen VGes-Ab subtrahiert.
Depending on whether the pressure change request concerns an increase or decrease in pressure,
  • • A segment-synchronous volume in the event of a pressure increase V to to the total volume V Ges-Ab added or
  • • When the pressure drops, a segment-synchronous volume becomes V Ges-Ab of the total volume V Ges-Ab subtracted.

Die Hochdruckpumpe 1 weist in bekannter Weise und vorteilhafter Weise eine feste Zuordnung des Pumpen-OT segmentsynchron/zylindersynchron alle 180° Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine zu den Zylinderkolben-OT's der Zylinderkolben (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine auf, wobei die Motordrehzahl mit der Hochdruckpumpendrehzahl übereinstimmt. Zwischen dem Pumpen-OT und den Zylinderkolben-OT's kann ein gewisser fester Offset vorhanden sein, der jedoch bekannt ist und bei der festen Zuordnung entsprechend berücksichtigt werden kann.The high pressure pump 1 has a fixed assignment of the pump TDC segment-synchronous / cylinder-synchronous every 180 ° crank angle of the internal combustion engine to the cylinder piston TDCs of the cylinder piston (not shown) of the internal combustion engine in a known manner and advantageously, the engine speed corresponding to the high pressure pump speed. A certain fixed offset can exist between the pump TDC and the cylinder piston TDC, but this is known and can be taken into account accordingly in the fixed assignment.

Diese feste Zuordnung ermöglicht es die volumenstrombasierte und pumpensynchrone diskrete Berechnung zur Raildruckregelung auf diese Synchronität zu stützen und zu diskretisieren. Das heißt, man gewinnt nur eine diskrete Teilmenge aus einer kontinuierlichen Daten- oder Informationsmenge, wodurch eine Vereinfachung bei der Berechnung der Größen innerhalb der Regelstrecke erreicht wird.This fixed assignment enables the volume flow-based and pump-synchronous discrete calculation for rail pressure control to be based and discretized on this synchronicity. This means that only a discrete subset is obtained from a continuous amount of data or information, which simplifies the calculation of the variables within the controlled system.

Die erfindungsgemäße Berechnung erfolgt über ein Triggerstartsignal nsync (vergleiche 2), wobei die Berechnung segmentsynchron/zylindersynchron alle 180° Kurbelwinkel durchgeführt wird, wobei die Berechnung der Größen der Regelstrecke für jeden der Zylinder beziehungsweise der zugehörigen Injektoren 9n, welche in dies Zylinder einspritzen getrennt durchgeführt wird.The calculation according to the invention takes place via a trigger start signal nsync (compare 2 ), the calculation being segment-synchronous / cylinder-synchronous every 180 ° crank angle, with the calculation of the variables of the controlled system for each of the cylinders or the associated injectors 9n which inject into this cylinder is carried out separately.

Gemäß der 2 umfasst die volumenstrombasierte pumpensynchrone Regelstruktur zur Raildruckregelung der Hochdruckpumpe 1 einen Signalerfassung-Baustein B1 zur Signalerfassung des Raildrucks p7 mittels des Raildruck-Sensors 7.According to the 2 includes the volume flow-based pump-synchronous control structure for the rail pressure control of the high-pressure pump 1 a signal acquisition block B1 for signal acquisition of the rail pressure p7 by means of the rail pressure sensor 7th .

Erfindungsgemäß erfolgt die Erfassung des Raildrucks p7 zeitsynchron innerhalb des Bausteins B1 zur Signalerfassung des Raildrucks p7 in einem Messraster in ms-Schritten, wobei innerhalb des Segmentes innerhalb des Bausteins B2, der als Istwert-Diskretisierungs-Baustein bezeichnet wird, segmentsynchron diskret ein Ist-Wert p7Ist als minimaler Druck p7Ist-min und als maximaler Druck p7Ist-max erfasst und abgespeichert werden, wobei aus diesen Drücken P7Ist-min , P7Ist-max ferner als Ist-Wert p7Ist ein Mittelwert p7Ist-50% der Drücke p7Ist-min , P7Ist-max innerhalb des Segmentes berechnet und ebenfalls abgespeichert wird.According to the invention, the rail pressure is detected p7 synchronously within the block B1 for signal acquisition of the rail pressure p7 in a measuring grid in ms steps, with within the segment within the module B2 , which is referred to as the actual value discretization module, an actual value is discreetly segment-synchronized p7 is as minimal pressure p 7actual min and as maximum pressure p 7 is-max recorded and stored, from these pressures P 7 Actual min , P 7 Actual max also as an actual value p7 is an average p7 actual-50% of pressures p 7actual min , P 7 Actual max is calculated within the segment and also saved.

Gemäß der 2 umfasst die volumenstrombasierte pumpensynchrone Regelstruktur zur Raildruckregelung der Hochdruckpumpe 1 einen Sollwertvorgabe-Baustein A1 zur Sollwertvorgabe des Raildrucks p7Soll die in Form von Kennfelddaten im Computerprogram des Motorsteuergerätes abgelegt sind, der aus dem jeweiligen applizierten Brennverfahren rührt und vorgegeben ist.According to the 2 includes the volume flow-based pump-synchronous control structure for the rail pressure control of the high-pressure pump 1 a setpoint specification block A1 for the setpoint specification of the rail pressure p7 target which are stored in the form of map data in the computer program of the engine control unit, which comes from the respective applied combustion process and is specified.

Dieser Soll-Raildruck p7Soll wird von einem derzeitigen beliebigen Vorgabe Zeitraster erfindungsgemäß ebenfalls diskretisiert, das heißt es erfolgt eine Umrechnung aus den Zeit „scheiben‟ in die Segment „scheibe‟, zum Zeitpunkt nsync dem (Triggerstartsignal), das heißt mit Beginn der Berechnung.This target rail pressure p7 target is also discretized according to the invention from any current default time frame, that is, a conversion from the time “slices” into the segment “slices” takes place at the point in time nsync the (trigger start signal), i.e. at the beginning of the calculation.

Das heißt explizit, dass der erste in der Segmentscheibe vorliegende Wert innerhalb des Zeitrasters als Soll-Raildruck p7soll „eingefroren“ und somit diskretisiert wird. Diese Diskretisierung findet im Sollwert-Diskretisierungs-Baustein A2 statt.This explicitly means that the first value present in the segment disk within the time pattern as the set rail pressure p7 should "Frozen" and thus is discretized. This discretization takes place in the setpoint discretization module A2 instead of.

Dadurch, dass Soll-Raildruck p7Soll zum Zeitpunkt nsync mit dem Beginn einer Zeitscheibe des Segmentes „eingefroren“ wird, liegt, der aus dem vorhergehenden Segment gewünschte Soll-Raildruck p7Soll (Ende des vorhergehendes Segmentes = Start nächstes Segment zum Zeitpunkt nsync) diskretisiert vor, und wird mit der Druckinformation p7Ist vom Raildruck-Sensor 7 aus dem aktuellen, das heißt dem nachfolgenden Segment innerhalb eines Arbeitsspieles diskretisiert und verglichen, wodurch eine diskrete Regeldifferenz Δp7 je Segment (segmentsynchron) bestimmt werden kann. Diese Vorgehensweise ist notwendig, weil das System stets einen zeitlichen Verzug aufweist. Der Stellwert einer Vorsteuerung erzeugt eine Volumenstromerhöhung in das Rail nachdem die Pumpe gefördert hat. Deshalb wird der zur Differenzbildung herangezogene Sollwert p7Soll um genau ein Arbeitsspiel verzögert und mit dem Ist-Wert p7Ist des darauffolgenden Arbeitsspieles verglichen.As a result, the target rail pressure p7 target at the time nsync is "frozen" at the beginning of a time slice of the segment, the desired rail pressure from the previous segment lies p7 target (End of the previous segment = Start next segment at the time nsync ) and is discretized with the print information p7 is from the rail pressure sensor 7th discretized and compared from the current segment, i.e. the following segment, within a working cycle, creating a discrete control difference Δp7 can be determined per segment (segment-synchronous). This procedure is necessary because the system always has a time delay. The control value of a pilot control generates an increase in volume flow into the rail after the pump has delivered. Therefore, the setpoint used to form the difference is used p7 target delayed by exactly one working cycle and with the actual value p7 is of the following work cycle compared.

Wie oben erläutert steht als diskreter Ist-Wert p7Ist der minimale Druck p7min oder der maximale ruck p7max oder der Mittelwert p750% zur Verfügung.As explained above, there is a discrete actual value p7 is the minimum pressure p 7min or the maximum jerk p 7max or the mean value p7 50% are available.

In vorteilhafter Weise besteht innerhalb der Regelung die Möglichkeit (Auswahl mehrerer diskreter Signale aus dem Sollwert-Diskretisierungs-Baustein A2) für die Regelung als Ist-Wert p7Ist den minimalen diskreten Druck p7Ist-min oder den maximalen diskreten Druck p7Ist-max oder den diskreten Mittelwert p7Ist-50% zu verwenden, um den gewählten Wert mit dem diskreten Soll-Raildruck p7Soll zu vergleichen, wodurch je nach Systemanforderung bei einem Druckaufbau der Wert p7Ist-max und bei einem Druckabbau der Wert p7Ist-min verwendet wird, um Regelschwingungen zu reduzieren beziehungsweise Über- oder Unterschwinger zu vermeiden.Advantageously, there is the possibility within the regulation (selection of several discrete signals from the setpoint discretization module A2 ) for control as an actual value p7 is the minimum discrete pressure p 7actual min or the maximum discrete pressure p 7 is-max or the discrete mean p7 actual-50% to use to match the selected value with the discrete target rail pressure p7 target to compare, whereby depending on the system requirements the value p7 actual max and the value in the event of a pressure reduction p7 actual min is used to reduce control oscillations or to avoid overshoots or undershoots.

Die entsprechende druckbezogene Berechnung erfolgt im Regelfehler-Berechnungs-Baustein A2/B2 (vergleiche 2) in den die diskretisierten Soll-Raildruck-Werte p7Soll und die diskretisierten Ist-Raildruck-Werte p7Ist eingehen und segmentsynchron verglichen und als Regelfehler berechnet ausgegeben und abgespeichert werden.The corresponding pressure-related calculation takes place in the control error calculation module A2 / B2 (compare 2 ) into the discretized setpoint rail pressure values p7 target and the discretized actual rail pressure values p7 is received and compared segment-synchronously and output and saved calculated as a control error.

An dieser Stelle der Regelfehler-Berechnung erfolgt weiter erfindungsgemäß in einem Umrechnungs-Baustein A2', B2' aus der druckbasierten diskretisieren Regeldifferenz Δp7 = ΔpRail eine Umrechnung in eine volumenstrombasierte Regeldifferenz ΔVRail , das heißt eine Volumenstromdifferenz unter Auflösung einer Differentialgleichung, wobei E das druck - und temperaturabhängige spezifische Elastizitätsmodul des jeweiligen Kraftstoffs ist und VH , wie zuvor erläutert, das Raumvolumen des Kraftstoff-Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems 100 sind. Δ V Rail = V H E ( p , T ) Δ p Rail

Figure DE102019129306A1_0002
At this point, the control error calculation is carried out according to the invention in a conversion module A2 ', B2' from the pressure-based, discretized control difference Δp7 = Δp rail a conversion into a volume flow-based control difference ΔV rail , that is, a volume flow difference with the solution of a differential equation, where E is the pressure and temperature-dependent specific modulus of elasticity of the respective fuel and V H as previously explained, the volume of space of the high pressure fuel system of the fuel supply system 100 are. Δ V Rail = V H E. ( p , T ) Δ p Rail
Figure DE102019129306A1_0002

Diese Umrechnung in den segmentsynchronen Volumenfehler ΔVRail hat den Vorteil, dass die nichtlinearen Kraftstoffeigenschaften des Kraftstoffs bei der Regelung berücksichtigt werden.This conversion into the segment-synchronous volume error ΔV rail has the advantage that the non-linear fuel properties of the fuel are taken into account in the regulation.

Die nichtlinearen Eigenschaften des Kraftstoffs hinsichtlich Druck und Temperatur und Kompressibilität werden in druckbasierten Systemen nicht abgebildet, worin ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden Verfahrens zu sehen ist, da diese Nichtlinearitäten durch die Umrechnung in den segmentsynchronen Volumenfehler ΔVRail berücksichtigt werden.The non-linear properties of the fuel in terms of pressure, temperature and compressibility are not mapped in pressure-based systems, which is a significant advantage of the present method, since these non-linearities are converted into segment-synchronous volume errors ΔV rail be taken into account.

Dadurch ist eine exakte Versteuerung und Regelung mit geringsten Regelfehlern auch in hochdynamischen Fahrsituationen möglich, wodurch sich entscheidende Vorteile hinsichtlich Brennstabilität und Emissionen ergeben.This enables precise control and regulation with the smallest control errors even in highly dynamic driving situations, which results in decisive advantages in terms of combustion stability and emissions.

Als Zwischenzusammenfassung liegt somit gegenüber dem Stand der Technik eine Änderung in der Erfassung der Größen durch die Segmentierung in den Bausteinen A1, B1 und die Diskretisierung in den Bausteinen A2, B2 und eine Umrechnung von druckbasierten Größen auf volumenstrombasierte Größen in den Bausteinen A2/B2 sowie A2'/B2' vor.As an intermediate summary, compared to the prior art, there is therefore a change in the detection of the variables due to the segmentation in the modules A1 , B1 and the discretization in the building blocks A2 , B2 and a conversion of pressure-based quantities to volume-flow-based quantities in the modules A2 / B2 such as A2 '/ B2' in front.

Als Eingangsgröße für einen Regler-Baustein C, C1, C8 steht somit in der erfindungsgemäßen Grundkonzeption eine diskrete Volumen Regeldifferenz ΔVRail zur Verfügung, die direkt für die volumenstrombasierenden Stellglieder E1, E8 (Hochdruckpumpe 1 und Druckregelventil 8) verwendet wird. Auf eine Erweiterung, die „Zylinderselektive Regelung“ wird nachfolgend noch unter der gleichlautenden Teilüberschrift noch detailliert eingegangen.As an input variable for a controller module C. , C1, C8 is therefore a discrete volume control difference in the basic concept according to the invention ΔV rail available directly for the volume flow-based actuators E1 , E8 (High pressure pump 1 and pressure control valve 8th ) is used. An extension, the “cylinder-selective control”, will be discussed in detail below under the subheading of the same name.

Der Regler-Baustein C, C1, C8 umfasst als Teil-Baustein eine Regler-Zustandsmaschine C, die je nach Anforderung den Druck volumenstrombasierend/volumenstrombasiert, das heißt in Abhängigkeit der diskreten im Umrechnungs-Baustein A2'/B2' ermittelten Volumen-Regeldifferenz ΔVRail erhöht oder verringert, und die darüber entscheidet, ob eine Regeleingriff über einen PID-Regler-Baustein C1 der Hochruckpumpe 1 (vergleiche 2) „druckerhöhend“ oder über einen PID-Regler-Baustein C8 des Druckregelventils 8 „druckerniedrigend“ erfolgen soll.The controller component C. , C1, C8 includes a controller state machine as a sub-component C. which, depending on the requirements, the pressure based on volume flow / volume flow, i.e. depending on the discrete in the conversion module A2 '/ B2' determined volume control difference ΔV rail increases or decreases, and it decides whether a control intervention via a PID controller block C1 of the high pressure pump 1 (compare 2 ) "Pressure increasing" or via a PID controller module C8 of the pressure control valve 8th Should take place “lowering the pressure”.

Die Struktur umfasst zudem gemäß 2 einen Vorsteuer-Volumenstromwert-Baustein D als Störungsregler für die segmentsynchrone volumenstrombasierte Vorsteuerung (Führungsgröße mit Störgrößenkompensation) des Kraftstoffversorgungssystem, dessen Führungsgröße mit dem PID-Regler-Baustein C1 der Hochruckpumpe 1 und dem PID-Regler-Baustein C8 des Druckregelventils 8 zusammengeführt ist, sodass die PID-Regler-Bausteine C1, C8 nur die Regelschwankungen des Kraftstoffversorgungssystems ausgleichen müssen.The structure also includes according to 2 a pre-control volume flow value module D. as a fault controller for the segment-synchronous Volume flow-based precontrol (reference variable with disturbance variable compensation) of the fuel supply system, its reference variable with the PID controller block C1 of the high-pressure pump 1 and the PID controller module C8 of the pressure control valve 8th is brought together so that the PID controller modules C1, C8 only have to compensate for the control fluctuations of the fuel supply system.

Dem Vorsteuer-Volumenstromwert-Baustein D gehen als Vorsteuergrößen die unter a) bis d) genannten segmentsynchronen Volumenströmen in Addition zu, sodass in dem Vorsteuer-Volumenstromwert-Baustein D bereits die Führung der Regelstrecke gewährleistet ist.The pre-control volume flow value block D. the segment-synchronous volume flows mentioned under a) to d) are added as pre-control variables, so that in the pre-control volume flow value module D. the management of the controlled system is already guaranteed.

Die durch die PID-Regler-Bausteine C1, C8 ausgeregelten Werte des Störungsreglers des Vorsteuer-Volumenstromwert-Bausteins D werden (vergleiche 2) einem Ausgabe-Baustein E zugeführt, der die Stellglieder E1 und E8 der Hochdruckpumpe 1 und des Druckregelventils 8 elektrisch ansteuert und die Stellglieder E1 und E8 nach Bedarf über die Regelstrecke pumpensegmentsynchron volumenbasiert verstellt.The values of the fault controller of the precontrol volume flow value block that are regulated by the PID controller blocks C1, C8 D. become (compare 2 ) an output module E. fed to the actuators E1 and E8 the high pressure pump 1 and the pressure control valve 8th electrically controls and the actuators E1 and E8 Adjusted pump segment-synchronously based on volume via the controlled system as required.

Erweiterung „Zylinderselektive Regelung“:

  • Erfindungsgemäß wird die zuvor hinsichtlich der Grundkonzeption erläuterte Raildruckregelung auf eine sogenannte „Zylinderselektive Regelung‟ erweitert, wie nachfolgend erläutert wird. Dazu wird für jeden Zylinder, n = Anzahl der Zylinder beziehungsweise der zugehörigen Injektoren 9n (vergleiche 1) eine separate zylinderselektive Regelabweichung ΔVRail , insbesondere ein Proportional-Anteil und/oder ein Integrator-Anteil und/oder ein Differential-Anteil berechnet und gemäß der zylinderselektive Regelabweichung ΔVRail werden die Stellwerte E1, E8 Zylinder für Zylinder beziehungsweise Injektor für Injektor 9n beziehungsweise Einspritzevent für Einspritzevent segmentsynchron selektiert und wie zuvor erläutert volumenstrombasiert für die Hochdruckpumpe 1 oder das Druckregelventil 8 ausgegeben.
Extension "cylinder selective control":
  • According to the invention, the rail pressure control explained above with regard to the basic concept is extended to a so-called “cylinder-selective control”, as will be explained below. For this purpose, n = number of cylinders or the associated injectors for each cylinder 9n (compare 1 ) a separate cylinder-selective control deviation ΔV rail , in particular a proportional component and / or an integrator component and / or a differential component are calculated and based on the cylinder-selective control deviation ΔV rail the control values E1 , E8 Cylinder for cylinder or injector for injector 9n or injection valve for injection valve selected segment-synchronously and, as explained above, based on volume flow for the high-pressure pump 1 or the pressure control valve 8th issued.

Da die Injektoren 9n im stationären Betrieb von Zylinder zu Zylinder dieselben Mengen-Sollwerte erhalten, sich aber durch Injektorstreuungen unterschiedliche Mengenabnahmen V9n aus dem Rail 4 ergeben, zeigen erfindungsgemäß beispielsweise die einzelnen Integrator-Anteile der zylinderselektiven Regler C1n, C8n die Mengenabweichungen zwischen den Injektoren 9n, denen verschiedene Ursachen zugrunde liegen können. In Abhängigkeit der Art der Mengenabweichungen können die Ursachen mit großer Wahrscheinlichkeit bestimmten Fehlergruppen zugeordnet werden.As the injectors 9n In steady-state operation, the same target volume values are obtained from cylinder to cylinder, but different volume decreases result from injector scatter V 9n from the rail 4th show, according to the invention, for example, the individual integrator components of the cylinder-selective controllers C1 n , C8 n show the quantity deviations between the injectors 9 n , which can have various causes. Depending on the type of quantity discrepancy, the causes can be assigned to specific error groups with a high degree of probability.

Gemäß 2 steht als Eingangsgröße für einen Regler-Baustein C, C1, C8 somit in der erfindungsgemäßen Grundkonzeption eine diskrete Volumen-Regeldifferenz ΔVRail zur Verfügung, die direkt für die volumenstrombasierenden Stellglieder E1, E8 (Hochdruckpumpe 1 und Druckregelventil 8) verwendet wird, wobei segmentsynchron für jeden Zylinder beziehungsweise Injektor 9n „nur eine“ Regelstruktur wiederholend genutzt wird. Auf eine Erweiterung, die sogenannte „Zylinderselektive Regelung“ bei der mehrere Regelstruktur zylinderselektiv genutzt werden, wird nachfolgend noch unter der gleichlautenden Teilüberschrift detailliert eingegangen.According to 2 is the input variable for a controller block C. , C1, C8 thus a discrete volume control difference in the basic concept according to the invention ΔV rail available directly for the volume flow-based actuators E1 , E8 (High pressure pump 1 and pressure control valve 8th ) is used, with segment-synchronous for each cylinder or injector 9n "Only one" rule structure is used repeatedly. An extension, the so-called “cylinder-selective control”, in which several control structures are used cylinder-selectively, is discussed in detail below under the subheading of the same name.

Analog zu der Grundkonzeption steht als Eingangsgröße für mehrere (n) Regler-Bausteine C1n, C8n eine segmentsynchrone diskrete Volumen-Regeldifferenz ΔVRail zur Verfügung, die gemäß der Erweiterung zylinderselektiv direkt für die volumenstrombasierenden Stellglieder E1, E8 (Hochdruckpumpe 1 und Druckregelventil 8) verwendet wird.Analogous to the basic concept, there is an input variable for several controller modules C1n , C8n a segment-synchronous discrete volume control difference ΔVRail is available, which, according to the extension, is cylinder-selective directly for the volume flow-based actuators E1 , E8 (High pressure pump 1 and pressure control valve 8th ) is used.

Je Zylinder beziehungsweise Injektor 9n stehen als Teil-Bausteine, die einer Regler-Zustandsmaschine C zugeordnet sind, mehrere Regler-Bausteine C1n (im Ausführungsbeispiel n = 4; C11, C12, C13, C14), C8n (im Ausführungsbeispiel n = 4; C81, C82, C83, C84) zur Verfügung, die je nach segmentweiser Anforderung den Druck volumenstrombasierend/volumenstrombasiert, das heißt in Abhängigkeit der im Umrechnungs-Baustein A2'/B2' ermittelten diskreten Volumen-Regeldifferenz ΔVRail erhöhen oder verringern, wobei die Regler-Zustandsmaschine C darüber entscheidet, ob die Regeleingriffe segmentsynchron über mehrere PID-Regler-Bausteine C1n der Hochruckpumpe 1 (vergleiche 2) „druckerhöhend“ oder über mehrere PID-Regler-Bausteine C8n des Druckregelventils 8 „druckerniedrigend“ in zylinderselektiver Weise erfolgen sollen.Per cylinder or injector 9n are available as sub-modules of a controller state machine C. are assigned, several controller modules C1n (in the exemplary embodiment n = 4; C11, C12, C13, C14), C8n (in the exemplary embodiment n = 4; C81, C82, C83, C84) which, depending on the segment-wise requirement, the pressure based on volume flow / volume flow, i.e. depending on the one in the conversion module A2 '/ B2' determined discrete volume control difference ΔV rail increase or decrease, with the controller state machine C. it decides whether the control interventions are segment-synchronous via several PID controller blocks C1n the high pressure pump 1 (compare 2 ) "Pressure increasing" or via several PID controller modules C8n of the pressure control valve 8th Should be carried out “pressure-lowering” in a cylinder-selective manner.

Die Struktur umfasst zudem gemäß 2 einen Vorsteuer-Volumenstromwert-Baustein D als Störungsregler für die segmentsynchrone volumenstrombasierte Vorsteuerung (Führungsgröße mit Störgrößenkompensation) des Kraftstoffversorgungssystem 100, dessen Führungsgröße mit dem PID-Regler-Bausteinen C1n der Hochruckpumpe 1 und dem PID-Regler-Bausteinen C8n des Druckregelventils 8 zusammengeführt ist, sodass die PID-Regler-Bausteine C1n, C8n nur die Regelschwankungen des Kraftstoffversorgungssystems ausgleichen müssen.The structure also includes according to 2 a pre-control volume flow value module D. as a fault controller for the segment-synchronous volume flow-based precontrol (reference variable with disturbance variable compensation) of the fuel supply system 100 , its reference variable with the PID controller blocks C1n the high pressure pump 1 and the PID controller modules C8n of the pressure control valve 8th is brought together so that the PID controller modules C1n , C8n only have to compensate for the control fluctuations of the fuel supply system.

Hierdurch ergeben sich folgenden Effekte:

  • Die Hochdruckregelung kann durch die zylinderselektive Regelung zylinderselektiv geführt werden, das heißt jedem Zylinder beziehungsweise jedem Einspritzvorgang wird zylinderselektiv eine angepasste zylinderselektiv korrigierte Stellgröße als Stellgliedausgabe E1 der Hochdruckpumpe 1 oder Stellgliedausgabe E8 des Druckregelventils 8 ausgegeben.
This results in the following effects:
  • The high-pressure regulation can be carried out cylinder-selectively by the cylinder-selective regulation, that is, each cylinder or each injection process becomes cylinder-selective an adjusted actuating variable corrected for each cylinder as actuator output E1 the high pressure pump 1 or actuator output E8 of the pressure control valve 8th issued.

Mit anderen Worten, die jeweiligen PID-Regler-Bausteine C1n, C8n können jeder für sich ausgewertet separat kalibriert werden. Die Auswertung der im Ausführungsbeispiel vier einzelnen PID-Regler-Bausteine C1n oder C8n, das heißt der Vergleich, der im stationären Betrieb beispielsweise unterschiedlichen Integrator-Anteile und Proportional-Anteile lässt in vorteilhafter Weise eine zylinderbezogene beziehungsweise injektorbezogene Fehleranalyse und Ursacheneingruppierung zu, wobei einerseits eine einfache Diagnosefunktion (OnBoard-Diagnose ohne Ausbau) oder eine Diagnosefunktion (OnBoard-Diagnose ohne Ausbau) mit einer Korrekturfunktion vorgesehen ist.In other words, the respective PID controller modules C1n , C8n can each be evaluated separately and calibrated. The evaluation of the four individual PID controller modules in the exemplary embodiment C1n or C8n , that is, the comparison of the different integrator components and proportional components in stationary operation, for example, allows a cylinder-related or injector-related error analysis and cause grouping, whereby on the one hand a simple diagnostic function (on-board diagnosis without expansion) or a diagnostic function (on-board Diagnosis without removal) with a correction function.

Beispielsweise kann über die Diagnosefunktion eine bestimmter zylinderbezogener beziehungsweise injektorbezogener Fehler bis zu einem vorgebbaren Schwellwert zugelassen werden und erst nach Überschreitendes Schwellwert erfolgt eine zylinderbezogene beziehungsweise injektorbezogene Fehlerkorrektur.For example, a specific cylinder-related or injector-related error can be permitted up to a predefinable threshold value via the diagnostic function, and a cylinder-related or injector-related error correction only takes place after the threshold value has been exceeded.

Es besteht erfindungsgemäße insbesondere die Möglichkeit die Einspritzmengenfehler ursachenabhängig zu gruppieren , wobei die Injektoren 9n beispielsweise im Betrieb einer Fehlergruppe mit einem Injektordefekt (OnBoard-Diagnose eines Injektordefektes ohne Ausbau), oder einer andere Gruppe mit einer alterungsbedingten Injektordrift (OnBoard-Diagnose der Injektordrift ohne Ausbau) oder einer anderen Fehlergruppe mit einer sich ändernden Schaltleckagemenge VSLeck (OnBoard-Diagnose einer zu hohen Schaltleckage ohne Ausbau) zugeordnet werden können, wobei die Einspritzmengenfehler in vorteilhafter Weise innerhalb der OnBoard-Diagnose zu einem Austausch des defekten Injektors 9n aufrufen oder innerhalb der zylinderselektiven Regelung berücksichtigt und korrigiert werden können.According to the invention, there is in particular the possibility of grouping the injection quantity errors depending on the cause, with the injectors 9n For example, in the operation of an error group with an injector defect (on-board diagnosis of an injector defect without removal), or another group with an age-related injector drift (on-board diagnosis of injector drift without removal) or another error group with a changing amount of switching leakage V SLeck (OnBoard diagnosis of an excessively high switching leakage without removal) can be assigned, with the injection quantity errors advantageously within the OnBoard diagnosis for an exchange of the defective injector 9n or can be taken into account and corrected within the cylinder-selective control.

Zudem können generell die zylinderselektiven Regelungsinformationen, das heißt die individualen Einspritzmengenfehler der einzelnen Injektoren 9n adaptiert werden und zur Verbesserung der Vorsteuerung D der Injektoren 9n genutzt werden.In addition, the cylinder-selective control information, i.e. the individual injection quantity errors of the individual injectors, can generally be used 9n can be adapted and to improve the feedforward control D. the injectors 9n be used.

Die jeweilige zylinderselektive Regelgröße C1n, C8n kann ferner in vorteilhafter Weise in eine andere Führungsgröße umgerechnet werden, wobei insbesondere an das innere Motormoment der jeweiligen Zylinder gedacht wird, sodass durch Unterstützung der zylinderselektiven Raildruckregelung eine zylinderselektive momentenabhängige Regelung ermöglicht wird, bei der die zylinderselektiven Regelungsinformationen insbesondere für die Momenten-Zylindergleichstellung genutzt werden können, indem beispielsweise einem zylinderselektiven Momenten-Regler ein entsprechender Vorsteuerwert aus der zylinderselektiven Raildruckregelung übergeben wird.The respective cylinder-selective controlled variable C1n , C8n can also be converted into another reference variable in an advantageous manner, with particular consideration being given to the internal engine torque of the respective cylinder so that cylinder-selective, torque-dependent control is made possible by supporting the cylinder-selective rail pressure control, in which the cylinder-selective control information is used in particular for the torque-cylinder equalization can, for example, by transferring a corresponding pilot control value from the cylinder-selective rail pressure control to a cylinder-selective torque controller.

Erweiterung „Stromerfassung und Stromregelung der Stellglieder“:

  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Hochdruckregelung bei der beschriebenen nichtzylinderselektiven Regelung oder bei der beschriebenen zylinderselektiven Regelung eine angepasste korrigierte Stellgröße in einer Stellgliedausgabe E1 der Hochdruckpumpe 1 oder in einer Stellgliedausgabe E8 des Druckregelventils 8 ausgibt.
Extension "current recording and current control of the actuators":
  • A further aspect of the invention consists in the fact that the high pressure regulation in the described non-cylinder-selective regulation or in the described cylinder-selective regulation an adapted corrected manipulated variable in an actuator output E1 the high pressure pump 1 or in an actuator output E8 of the pressure control valve 8th issues.

Um die erfindungsgemäßen Vorteile der nichtzylinderselektiven Regelung oder der beschriebenen zylinderselektiven Regelung ohne Systemschwäche im Bereich der Stromerfassung und Stromregelung des Druckregelventils 8 und der Hochdruckpumpe 1 in vollem Umfang nutzen zu können, wird nachfolgend eine Verfahren zur verbesserten Stromregelung mittels eines Beobachter-Modells für eine Raildruckregelung mit einem Druckregelventil 8 und/oder einer Hochdruckpumpe 1 erläutert.To the advantages according to the invention of the non-cylinder-selective regulation or the described cylinder-selective regulation without system weakness in the area of the current detection and current regulation of the pressure regulating valve 8th and the high pressure pump 1 To be able to use the full extent, a method for improved current regulation by means of an observer model for a rail pressure regulation with a pressure regulating valve is described below 8th and / or a high pressure pump 1 explained.

Bisher werden Stromregelungen von Komponenten, insbesondere Hochdruck-Komponenten in der Automobilindustrie durch Pulsweitenmodulation (PWM) eines schnellen Schalters im Motorsteuergerät realisiert. Durch die PWM-Modulation stellt sich ein mittlerer Strom im Stellglied ein, der für eine Stromregelung mit einem analog zu digital Umsetzer (AD-Umsetzer) gemessen wird um diesen dann einem Regler als Ist-Größe bereitzustellen. Der gemessene Strom enthält durch die PWM-Modulation Frequenzen/Oszillationen die einem Vielfachen der PWM-Grundfrequenz entsprechen. Um den Strom fehlerfrei erfassen zu können gibt es zwei etablierte Verfahren.So far, current controls of components, especially high-pressure components in the automotive industry, have been implemented by pulse width modulation (PWM) of a fast switch in the engine control unit. The PWM modulation results in an average current in the actuator, which is measured for current regulation with an analog-to-digital converter (AD converter) in order to provide this to a controller as an actual variable. Due to the PWM modulation, the measured current contains frequencies / oscillations which correspond to a multiple of the PWM basic frequency. There are two established methods of measuring the current without errors.

Man unterscheidet in „PWM-synchrone Stromerfassungssysteme“ und „Zeitsynchrone Stromerfassungssysteme“.A distinction is made between “PWM-synchronous current recording systems” and “Time-synchronous current recording systems”.

PWM-synchrone Stromerfassungssysteme, bei denen ein Hardware-Filter mit hoher Grenzfrequenz zur Eliminierung hochfrequenter Störungen zum Einsatz kommt, haben folgende Nachteile: Es kann keine mittelwertfreie Erfassung durchgeführt werden. Es erfolgt eine Abtastung die im Frequenzbereich des HW-Filters liegt mit hoher CPU-Last da die Abtastfrequenz an die PWM Grundfrequenz gekoppelt ist. Bei kleinen PWM-Tastverhältnissen kann es durch Aliasfehler zu Unterabtastungen kommen was zu einer Mittwertverschiebung führt. Das Verfahren wird daher selten angewendet.PWM-synchronous current recording systems, in which a hardware filter with a high cut-off frequency is used to eliminate high-frequency interference, have the following disadvantages: A mean value-free acquisition cannot be performed. Sampling takes place in the frequency range of the HW filter with a high CPU load because the sampling frequency is coupled to the PWM base frequency. With small PWM duty cycles, aliasing errors can lead to undersampling, which leads to a shift in the mean value. The procedure is therefore rarely used.

Zeitsynchrone Stromerfassungssysteme, bei denen ein HW-Filter mit geringer Grenzfrequenz zur Glättung der PWM-Oszillation auf dem Stromsignal zum Einsatz kommt, haben folgende Nachteile: Durch die geringe Grenzfrequenz und hohe Filterzeitkonstante weisen diese HW-Filter eine hohe Phasenverschiebung auf. Die Regleranpassung muss an einen relativ langsamen HW-Filter erfolgen. Die zeitsynchronen Stromerfassungssysteme weisen ferner bei Störungen ein schlechtes Regelverhalten auf, weil der Ist-Wert durch die langsame HW-Filterung verzögert den Regler erreicht.Time-synchronous current detection systems in which a HW filter with a low cut-off frequency is used to smooth the PWM oscillation on the current signal have the following disadvantages: Due to the low cut-off frequency and high filter time constant, these HW filters have a high phase shift. The controller must be adapted to a relatively slow HW filter. The time-synchronous current detection systems also show poor control behavior in the event of malfunctions, because the actual value reaches the controller with a delay due to the slow HW filtering.

Generell wird bei den Stromerfassungssystemen mit Hilfe eines Messwiderstands der Spannungsabfall über dem Messwiderstand benutzt um den Strom in dem Stellglied zu bestimmen. Dieser Wert wird mittels eines aAD-Umsetzers zyklisch erfasst und der Stromregelung als Ist-Wert bereitgestellt. In einer geschlossenen Regelschleife wird auf diesen Strommesswert geregelt. Für die Abtastung muss dieser Messwert vor dem Analog/Digital Umsetzer mittels analogem Hardware (HW)-Tiefpass-Filter mit einer entsprechend festzulegenden Grenzfrequenz (üblicherweise zwischen 10...50Hz bei zeitsynchroner Stromerfassung) gefiltert werden. Üblicherweise ist dieser Filter, zumeist ein RC-Glied. Dadurch werden, eine Signalverzögerung und ein Phasengang erzeugt, der für die Regelschleife von großem Nachteil ist, weshalb die (inneren) Stromregelungen verhältnismäßig langsam ausgelegt werden.In general, the voltage drop across the measuring resistor is used in current detection systems with the aid of a measuring resistor to determine the current in the actuator. This value is recorded cyclically by means of an aAD converter and made available to the current control as an actual value. This current measured value is regulated in a closed control loop. For sampling, this measured value must be in front of the analog / digital converter using analog hardware ( HW ) -Low-pass filter with a correspondingly definable cut-off frequency (usually between 10 ... 50Hz with time-synchronous current measurement). This filter is usually an RC element. As a result, a signal delay and a phase response are generated, which is a major disadvantage for the control loop, which is why the (internal) current controls are designed to be relatively slow.

Dabei wird wie bisher bereits beachtet, dass in der hier vorliegenden spezifischen Anwendung „Raildruckregelung“ in einer Reglerkaskade der Raildruckregelung die inneren Regelkreise (Regelkreise der Steller Stromregler) grundsätzlich schneller auszulegen sind, als die äußeren Regelkreise (Regelkreise basierend auf Raildruck) um eine zeitliche Entkopplung zu erreichen.As before, attention is paid to the fact that in the specific application "rail pressure control" in a regulator cascade of the rail pressure control, the inner control loops (control loops of the current regulator actuator) are generally designed to be faster than the outer control loops (control loops based on rail pressure) for temporal decoupling to reach.

Die Stellglieder für die Stellgliedausgabe E1, E8 der Hochdruckpumpe 1 und des Druckregelventils 8 der Hochdruckregelung sind dabei die inneren Regelkreise, wobei die eigentliche bereits erläuterte hydraulische Druckregelung (vergleiche die Bausteine der hydraulischen Druckregelung in 2 und die zugehörige Beschreibung) die äußeren Regelkreise darstellen.The actuators for the actuator output E1 , E8 the high pressure pump 1 and the pressure control valve 8th of the high pressure control are the inner control loops, whereby the actual hydraulic pressure control already explained (compare the components of the hydraulic pressure control in 2 and the associated description) represent the outer control loops.

Nach alledem wird deutlich, dass bei der Stromerfassung und der darauf basierenden Stromregelung des Druckregelventils 8 und der Hochdruckpumpe 1 Verbesserungspotential vorliegt, wobei nachfolgend eine verbesserte Vorgehensweise erläutert wird.After all this, it becomes clear that with the current detection and the current regulation of the pressure control valve based on it 8th and the high pressure pump 1 There is potential for improvement, an improved procedure being explained below.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einer geänderten Signalverarbeitung beziehungsweise Signalverarbeitungskette, die erfindungsgemäß ein Beobachter-Modell umfasst.The solution according to the invention consists in a modified signal processing or signal processing chain, which according to the invention comprises an observer model.

Mit anderen Worten, in die Signalverarbeitungskette ist ein Beobachter-Baustein W, kurz Beobachter genannt, integriert angeordnet, der in vorteilhafter Weise in der Signalverarbeitungskette zur Ansteuerung der Komponenten 1 und 8 zum Einsatz kommt.In other words, there is an observer module in the signal processing chain W. , called observer for short, arranged in an integrated manner, which is advantageously in the signal processing chain for controlling the components 1 and 8th is used.

Dieser in die Signalverarbeitungskette integrierte Beobachter W verbessert die Stromerfassung des Hochdruckpumpe 1 und des Druckregelventils 8 und deren Stromregelung in der beschriebenen nichtzylinderselektiven Raildruckregelung und in der zylinderselektive Raildruckregelung gleichermaßen.This observer integrated into the signal processing chain W. improves the current detection of the high pressure pump 1 and the pressure control valve 8th and its current regulation in the described non-cylinder-selective rail pressure regulation and in the cylinder-selective rail pressure regulation equally.

Die Stromerfassung wird mittels des Beobachter-Modells dahingehend verbessert, dass die Verzögerungszeiten und Phasenverschiebungen der Stromerfassung, die durch die analoge Filterung (HW-Filter) des Signals entstehen, umgangen werden, wobei in dem Modell sichergestellt ist, das der Beobachter W ständig nachgeführt wird, indem ein sogenannter Beobachtungsfehler gegen Null konvergiert, wobei der Beobachtungsfehler als Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem beobachten Wert definiert ist.The current detection is improved by means of the observer model in such a way that the delay times and phase shifts of the current detection, which are caused by the analog filtering (HW filter) of the signal, are circumvented, with the model ensuring that the observer W. is continuously tracked by a so-called observation error converging to zero, the observation error being defined as the difference between the measured value and the observed value.

Das erfindungsgemäße System zur Stromerfassung ist in 2 in dem Ausgabemodul-Baustein E angeordnet und in 2 in einem schematisch dargestellten aus dem Ausgabemodul-Baustein E herausgezogenen Systemschaubild verdeutlicht.The current detection system according to the invention is shown in 2 in the output module component E. arranged and in 2 in a schematically shown from the output module component E. the extracted system diagram.

Das erfindungsgemäße System zur Stromerfassung basiert auf einer zeitsynchronen Stromerfassung und einer sogenannten Zustandsrekonstruktion beziehungsweise Zustandsvektorkonstruktion.The system according to the invention for current detection is based on time-synchronous current detection and a so-called state reconstruction or state vector construction.

Das aus Ausgabemodul-Baustein E herausgezogenen Systemschaubild verdeutlicht einen Spannungswert u (die einem pulsierenden Spulenstrom beziehungsweise einer pulsierenden Spulenspannung einer herkömmlichen PWM-synchronen Stromerfassung entspricht), welche die Eingangsgröße des System zur Stromerfassung darstellt.The one from the output module block E. The extracted system diagram shows a voltage value u (which corresponds to a pulsating coil current or a pulsating coil voltage of a conventional PWM-synchronous current measurement), which represents the input variable of the system for current measurement.

Die Spannung u stellt die Eingangsgröße dar, die der Spule 1 L s + R

Figure DE102019129306A1_0003
der Steuereinheit der anzusteuernden Komponenten 1, 8 zugeführt wird.The voltage u represents the input variable that of the coil 1 L. s + R.
Figure DE102019129306A1_0003
the control unit of the components to be controlled 1 , 8th is fed.

Das Ausgangssignal der Spule 1 L s + R

Figure DE102019129306A1_0004
ist ein Stromwert i1, der als sogenannter Effektivwert der Spule 1 L s + R
Figure DE102019129306A1_0005
als Regelstrom zur Ansteuerung der Komponente 1, 8 gesucht wird, der messtechnisch nicht ohne entsprechende Aufbereitung des Signales erfasst werden kann.The output of the coil 1 L. s + R.
Figure DE102019129306A1_0004
is a current value i 1 , known as the effective value of the coil 1 L. s + R.
Figure DE102019129306A1_0005
as a control current to control the component 1 , 8th is sought that cannot be measured by measurement without appropriate processing of the signal.

Der Stromwert i1 beziehungsweise Effektivwert der Spule 1 L s + R

Figure DE102019129306A1_0006
stellt die Eingangsgröße für einen Hardware-Filter HW zur Filterung des Stromwertes i1 darstellt, der wiederum den Stromwert i2 ausgibt, der schließlich die Eingangsgröße für einen Software-Filter SW zur Dämpfung des Signals des Stromwertes i2 im Steuergerät darstellt, sodass nach dieser Signalverarbeitungskette ein Signal eines Stromwertes i3 zur Verfügung steht.The current value i 1 or the effective value of the coil 1 L. s + R.
Figure DE102019129306A1_0006
represents the input variable for a hardware filter HW for filtering the current value i 1 , which in turn outputs the current value i 2 , which is ultimately the input variable for a software filter SW for attenuating the signal of the current value i 2 in the control device, so that a signal of a current value i 3 is available after this signal processing chain.

Der Spannungswert u stellt somit den Eingangswert in den Beobachter-Baustein W dar, wobei der Stromwert i3 den Ausgangswert der Signalverarbeitungskette darstellt, der ebenfalls dem Beobachter-Baustein W zur Verfügung gestellt wird, wobei der Beobachter-Baustein W über das zugrunde liegende Beobachter-Modell parallel zu der zuvor erläuterten Signalverarbeitungskette ein neuen Spannungswert u berechnet.The tension value u thus provides the input value in the observer block W. where the current value i 3 represents the output value of the signal processing chain, which is also the observer module W. is made available, the observer block W. A new voltage value is generated via the underlying observer model in parallel to the signal processing chain explained above u calculated.

Das heißt, der Beobachter W wird ständig nachgeführt, indem der sogenannte Beobachtungsfehler gegen Null konvergiert, wobei der Beobachtungsfehler als Differenz zwischen dem gemessenen Wert i1 und dem beobachten Wert i3 definiert ist.That is, the observer W. is constantly updated in that the so-called observation error converges to zero, the observation error being the difference between the measured value i1 and the observed value i3 is defined.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist eine den Anforderungen entsprechend hohe Performance und Stabilität der Stromerfassung möglich wodurch die inneren Stromregelkreise mit hoher Performance im Detail folgende vorteilhafte Eigenschaften der erfindungsgemäßen Stromerfassung mittels Beobachter W zu verstehen sind: Diese Art der Stromerfassung weist nur eine geringe Phasenverschiebung da auf den Modellwert des Beobachters geregelt wird welche dem realen Stromwert entspricht der jedoch durch die Nachteile des Phasengangs der Filterung erst nach der Filterlaufzeit erfasst werden würde. Die Erfassung mit Beobachter ist schneller, sodass schließlich auch die darauf basierende Regelung schneller ist. Die erfindungsgemäße Stromerfassung benötigt keine Mittelwertbildung, das heißt sie ist insbesondere im Gegensatz zu der allseits verwendeten PWM-synchronen Stromerfassung (mit Mittelwertbildung) genauer. Bei der erfindungsgemäßen Stromerfassung treten keine Aliasing-Effekte auf, das heißt eine falsche Signalermittlung mit Unterabtastung, wie es bei anderen Stromerfassungsverfahren der Fall ist, tritt nicht auf.This solution according to the invention enables a high performance and stability of the current detection corresponding to the requirements, whereby the inner current control loops with high performance in detail have the following advantageous properties of the current detection according to the invention by means of observer W. The following are to be understood: This type of current detection shows only a slight phase shift because the model value of the observer is used, which corresponds to the real current value which, however, would only be recorded after the filter run time due to the disadvantages of the phase response of the filtering. The acquisition with observer is faster, so that ultimately the control based on it is also faster. The current detection according to the invention does not require averaging, that is to say it is more accurate in particular in contrast to the PWM-synchronous current detection (with averaging) that is used on all sides. In the current detection according to the invention, no aliasing effects occur, that is to say incorrect signal determination with undersampling, as is the case with other current detection methods, does not occur.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
KraftstoffversorgungssystemFuel supply system
11
Hochdruckpumpehigh pressure pump
22
VorförderpumpeFeed pump
33
KraftstofftankFuel tank
44th
Kraftstoffspeicher, RailFuel storage, rail
ΔVRail ΔV rail
Volumen-Regeldifferenz, diskrete RegelabweichungVolume control difference, discrete control deviation
55
FiltereinheitFilter unit
66th
Duo-Sensor (p, T)Duo sensor (p, T)
T6T6
KraftstofftemperaturFuel temperature
77th
Raildruck-SensorRail pressure sensor
p7p7
RaildruckRail pressure
p7Ist p7 is
Ist-RaildruckActual rail pressure
p7Ist-max p7 actual max
Ist-Raildruck (diskretisiert Max)Actual rail pressure (discretized max)
p7Ist-min p7 actual min
Ist-Raildruck (diskretisiert Min)Actual rail pressure (discretized Min)
p7Ist-50% p7 actual-50%
Ist-Raildruck (diskretisiert Mittelwert)Actual rail pressure (discretized mean value)
p7soll p7 should
Soll-Raildruck (diskretisiert)Target rail pressure (discretized)
Δp7 = ΔpRail Δp7 = Δp rail
diskrete Regelabweichung (druckbezogen)discrete control deviation (pressure-related)
EE.
Elastizitätsmodulmodulus of elasticity
88th
DruckregelventilPressure control valve
V8V8
abgesteuerter Volumenstrom über Rücklaufleitung 8.1controlled volume flow via return line 8.1
9n9n
Injektoren (n-ter Injektor)Injectors (n-th injector)
9191
erster Injektorfirst injector
9292
zweiter Injektorsecond injector
9393
dritter Injektorthird injector
9494
vierter Injektorfourth injector
1.41.4
Hochdruckleitung zwischen 1 und 4High pressure line between 1 and 4
2.12.1
Niederdruckleitung zwischen 2 und 1Low pressure line between 2 and 1
4.94.9
Injektorleitungen zwischen 4 und 9nInjector lines between 4 and 9n
8.2.18.2.1
Rücklaufleitung zwischen 8 und 2.1Return line between 8 and 2.1
9.39.3
Leckagerücklaufleitung zwischen 9n und 3Leak return line between 9n and 3
1.31.3
HDP-Rücklaufleitung zwischen 1 und 3HDP return line between 1 and 3
S1S1
erstes Steuergerätfirst control unit
S2S2
zweites Steuergerätsecond control unit
VGes V Ges
Gesamt-Volumen (V9n + VDLeck + VSLeck+ VAp-Rail-Vorgabe)Total volume ( V 9n + V DLeck + V SLeck + V Ap-Rail specification )
V9n V 9n
Einspritzvolumen des jeweiligen n-ten Injektors 9nInjection volume of the respective n-th injector 9n
VDLeck V DLeck
Dauerleckagevolumenstrom des Hochdruck-KraftstoffversorgungssystemsContinuous leakage volume flow of the high pressure fuel supply system
VSLeck V SLeck
Schaltleckagevolumenstrom der Injektoren 9nSwitching leakage volume flow of the injectors 9n
VΔp-Rail-Vorgabe V Δp rail specification
Druckänderungswunsch systembedingtSystem-related pressure change request
VZU V TO
zugeführtes Volumen in Abhängigkeit des Druckänderungswunsches DruckerhöhungSupplied volume depending on the pressure change desired pressure increase
VGes-Ab V Ges-Ab
abgeführtes Volumen in Abhängigkeit des Druckänderungswunsches DruckabsenkungVolume discharged as a function of the pressure change request Pressure reduction
VH V H
konstantes Raumvolumen des Hochdruck-Kraftstoffversorgungssystemsconstant volume of the high pressure fuel supply system
nsyncnsync
Startzeitpunkt der BerechnungStart time of the calculation
A1A1
Sollwertvorgabe-Baustein des Raildrucks p7soll Setpoint specification block for rail pressure p7 should
A2A2
Sollwert-Diskretisierungs-BausteinSetpoint discretization module
B1B1
Istwert-Signalerfassungs-Baustein Raildruck p7Ist Actual value signal acquisition module rail pressure p7 Is
B2B2
Istwert-Diskretisierungs-BausteinActual value discretization module
A2/B2A2 / B2
Regelfehler-Berechnungs-BausteinControl error calculation module
A2'/B2'A2 '/ B2'
Umrechnungs-BausteinConversion module
CC.
Regler-ZustandsmaschineController state machine
C1nC1n
Regel-Baustein der Hochdruckpumpe (n-ter Regel-Baustein)Rule block of the high pressure pump (n-th rule block)
C8nC8n
Regel-Baustein des Druckregelventils (n-ter Regel-BausteinControl module of the pressure control valve (n-th control module
DD.
Vorsteuer-BausteinInput tax module
EE.
Ausgabe-BausteinOutput block
E1E1
Stellgliedausgabe HochdruckpumpeActuator output high pressure pump
E8E8
Stellgliedausgabe DruckregelventilActuator output pressure control valve
Figure DE102019129306A1_0007
Figure DE102019129306A1_0007
SpuleKitchen sink
uu
SpulenspannungCoil voltage
i1i1
Spulenstrom hinter der SpuleCoil current behind the coil
HWHW
Hardware-FilterHardware filter
i2i2
Spulenstrom nach Hardware-FilterCoil current after hardware filter
SWSW
Software-FilterSoftware filter
i3i3
Spulenstrom nach Software-FilterCoil current according to software filter
WW.
Beobachter-BausteinObserver building block

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016204386 A1 [0002]DE 102016204386 A1 [0002]

Claims (18)

Verfahren zum Regeln eines durch eine Hochdruckpumpe (1) in einem Kraftstoffspeicher (4) bewirkten Raildrucks (p7Soll) für ein Kraftstoffversorgungssystem (100) einer Brennkraftmaschine, wobei eine kurbelwinkelbezogene oder nockenwinkelbezogene feste Winkeldifferenz der Brennkraftmaschine zwischen einer Oberen-Totpunkt-Position eines Zylinderkolbens eines Zylinders der Brennkraftmaschine und einer Oberen-Totpunkt-Position des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe (1) des Kraftstoffversorgungssystems (100) bei der Zumessung des Fördervolumens der Hochdruckpumpe (1) berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wiederkehrend pumpensynchron je Segment, das einer Umdrehung einer Kurbelwelle und somit der Bewegung des Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe (1) von der Oberen-Totpunkt-Position des Pumpenkolbens zur nächsten Oberen-Totpunkt-Position entspricht, eine Diskretisierung einer Regelabweichung (Δp7) des Raildrucks (p7) im Kraftstoffspeicher (4) vorgenommen und von der diskreten Regelabweichung (Δp7) ausgehend eine volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) berechnet wird, wobei die Stellgrößen der Stellglieder der Komponenten (1, 8) zum Regeln des Raildrucks (p7Soll) in dem Kraftstoffspeicher (4) einem Ausgabe-Baustein (E1, E8) zugeführt und in dem Ausgabe-Baustein (E1, E8) zur volumenbasierten Einstellung des Raildrucks (p7Soll) berechnet werden, wobei eine Stromerfassung und Stromregelung der Stellglieder (1, 8) auf der Basis eines Beobachter-Modells durchgeführt wird.Method for regulating a rail pressure (p7 setpoint ) for a fuel supply system (100) of an internal combustion engine caused by a high-pressure pump (1) in a fuel accumulator (4), wherein a crank angle-related or cam angle-related fixed angle difference of the internal combustion engine between a top dead center position of a cylinder piston of a Cylinder of the internal combustion engine and a top dead center position of the pump piston of the high pressure pump (1) of the fuel supply system (100) is taken into account when metering the delivery volume of the high pressure pump (1), characterized in that recurring pump synchronism per segment, which is one revolution of a crankshaft and thus the movement of the pump piston of the high-pressure pump (1) from the top dead center position of the pump piston to the next top dead center position corresponds to a discretization of a control deviation (Δp 7 ) of the rail pressure (p7) in the fuel accumulator (4) and made by the discrete rules a deviation (Δp 7 ) based on a volume-related discrete volume control difference (ΔV Rail ) is calculated, the manipulated variables of the actuators of the components (1, 8) for regulating the rail pressure (p7 target ) in the fuel accumulator (4) in an output module ( E1, E8) and are calculated in the output module (E1, E8) for the volume-based setting of the rail pressure (p7 target ), current recording and current regulation of the actuators (1, 8) being carried out on the basis of an observer model. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) zylinderselektiv berechnet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the volume-related discrete volume control difference (ΔV Rail ) is calculated for each cylinder. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) als Eingangsgröße einem Regelbaustein (C1) für die Hochdruckpumpe (1) und einem Regelbaustein (C8) für ein dem Kraftstoffspeicher (4) zugeordnetes Druckregelventil (8) zugeführt wird, wobei die diskrete Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) mit einem Vorsteuer-Baustein (D) verknüpft wird, wodurch pumpensynchron je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe (1) und das Druckregelventil (8) in einem Ausgabe-Baustein (E8) berechnet und den Stellgliedern (E1, E8) der Hochdruckpumpe (1) und des Druckregelventils (8) zur volumenbasierten Einstellung des Raildrucks (p7Soll) zugeführt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the volume-related discrete volume control difference (ΔV Rail ) is fed as an input variable to a control module (C1) for the high-pressure pump (1) and a control module (C8) for a pressure control valve (8) assigned to the fuel accumulator (4), wherein the discrete volume control difference (ΔV Rail ) is linked with a pilot control module (D), whereby the actuating variables for the high-pressure pump (1) and the pressure control valve (8) are calculated in an output module (E8) in an output module (E8) and the actuators (E1, E8) of the high-pressure pump (1) and the pressure control valve (8) for the volume-based setting of the rail pressure (p7 target ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) als zylinderselektive Eingangsgrößen einem Regelbaustein (C1n) für die Hochdruckpumpe (1) und einem Regelbaustein (C8n) für ein dem Kraftstoffspeicher (4) zugeordnetes Druckregelventil (8) zugeführt wird, wobei die diskrete Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) mit einem Vorsteuer-Baustein (D) verknüpft wird, wodurch pumpensynchron und zylinderselektiv je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe (1) und das Druckregelventil (8) in einem Ausgabe-Baustein (E8) berechnet und den Stellgliedern (E1, E8) der Hochdruckpumpe (1) und des Druckregelventils (8) zur volumenbasierten zylinderselektiven Einstellung des Raildrucks (p7Soll) zugeführt werden.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the volume-related discrete volume control difference (ΔV Rail ) is fed as cylinder-selective input variables to a control module (C1n) for the high-pressure pump (1) and a control module (C8n) for a pressure control valve (8) assigned to the fuel accumulator (4), The discrete volume control difference (ΔV Rail ) is linked to a pilot control module (D), which calculates the manipulated variables for the high-pressure pump (1) and the pressure control valve (8) in an output module (E8) for each segment in a pump-synchronized and cylinder-selective manner and the actuators (E1, E8) of the high pressure pump (1) and the pressure control valve (8) for volume-based, cylinder-selective adjustment of the rail pressure (p7 target ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die diskrete Regelabweichung (Δp7) als Differenz aus dem diskretisierten Ist-Raildrucks (p7Ist) und dem diskretisierten Soll-Raildruck (p7Soll) berechnet wird, indem eine diskretisierte Druckinformation (p7Ist) eines Raildruck-Sensor (7) des aktiv erfassten pumpensynchronen Segmentes mit dem diskretisierten Soll-Raildruck (p7Soll) des um ein Arbeitsspiel vorhergehenden pumpensynchronen Segmentes verglichen wird, um die diskrete Regeldifferenz (Δp7) zu bestimmen.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the discrete control deviation (Δp 7 ) is calculated as the difference between the discretized actual rail pressure (p7 actual ) and the discretized target rail pressure (p7 target ) by adding discretized pressure information (p7 actual ) from a rail pressure sensor ( 7) of the actively detected pump-synchronous segment is compared with the discretized target rail pressure (p7 target ) of the pump-synchronous segment preceding by one work cycle in order to determine the discrete control difference (Δp7). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die diskrete Regelabweichung (Δp7) als Differenz aus dem diskretisierten Ist-Raildrucks (p7Ist) und dem diskretisierten Soll-Raildruck (p7Soll) zylinderselektiv berechnet wird, indem eine diskretisierte Druckinformation (p7Ist) eines Raildruck-Sensor (7) des aktiv erfassten pumpensynchronen Segmentes mit dem diskretisierten Soll-Raildruck (p7Soll) des um ein Arbeitsspiel vorhergehenden pumpensynchronen Segmentes verglichen wird, um die diskrete zylinderselektive Regeldifferenz (Δp7) zu bestimmen.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the discrete control deviation (Δp 7 ) as the difference between the discretized actual rail pressure (p7 actual ) and the discretized target rail pressure (p7 target ) is calculated cylinder-selectively by using discretized pressure information (p7 actual ) from a rail pressure sensor (7) of the actively detected pump-synchronous segment is compared with the discretized target rail pressure (p7 target ) of the pump-synchronous segment preceding by one work cycle in order to determine the discrete cylinder-selective control difference (Δp7). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Raildruck (p7Soll) zu einem Zeitpunkt diskretisiert wird, der mit einem Triggerstartsignal (nsync) festgelegt wird, das wiederkehrend zu Beginn eines pumpensynchronen Segmentes ausgegeben wird.Procedure according to Claim 3 or 4th , characterized in that the target rail pressure (p7 target ) is discretized at a point in time which is determined with a trigger start signal (nsync) which is output repeatedly at the beginning of a pump-synchronous segment. Verfahren nach Anspruch 3 und 5 oder 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Raildruck (p7Ist) innerhalb des durch das Triggerstartsignal (nsync) gestarteten Segmentes wiederkehrend erfasst und diskretisiert wird.Procedure according to Claim 3 and 5 or 4th and 6th , characterized in that the actual rail pressure (p7 actual ) is recurrently recorded and discretized within the segment started by the trigger start signal (nsync). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Raildruck (p7Ist), der innerhalb des pumpensynchronen Segmentes wiederkehrend erfasst wird, als • in dem Segment maximaler Ist-Raildruck (p7Ist-max) und • in dem Segment minimaler Ist-Raildruck (p7Ist-min) und • in dem Segment berechneter Mittelwert (p7Ist-50%) diskretisiert und wahlweise mit dem diskretisierten Soll-Raildruck (p7Soll) zur Bestimmung der diskreten Regelabweichung (Δp7), insbesondere der zylinderselektiven Regelabweichung (Δp7) verglichen wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the actual rail pressure (p7 Ist ), which is recurrently recorded within the pump-synchronous segment, as • in the segment maximum actual rail pressure (p7 actual max ) and • in the segment minimum actual rail pressure (p7 actual -min ) and • mean value calculated in the segment (p7 actual-50% ) discretized and optionally with the discretized Set rail pressure (p7 setpoint ) to determine the discrete control deviation (Δp7), in particular the cylinder-selective control deviation (Δp7) is compared. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Regelung, insbesondere die zylinderselektive Regelung als Ist-Wert (p7Ist) der erfasste minimale diskrete Druck (pIst-min) oder der erfasste maximale diskrete Druck (p7Ist-max) oder der diskrete Mittelwert (p7Ist-50%) zum Vergleich mit dem diskreten Soll-Raildruck (p7Soll) verwendet wird, wobei je nach Systemanforderung bei einem Druckaufbau der maximale diskrete Druck (p7Ist-max) und bei einem Druckabbau der minimale diskrete Druck (p7ISt-min) verwendet wird, um Regelschwingungen, insbesondere zylinderselektive Regelschwingungen zu reduzieren beziehungsweise zylinderselektive Über- oder Unterschwinger zu vermeiden.Procedure according to Claim 9 , Characterized in that for regulation, in particular the cylinder-selective control as an actual value (P7) of the detected minimum discrete pressure (p Ist-min) or the detected maximum discrete pressure (p Figure 7-max) or the discrete mean value (p7 Actual-50% ) is used to compare with the discrete setpoint rail pressure (p7 setpoint ), depending on the system requirements, the maximum discrete pressure (p 7Ist-max ) when pressure builds up and the minimum discrete pressure (p 7ISt-min ) is used to reduce control oscillations, in particular cylinder-selective control oscillations or to avoid cylinder-selective overshoots or undershoots. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die diskrete Regelabweichung (Δp7), insbesondere die zylinderselektive Regelabweichung (Δp7), in die volumenstrombasierte diskrete zylinderselektive Volumen-Regeldifferenz (ΔV7 = ΔVRail) umgerechnet wird, wobei zusätzlich eine Kraftstoff-Dauerleckage (VDLeck) des Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems durch Addition berücksichtigt.Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that the discrete control deviation (Δp 7 ), in particular the cylinder-selective control deviation (Δp 7 ), is converted into the volume flow-based discrete cylinder-selective volume control difference (ΔV 7 = ΔV Rail ), with an additional permanent fuel leakage (V DLeck ) of the high pressure system of the fuel supply system taken into account by addition. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbasierte diskretisierte Regeldifferenz (Δp7 = ΔpRail) nach Anspruch 1 und die zylinderselektive Regeldifferenz (Δp7 = ΔpRail) nach Anspruch 2 in eine volumenstrombasierte zylinderselektive Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) oder zylinderselektive Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail) umgerechnet wird, wobei bei der Umrechnung das druck - und temperaturabhängige spezifische Elastizitätsmodul (E) des jeweiligen Kraftstoffs und das Raumvolumen (VH)des Kraftstoff-Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems (100) gemäß der Umrechnungsformel Δ V Rail = V H E ( p ,T ) Δ p Rail
Figure DE102019129306A1_0008
berücksichtigt, insbesondere zylinderselektiv berücksichtigt wird.
Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the pressure-based discretized control difference (Δp7 = Δp Rail ) according to Claim 1 and the cylinder-selective control difference (Δp7 = Δp Rail ) according to Claim 2 A volume flow-based cylinder-selective volume control difference (ΔV Rail ) or a cylinder-specific volume control difference (ΔV Rail ) is converted, with the pressure and temperature-dependent specific modulus of elasticity (E) of the respective fuel and the volume (V H ) of the fuel being converted. High pressure system of the fuel supply system (100) according to the conversion formula Δ V Rail = V H E. ( p , T ) Δ p Rail
Figure DE102019129306A1_0008
taken into account, in particular taken into account on a cylinder-specific basis.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der pumpensynchronen segmentweise wiederkehrenden Umrechnung der druckbasierten diskreten zylinderselektiven Regelabweichung (Δp7) in die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz (ΔVRail), a) insbesondere zylinderselektiv die Kraftstoff-Einspritzmengen (V9n) der Injektoren (9n) und, b) insbesondere zylinderselektiv die Kraftstoff-Schaltleckagen (VSLeck) der Injektoren (9n) und, d) insbesondere zylinderselektiv ein Druckänderungswunsch (VΔp-Rail-Vorgabe) bezüglich des Soll-Raildrucks (p7Soll) des Kraftstoffspeichers (4) berücksichtigt wird, wobei c) die Kraftstoff-Dauerleckage (VDLeck) des Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungssystems (100) durch eine pumpensynchrone segmentweise wiederkehrende separate Umrechnung innerhalb einer Z-Transformation ermittelt und der volumenbezogenen diskreten Volumen-Regeldifferenz (ΔV7 = ΔVRail) hinzugefügt wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that in the pump-synchronous, segment-wise recurring conversion of the pressure-based discrete cylinder-selective control deviation (Δp7) into the volume-related discrete volume control difference (ΔV Rail ), a) in particular the cylinder-selective fuel injection quantities (V 9n ) of the injectors (9n) and, b) in particular the fuel switching leaks (V SLeck ) of the injectors (9n) in a cylinder- selective manner and, d) in particular in a cylinder- selective manner, a pressure change request (V Δp-rail specification ) with respect to the target rail pressure (p7 target ) of the fuel accumulator (4) is taken into account, where c) the permanent fuel leakage (V DLeck ) of the high pressure system of the fuel supply system (100) is determined by a pump-synchronous, segment-wise recurring separate conversion within a Z-transformation and added to the volume-related discrete volume control difference (ΔV 7 = ΔV Rail ). Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektoren (9n) im stationären Betrieb von Zylinder zu Zylinder dieselben Mengen-Sollwerte erhalten, die zylinderselektiv mit den Mengenabnahmen (V9n) aus dem Rail (4) verglichen werden, wobei zylinderselektiv Einspritzmengenfehler festgestellt werden, die den Injektoren (9n) zugeordnet werden, wobei eine Art der Mengenabweichungen bestimmten Fehlergruppen zugeordnet wird.Procedure according to Claim 13 , characterized in that the injectors (9n) in steady-state operation from cylinder to cylinder receive the same quantity setpoints, which are compared cylinder-selectively with the quantity decreases (V 9n ) from the rail (4), with cylinder-selective injection quantity errors that the injectors (9 n ) can be assigned, one type of quantity discrepancy being assigned to specific error groups. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmengenfehler ursachenabhängig, insbesondere in Abhängigkeit der Höhe, des sich im Soll/Ist-Vergleich ergebenden Einspritzmengenfehler gruppiert werden, wobei die Injektoren (9n) im Betrieb einer Fehlergruppe mit einem Injektordefekt, einer Fehlergruppe mit einer alterungsbedingten Injektordrift oder einer Fehlergruppe mit einer sich ändernden Schaltleckagemenge (VSLeck) zugeordnet werden, wobei die Einspritzmengenfehler innerhalb der zylinderselektiven Regelung im Regler (C1n, C8n) ermittelt und im Einspritzsystem korrigiert werden und/oder zu einem Austausch des/der jeweiligen Injektors/Injektoren (9n) führen .Procedure according to Claim 14 , characterized in that the injection quantity errors are grouped depending on the cause, in particular depending on the level of the injection quantity error resulting from the target / actual comparison, the injectors (9n) during operation of an error group with an injector defect, an error group with an age-related injector drift or a Error group with a changing switching leakage quantity (V SLeck ) can be assigned, whereby the injection quantity errors are determined within the cylinder- selective control in the controller (C1 n , C8 n ) and corrected in the injection system and / or for an exchange of the respective injector / injectors (9n) ) to lead . Kraftstoffversorgungssystem (100) eingerichtet zur Durchführung des nicht zylinderselektiven Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1, 3, 5 und 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffversorgungssystem (100) • zur Ermittlung der diskreten Eingangsgröße für die Hochdruckpumpe (1) und zur Ermittlung der diskreten Eingangsgröße für ein dem Kraftstoffspeicher (4) zugeordnetes Druckregelventil (8), und • einen Sollwertvorgabe-Baustein (A1) des Raildrucks (p7Soll) und eine zugehörigen Sollwert-Diskretisierungs-Baustein (A2) und • einen Istwert-Signalerfassungs-Baustein (B1) des Raildruck (p7Ist) und einen Istwert-Diskretisierungs-Baustein (B2), • sowie einen Regelfehler-Berechnungs-Baustein (A2/B2) und • einen Umrechnungs-Baustein (A2'/B2') umfasst, der aus einer druckbasierten diskretisieren Regeldifferenz (Δp7 = ΔpRail) eine Umrechnung in eine volumenstrombasierte Regeldifferenz (ΔVRail) vornimmt, wobei • der Umrechnungs-Baustein (A2'/B2') mit einer Regler-Zustandsmaschine © verknüpft ist, welche die diskrete Eingangsgröße Regler-Baustein (C1n) der Hochdruckpumpe (1) und die diskreten Eingangsgröße dem jeweiligen Regler-Baustein (C8) des Druckregelventils (8) ausgibt, • wobei die Regler-Bausteine (C1, C8) mit einem Vorsteuer-Baustein (D) verknüpft sind, wodurch mittels des Vorsteuer-Bausteins (D) und der aufgeschalteten Regler-Bausteine (C1, C8) pumpensynchron je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe (1) und das Druckregelventil (8) einem Ausgabe-Baustein (E8) zugeführt und berechnet werden, und den Stellgliedern (E1, E8) der Hochdruckpumpe (1) und des Druckregelventils (8) zur volumenbasierten Einstellung des Raildrucks (p7Soll) zugeführt werden.Fuel supply system (100) set up to carry out the non-cylinder selective method according to at least one of the Claims 1 , 3 , 5 and 7th to 13 , characterized in that the fuel supply system (100) • to determine the discrete input variable for the high-pressure pump (1) and to determine the discrete input variable for a pressure control valve (8) assigned to the fuel accumulator (4), and • a setpoint specification module (A1) of the rail pressure (p7 setpoint ) and an associated setpoint discretization module (A2) and • an actual value signal acquisition module (B1) of the rail pressure (p7 actual ) and an actual value discretization module (B2), • and a control error Calculation module (A2 / B2) and • a conversion module (A2 '/ B2'), which converts a pressure-based discretized control difference (Δp7 = Δp Rail ) into a volume flow-based control difference (ΔV Rail ), where • the Conversion module (A2 '/ B2') is linked to a controller state machine ©, which the outputs the discrete input variable to the controller module (C1n) of the high-pressure pump (1) and the discrete input variable to the respective controller module (C8) of the pressure control valve (8), • the controller modules (C1, C8) with a pilot control module (D ) are linked, whereby by means of the pilot control module (D) and the connected controller modules (C1, C8) pump-synchronously per segment the manipulated variables for the high-pressure pump (1) and the pressure control valve (8) are fed to an output module (E8) and are calculated, and the actuators (E1, E8) of the high pressure pump (1) and the pressure control valve (8) for volume-based adjustment of the rail pressure (p7 target ) are fed. Kraftstoffversorgungssystem (100) eingerichtet zur Durchführung des zylinderselektiven Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1, 2, 4, 6 und 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffversorgungssystem (100) • zur Ermittlung der jeweiligen diskreten Eingangsgröße des jeweiligen Zylinders zylinderselektiv mehrere (n) Regler-Bausteine (C1n) für die Hochdruckpumpe (1) und zur Ermittlung der jeweiligen diskreten Eingangsgröße des jeweiligen Zylinders zylinderselektiv mehrere (n) Regler-Bausteine (C8n) für ein dem Kraftstoffspeicher (4) zugeordnetes Druckregelventil (8), und • einen Sollwertvorgabe-Baustein (A1) des Raildrucks (p7Soll) und eine zugehörigen Sollwert-Diskretisierungs-Baustein (A2) und • einen Istwert-Signalerfassungs-Baustein (B1) des Raildruck (p7Ist) und einen Istwert-Diskretisierungs-Baustein (B2), • sowie einen Regelfehler-Berechnungs-Baustein (A2/B2) und • einen Umrechnungs-Baustein (A2'/B2') umfasst, der aus einer druckbasierten diskretisieren Regeldifferenz (Δp7 = ΔpRail) eine Umrechnung in eine volumenstrombasierte Regeldifferenz (ΔVRail) vornimmt, wobei • der Umrechnungs-Baustein (A2'/B2') mit einer Regler-Zustandsmaschine © verknüpft ist, welche die diskrete Eingangsgröße zylinderselektiv dem jeweiligen Regler-Baustein (C1n) der Hochdruckpumpe (1) und die diskreten Eingangsgröße zylinderselektiv dem jeweiligen dem jeweiligen Regler-Baustein (C8n) des Druckregelventils (8) ausgibt, • wobei die Regler-Bausteine (C1n, C8n) jeweils zylinderselektiv mit einem Vorsteuer-Baustein (D) verknüpft sind, wodurch mittels des Vorsteuer-Bausteins (D) und der aufgeschalteten zylinderselektiven Regler-Bausteine (C1, C8) pumpensynchron je Segment die Stellgrößen für die Hochdruckpumpe (1) und das Druckregelventil (8) einem Ausgabe-Baustein (E8) zugeführt und berechnet werden, und den Stellgliedern (E1, E8) der Hochdruckpumpe (1) und des Druckregelventils (8) zur volumenbasierten zylinderselektiven Einstellung des Raildrucks (p7Soll) zugeführt werden.Fuel supply system (100) set up to carry out the cylinder-selective method according to at least one of the Claims 1 , 2 , 4th , 6th and 7th to 13 , characterized in that the fuel supply system (100) • to determine the respective discrete input variable of the respective cylinder cylinder-selective several (n) controller modules (C1n) for the high pressure pump (1) and to determine the respective discrete input variable of the respective cylinder cylinder-selective several ( n) controller modules (C8n) for a pressure control valve (8) assigned to the fuel accumulator (4), and • a setpoint specification module (A1) for the rail pressure (p7 setpoint ) and an associated setpoint discretization module (A2) and • a Actual value signal acquisition block (B1) of the rail pressure (p7 Ist ) and an actual value discretization block (B2), • and a control error calculation block (A2 / B2) and • a conversion block (A2 '/ B2' ), which converts a pressure-based discretized control difference (Δp7 = Δp Rail ) into a volume flow-based control difference (ΔV Rail ), where • the conversion module (A2 '/ B2') with a controller state machine ©, which outputs the discrete input variable cylinder-selective to the respective controller module (C1n) of the high-pressure pump (1) and the discrete input variable cylinder-selectively to the respective controller module (C8n) of the pressure control valve (8), the controller modules (C1n, C8n) are each cylinder-selectively linked with a pilot control module (D), whereby the control variables for each segment are pump-synchronized by means of the pilot control module (D) and the connected cylinder-selective controller modules (C1, C8) The high-pressure pump (1) and the pressure control valve (8) are fed to an output module (E8) and calculated, and the actuators (E1, E8) of the high-pressure pump (1) and the pressure control valve (8) for volume-based, cylinder-selective adjustment of the rail pressure (p7 Soll ). Kraftstoffversorgungssystem (100) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffversorgungssystem (100) einen Beobachter-Baustein (W) umfasst, der eine Signalverarbeitungskette ( 1 Ls + R , HW , SW )
Figure DE102019129306A1_0009
zur Stromerfassung und Stromregelung der Stellglieder (1, 8) des Kraftstoffversorgungssystem (100) beobachtet.
Fuel supply system (100) Claim 16 or 17th , characterized in that the fuel supply system (100) comprises an observer module (W) which has a signal processing chain ( 1 Ls + R. , HW , SW )
Figure DE102019129306A1_0009
observed for current detection and current control of the actuators (1, 8) of the fuel supply system (100).
DE102019129306.5A 2019-07-12 2019-10-30 Method for current detection and current control of the actuators of a volume flow-based, pump-synchronous, non-cylinder-selective or cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of an internal combustion engine Pending DE102019129306A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20184711.8A EP3763933B1 (en) 2019-07-12 2020-07-08 Method for volumetric flow based pump-synchronous, in particular cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of a combustion engine with current detection and current regulation of the actuators of the rail pressure control

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019118932.2 2019-07-12
DE102019118932 2019-07-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019129306A1 true DE102019129306A1 (en) 2021-01-14

Family

ID=74092046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019129306.5A Pending DE102019129306A1 (en) 2019-07-12 2019-10-30 Method for current detection and current control of the actuators of a volume flow-based, pump-synchronous, non-cylinder-selective or cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of an internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019129306A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113778141A (en) * 2021-08-05 2021-12-10 浙江省机电设计研究院有限公司 Fluid pipeline flow control system controlled by segmented PID

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006026928A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Siemens Ag Operating method for injection system of internal-combustion engine, involves determining injection amount of fuel, which is injected by injector into combustion chamber and time-dependent injection pressure is also computed
DE102016204386A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Robert Bosch Gmbh A method of controlling a fuel rail pressure caused by a high pressure pump
DE102016211128A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Robert Bosch Gmbh A method of volume flow based control of fuel rail pressure caused by a high pressure pump

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006026928A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Siemens Ag Operating method for injection system of internal-combustion engine, involves determining injection amount of fuel, which is injected by injector into combustion chamber and time-dependent injection pressure is also computed
DE102016204386A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Robert Bosch Gmbh A method of controlling a fuel rail pressure caused by a high pressure pump
DE102016211128A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Robert Bosch Gmbh A method of volume flow based control of fuel rail pressure caused by a high pressure pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113778141A (en) * 2021-08-05 2021-12-10 浙江省机电设计研究院有限公司 Fluid pipeline flow control system controlled by segmented PID
CN113778141B (en) * 2021-08-05 2023-10-13 浙江省机电设计研究院有限公司 Fluid pipeline flow control system with sectional PID control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012102336B4 (en) Apparatus for estimating a fuel injection condition
DE112015002823T5 (en) System and method for injector control for multi-pulse fuel injection
EP1716331A1 (en) Method for synchronizing cylinders in terms of quantities of fuel injection in a heat engine
DE102014217582A1 (en) Method of controlling fuel injection and common rail injection and control systems
DE102017217113A1 (en) Method for operating an internal combustion engine and electronic control unit for an internal combustion engine
DE102021107917A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR INJECTING FUEL INTO AN ENGINE
DE102011056156A1 (en) Fuel injection control device
DE102010008762A1 (en) A method and apparatus for controlling fuel rail pressure using a fuel pressure sensor fault
DE10303765B4 (en) collectors injection
WO2008132005A1 (en) Method and device for controlling injection in an internal combustion engine
WO2008092779A1 (en) Method and device for correcting fuel injection
DE112013002475B4 (en) A fuel injection control apparatus and an internal combustion engine fuel injection control method
EP3763933B1 (en) Method for volumetric flow based pump-synchronous, in particular cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of a combustion engine with current detection and current regulation of the actuators of the rail pressure control
DE102013211731B4 (en) Method for correcting the injection duration of injectors of an internal combustion engine and control device
DE102019129306A1 (en) Method for current detection and current control of the actuators of a volume flow-based, pump-synchronous, non-cylinder-selective or cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of an internal combustion engine
DE102009041060A1 (en) Internal combustion engine operating method, involves determining fuel pressure in accumulator by simulation model based on condition of beginning and ending of guiding of fuel into combustion chamber of cylinder and into accumulator
DE102011004068B3 (en) Method for coordinating dispensed torques and/or lambda values of burning cylinders for combustion engine of motor vehicle, involves providing parameters for supply of fuel for incineration in cylinders depending on correction values
EP3011159A1 (en) Method and control device for correcting the start of injection of injectors of an internal combustion engine
DE102007060768A1 (en) Method for drift detection and drift compensation of injectors for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engine, involves carrying out characteristic extraction from frequency spectrum
EP1377736B1 (en) Method for operating an internal combustion engine using a fuel apportioning system
DE102013105355B4 (en) Fuel injection control device optimized for multiple injection
DE102011100108B4 (en) Determination of an injection valve characteristic and reduction of an injection quantity difference in an internal combustion engine
DE102008005154A1 (en) Method and device for monitoring a motor control unit
DE102019129323A1 (en) Method for volume flow-based, pump-synchronous and cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of an internal combustion engine
EP2896809B1 (en) Method for determining an injection pressure and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified