DE102019129323A1 - Method for volume flow-based, pump-synchronous and cylinder-selective rail pressure control for a fuel supply system of an internal combustion engine - Google Patents

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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.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)

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 zylinderselektiv berechnet 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 for each cylinder.

Bevorzugt wird die volumenbezogene diskrete Volumen-Regeldifferenz als Eingangsgröße einem Regelbaustein für die Hochdruckpumpe und einem Regelbaustein für ein dem Kraftstoffspeicher zugeordnetes Druckregelventil zugeführt, 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.Preferably, 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 the manipulated variables for each segment are synchronized with the pump and cylinder-specific 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, cylinder-selective setting of the rail pressure.

Ferner bevorzugt wird die diskrete Regelabweichung als Differenz aus dem diskretisierten Ist-Raildrucks und dem diskretisierten Soll-Raildruck zylinderselektiv berechnet, 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.Furthermore, the discrete control deviation is preferably calculated cylinder-selectively as the difference between the discretized actual rail pressure and the discretized target rail pressure by comparing discretized pressure information from a rail pressure sensor of the actively detected pump-synchronous segment with the discretized target rail pressure of the previous pump-synchronous segment by one work cycle to determine the discrete cylinder-selective control difference.

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 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 cylinder-selective control deviation.

Vorgesehen ist ferner bevorzugt, dass für die 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 zylinderselektiv zu reduzieren beziehungsweise zylinderselektiv Über- oder Unterschwinger zu vermeiden.It is also preferred that the recorded minimum discrete pressure or the recorded maximum discrete pressure or the discrete mean value for comparison with the discrete setpoint rail pressure is used as the actual value for the cylinder-selective control, with the maximum discrete pressure build-up depending on the system requirements Pressure and, in the event of a pressure reduction, the minimum discrete pressure is used to reduce control oscillations for each cylinder or to avoid overshoot or undershoot for each cylinder.

Ein besonderer Aspekt der Erfindung sieht ferner vor, dass die diskrete zylinderselektive Regelabweichung in die volumenstrombasierte diskrete 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 cylinder-selective volume control difference, with a permanent fuel leakage of the high-pressure system of the fuel supply system being additionally taken into account by addition.

Die druckbasierte diskretisierte zylinderselektive Regeldifferenz ΔpRail wird in vorteilhafter Weise in eine volumenstrombasierte zylinderselektive Volumen-Regeldifferenz AVRail 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 V Rail = V H E ( p , T ) Δ p Rail

Figure DE102019129323A1_0001
zylinderselektiv berücksichtigt wird.The pressure-based discretized cylinder-selective control difference Δp rail is advantageously converted into a volume flow-based, cylinder-selective volume control difference AV 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 V Rail = V H E. ( p , T ) Δ p Rail
Figure DE102019129323A1_0001
is considered cylinder-selective.

Bei der pumpensynchronen segmentweise wiederkehrenden Umrechnung der druckbasierten diskreten zylinderselektiven Regelabweichung in die volumenbezogene diskrete Volumenzylinderselektive Regeldifferenz werden,

  • a) zylinderselektiv die Kraftstoff-Einspritzmengen der Injektoren und
  • b) zylinderselektiv die Kraftstoff-Schaltleckagen der Injektoren und
  • d) 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 zylinderselektiven Volumen-Regeldifferenz hinzugefügt wird.
In the case of the pump-synchronous, segment-wise recurring conversion of the pressure-based discrete cylinder-selective control deviation into the volume-related discrete volume-cylinder-selective control difference,
  • a) the fuel injection quantities of the injectors and cylinder-selective
  • b) the fuel switching leaks of the injectors and cylinder-selective
  • d) a pressure change request with regard to the target rail pressure of the fuel accumulator is taken into account in a cylinder-selective manner, and furthermore
  • c) the permanent fuel leakage of the high pressure system of the fuel supply system by a pump synchronous segment-wise recurring separate conversion is determined with a Z-transformation and added to the volume-related discrete 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 dem Verfahren zugehörige Kraftstoffversorgungssystem 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 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 controller modules for a dem to determine a discrete input variable of the respective cylinder Fuel accumulator associated pressure control valve includes 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, 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.

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 used and used not only for diesel engines that 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 zylinderselektiven Regelstruktur zur Raildruckregelung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird;
  • 2 die volumenstrombasierte pumpensynchrone und 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 that is operated with a volume flow-based pump-synchronous and cylinder-selective control structure for rail pressure control according to the method according to the invention;
  • 2 the volume flow-based pump-synchronous and cylinder-selective control structure for rail pressure control, which is stored in an electronic control unit 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 AVRail 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 AV 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 AVRail 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 AV 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 Assumed 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 the high pressure system becomes a total volume synchronously with the segments 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 the minimum pressure p 7actual-min and as the maximum pressure p 7actual-max are recorded and stored, from these pressures P 7actual-min , P 7actual-max also as the actual value p7 is an average p7 actual-50% of the pressures p 7actual-min , p 7actual-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 target Is “frozen” and thus 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. 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.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 7Ist-min or the maximum discrete pressure p 7Ist-max or the discrete mean value 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. 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 DE102019129323A1_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 DE102019129323A1_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 AVRail berücksichtigt werden.
Dadurch ist eine exakte Versteuerung und Regelung mit geringsten Regelfehlern auch in hochdynamischen Fahrsituationen möglich, wodurch sich entscheidende Vorteile hinsichtlich Brennstabilität und Emissionen ergeben.
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 AV Rail be taken into account.
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 AVRail 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 there is thus a discrete volume control difference in the basic concept according to the invention AV 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 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 the high pressure pump 1 (compare 2 ) "Pressure increasing" or via a PID controller block 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 module C1 the high pressure pump 1 and the PID controller block 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 through the PID controller blocks C1 , C8 Corrected values of the fault controller of the precontrol volume flow value block 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.
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.

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 AVRail 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.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 AV 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 AVRail 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 AV 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 a segment-synchronous discrete volume control difference as the input variable for several (n) controller modules C1n, C8n ΔVRail are available which, according to the extension, are 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) are available which, depending on the segmental requirement, the pressure Volume flow based / volume flow based, i.e. depending on the 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-synchronized via several PID controller modules C1n of 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 block C1n of 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 control can be performed cylinder-selectively by the cylinder-selective control, that is, for each cylinder or each injection process, an adapted, cylinder-selectively corrected manipulated variable is output 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 C1n or C8n in the exemplary embodiment, i.e. the comparison of the integrator components and proportional components that are different in steady-state operation, for example, allows a cylinder-related or injector-related error analysis and cause grouping, on the one hand Simple diagnostic function (on-board diagnosis without expansion) or a diagnostic function (on-board diagnosis without expansion) with a correction function is provided.

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 Fehlergruppe 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 error 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 advantageously be converted into another reference variable, with particular consideration being given to the internal engine torque of the respective cylinder, so that a cylinder-selective torque-dependent control is made possible through the support of the cylinder-selective rail pressure control, in which the cylinder-selective control information in particular can be used for torque-cylinder equalization by, for example, transferring a corresponding pilot control value from the cylinder-selective rail pressure regulation to a cylinder-selective torque controller.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
KraftstoffversorgungssystemFuel supply system
11
Hochdruckpumpehigh pressure pump
22
VorförderpumpeFeed pump
33
KraftstofftankFuel tank
44th
Kraftstoffspeicher, RailFuel storage, rail
AVRail AV 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 target
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 Steuergerät second control unit
VGes V Ges
Gesamt-Volumen (V9n + VDLeck + VSLeck+ VΔp-Rail-Vorgabe )Total volume ( V 9n + V DLeck + V SLeck + V Δp 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
VΔlip-Rail-Vorgabe V Δlip-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 of the rail pressure p7 target
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.
Zustandsmaschine Regler-BausteinState machine controller block
C1C1
Regel-Baustein der HochdruckpumpeStandard building block of the high pressure pump
C8C8
Regel-Baustein des DruckregelventilsControl module of the pressure control valve
DD.
Vorsteuer-BausteinInput tax module
EE.
Ausgabe-BausteinOutput block
E1E1
Stellgliedausgabe HochdruckpumpeActuator output high pressure pump
E8E8
Stellgliedausgabe DruckregelventilActuator output pressure control valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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

Claims (13)

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) zylinderselektiv berechnet 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 ), a 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 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 1 , 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) 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 1 , 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, 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 , 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 4, 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 4th , 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 5, 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 zylinderselektive Regelabweichung (Δp7) verglichen wird.Procedure according to Claim 5 , 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% ) is discretized and optionally compared with the discretized target rail pressure (p7 target ) to determine the discrete cylinder-selective control deviation (Δp7). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die zylinderselektive Regelung als Ist-Wert (p7Ist) der erfasste minimale diskrete Druck (p7Ist-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 zylinderselektiv zu reduzieren beziehungsweise Über- oder Unterschwinger zu vermeiden.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the recorded minimum discrete pressure (p 7actual-min ) or the recorded maximum discrete pressure (p 7actual-max ) or the discrete mean value (p7 actual-50% ) are used as the actual value (p7 actual ) for the cylinder- selective control ) is used for comparison with the discrete target rail pressure (p7 target ), whereby, depending on the system requirements, the maximum discrete pressure (p 7actual-max ) is used for a pressure build-up and the minimum discrete pressure (p 7actual-min ) for a pressure reduction, to reduce control oscillations for each cylinder or to avoid overshoots or undershoots. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die diskrete 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 6 or 7th , characterized in that the discrete cylinder-selective control deviation (Δp 7 ) is converted into the volume flow-based discrete cylinder-selective volume control difference (ΔV 7 = ΔV Rail ), with a permanent fuel leakage (V DLeck ) of the high-pressure system of the fuel supply system being taken into account by addition. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbasierte diskretisierte zylinderselektive Regeldifferenz (Δp7 = ΔpRail) in eine volumenstrombasierte 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 DE102019129323A1_0003
zylinderselektiv berücksichtigt wird.
Procedure according to Claim 1 , characterized in that the pressure-based, discretized, cylinder-selective control difference (Δp7 = Δp Rail ) is converted into a volume flow-based, cylinder-selective volume control difference (ΔV Rail ), the pressure- and temperature-dependent specific modulus of elasticity (E) of the respective fuel and the volume of the space being converted (V H ) of the high-pressure fuel system of the fuel supply system (100) according to the conversion formula Δ V Rail = V H E. ( p , T ) Δ p Rail
Figure DE102019129323A1_0003
is considered cylinder-selective.
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) zylinderselektiv die Kraftstoff-Einspritzmengen (V9n) der Injektoren (9n) und b) zylinderselektiv die Kraftstoff-Schaltleckagen (VSLeck) der Injektoren (9n) und d) 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 mit 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) cylinder-selective the fuel injection quantities (V 9n ) of the injectors (9n) and b) cylinder- selective the fuel switching leakages (V SLeck ) of the injectors (9n) and d) cylinder- selective 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, with c) the fuel Permanent 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 with a Z-transformation and added to the volume-related discrete volume control difference (ΔV 7 = ΔV Rail ). Verfahren nach Anspruch 10, 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 10 , 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 11, 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 11 , 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 Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, 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 (C) 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 method according to at least one of Claims 1 to 10 , 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 (C) is linked, which outputs the discrete input variable cylinder-selectively 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), • where the controller modules (C1n, C8n) are each cylinder-selectively linked with a pilot control module (D), whereby the control variables are pump-synchronously per segment by means of the pilot control module (D) and the connected cylinder-selective controller modules (C1, C8) for the high pressure pump (1) and the pressure regulating 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 regulating valve (8) for volume-based, cylinder-selective adjustment of the rail pressure ( p7 target ) are supplied.
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