DE102022212772A1 - Method for controlling an injector, control unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors (1), insbesondere eines Kraftstoffinjektors, bei dem die Hubbewegung einer Düsennadel (2) zum Öffnen und Schließen mindestens einer Einspritzöffnung (3) über den Druck in einem Steuerraum (4) gesteuert wird und der Druck im Steuerraum (4) mit Hilfe eines in den Injektor (1) integrierten Drucksensors (5) gemessen wird. Erfindungsgemäß wird bzw. werden das Sensorsignal des Drucksensors (5) und/oder aus dem Sensorsignal des Drucksensors (5) abgeleitete, für die Hubbewegung der Düsennadel (3) charakteristische Zeitdaten in ein künstliches neuronales Netz (19) gegeben und mit Hilfe des künstlichen neuronalen Netzes (19) wird die aktuelle Einspritzmenge (Qe) bestimmt.Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät (14) zur Ausführung von Schritten des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling an injector (1), in particular a fuel injector, in which the lifting movement of a nozzle needle (2) for opening and closing at least one injection opening (3) is controlled via the pressure in a control chamber (4) and the pressure in the control chamber (4) is measured with the aid of a pressure sensor (5) integrated in the injector (1). According to the invention, the sensor signal of the pressure sensor (5) and/or time data derived from the sensor signal of the pressure sensor (5) and characteristic of the lifting movement of the nozzle needle (3) is/are fed into an artificial neural network (19) and the current injection quantity (Qe) is determined with the aid of the artificial neural network (19).The invention further relates to a control device (14) for carrying out steps of the method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors, insbesondere eines Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for controlling an injector, in particular a fuel injector for injecting fuel under high pressure into a combustion chamber of an internal combustion engine.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Ausführung von Schritten des Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out steps of the method.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Kraftstoffinjektoren mit einer in einem Druckraum längsverschiebbar angeordneten Düsennadel zum Öffnen und Schließen mindestens einer Einspritzöffnung bekannt, bei denen die Bewegungen der Düsennadel servo-hydraulisch gesteuert werden, das heißt über den Druck in einem Steuerraum, der auf die Düsennadel eine hydraulische Schließkraft ausübt. Die Steuerung des Drucks im Steuerraum erfolgt über ein Steuerventil, das elektromagnetisch oder mit Hilfe eines Piezoaktors den Druck im Steuerraum reguliert. Das Steuerventil kann durch ein Steuergerät sehr präzise angesteuert werden. Allerdings kommt es zu einem zeitlichen Verzug zwischen dem Steuerstrom und der tatsächlichen Bewegung der Düsennadel. Für eine präzise Ansteuerung ist es daher wichtig, den exakten Zeitpunkt zu kennen, zu dem sich die Düsennadel bewegt und die Einspritzung beginnt, um ggf. den Steuerstrom für die Ansteuerung des Steuerventils nachzuregeln.Fuel injectors with a nozzle needle arranged in a pressure chamber so that it can be moved longitudinally for opening and closing at least one injection opening are known from the prior art. The movements of the nozzle needle are controlled servo-hydraulically, i.e. via the pressure in a control chamber, which exerts a hydraulic closing force on the nozzle needle. The pressure in the control chamber is controlled via a control valve that regulates the pressure in the control chamber electromagnetically or with the help of a piezo actuator. The control valve can be controlled very precisely by a control unit. However, there is a time delay between the control current and the actual movement of the nozzle needle. For precise control, it is therefore important to know the exact point in time at which the nozzle needle moves and injection begins in order to adjust the control current for controlling the control valve if necessary.
Die Bewegung der Düsennadel kann beispielsweise über den Druckverlauf im Steuerraum erfasst werden. In der
Der zeitliche Verlauf des Drucks im Steuerraum eines servo-hydraulischen Injektors liefert präzise Informationen über die Bewegung der Düsennadel. Durch den Einsatz von Algorithmen zur Signalanalyse können charakteristische Zeitpunkte der Einspritzung wie der Spritzbeginn, das Spritzende oder die Nadelöffnungszeit bestimmt werden. In diesen Algorithmen werden typischerweise Kombinationen aus digitaler Filterung, Schwellenwertverfahren und numerischer Ableitung angewendet.The temporal progression of the pressure in the control chamber of a servo-hydraulic injector provides precise information about the movement of the nozzle needle. By using algorithms for signal analysis, characteristic injection times such as the start of injection, the end of injection or the needle opening time can be determined. These algorithms typically use combinations of digital filtering, threshold value methods and numerical derivation.
Im Betrieb einer Brennkraftmaschine werden üblicherweise Einspritzratenmodelle dazu eingesetzt, die eingespritzte Kraftstoffmenge mit höherer Genauigkeit einzuregeln sowie die Parameter der Verbrennung zu optimieren. Aufgrund der geringeren Rechenleistung werden dabei 0D-Modelle gegenüber beispielsweise auf Strömungssimulationen basierenden 1 D-Modellen bevorzugt. Die Modelle benutzen in der Regel eine stark vereinfachte Darstellung des Einspritzratenverlaufs, beispielsweise in Form eines Trapezes. Der gemessene tatsächliche Verlauf weist jedoch Abweichungen zum Modell auf, so dass die Prognose der Einspritzmenge durch das Modell ungenau ist.When operating an internal combustion engine, injection rate models are usually used to regulate the injected fuel quantity with greater accuracy and to optimize the combustion parameters. Due to the lower computing power, 0D models are preferred over 1D models based on flow simulations, for example. The models usually use a highly simplified representation of the injection rate curve, for example in the form of a trapezoid. However, the measured actual curve shows deviations from the model, so that the model's prediction of the injected quantity is inaccurate.
Zur Erhöhung der Genauigkeit wurde daher bereits vorgeschlagen, für die Abschätzung der Einspritzmenge den absoluten Druck bzw. Druckdifferenzen aus dem Sensorsignal eines in den Injektor integrierten Drucksensors zu benutzen. Durch Verschleißprozesse ändert sich jedoch die Sensorsignalamplitude des Drucksensors über die Lebensdauer des Injektors, so dass durch diese Änderung die Genauigkeit der Abschätzung beeinflusst wird. Erfolgt zudem die Berechnung des Maximums der Einspritzrate mit Hilfe einer fixen linearen Korrelation zum Druckabfall, verändert sich aufgrund von Drift/Verschleiß des Drucksensors diese Korrelation über die Zeit, was zu einem systematischen Fehler der Einspritzmengenschätzung führt.In order to increase accuracy, it has already been proposed to use the absolute pressure or pressure differences from the sensor signal of a pressure sensor integrated in the injector to estimate the injection quantity. However, wear processes change the sensor signal amplitude of the pressure sensor over the service life of the injector, so that this change influences the accuracy of the estimate. In addition, if the maximum injection rate is calculated using a fixed linear correlation to the pressure drop, this correlation changes over time due to drift/wear of the pressure sensor, which leads to a systematic error in the injection quantity estimate.
Die vorliegende Erfindung ist daher mit der Aufgabe befasst, die Genauigkeit bei der Schätzung der Einspritzmenge zu erhöhen.The present invention is therefore concerned with the task of increasing the accuracy in estimating the injection quantity.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird ein Steuergerät zur Ausführung von Schritten des Verfahrens angegeben.To solve the problem, the method with the features of claim 1 is proposed. Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims. In addition, a control device for carrying out steps of the method is specified.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors, insbesondere eines Kraftstoffinjektors, wird die Hubbewegung einer Düsennadel zum Öffnen und Schließen mindestens einer Einspritzöffnung über den Druck in einem Steuerraum gesteuert und der Druck im Steuerraum wird mit Hilfe eines in den Injektor integrierten Drucksensors gemessen. Erfindungsgemäß wird bzw. werden das Sensorsignal des Drucksensors und/oder aus dem Sensorsignal des Drucksensors abgeleitete, für die Hubbewegung der Düsennadel charakteristische Zeitdaten in ein künstliches neuronales Netz gegeben und mit Hilfe des künstlichen neuronalen Netzes wird die aktuelle Einspritzmenge bestimmt.In the proposed method for controlling an injector, in particular a fuel injector, the stroke movement of a nozzle needle for opening and closing at least one injection opening is controlled via the pressure in a control chamber and the pressure in the control chamber is measured using a pressure sensor integrated in the injector. According to the invention, the sensor signal of the pressure sensor and/or time data derived from the sensor signal of the pressure sensor that are characteristic of the stroke movement of the nozzle needle is/are fed into an artificial neural network and the current injection quantity is determined using the artificial neural network.
Mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzes, das vorab entsprechend trainiert worden ist, kann die Einspritzmenge sehr genau geschätzt werden. Bevorzugt wird ein trainiertes, feststehendes künstliches neuronales Netz verwendet, das im Betrieb nicht weiter trainiert wird.With the help of an artificial neural network that has been trained beforehand, the injection quantity can be estimated very precisely. A trained, fixed An artificial neural network is used that is not further trained during operation.
Zum Trainieren des künstlichen neuronalen Netzes werden sowohl das Sensorsignal des Drucksensors als auch aus dem Sensorsignal abgeleitete, für die Hubbewegung der Düsennadel charakteristische Zeitdaten eingesetzt. Bevorzugt decken die zum Trainieren verwendeten Daten den gesamten über die Lebensdauer zu erwartenden Verschleiß ab. Bei der Einspritzmengenschätzung kann somit der tatsächliche Verschleißzustand des Injektors berücksichtigt werden.To train the artificial neural network, both the sensor signal from the pressure sensor and time data derived from the sensor signal that are characteristic of the stroke movement of the nozzle needle are used. The data used for training preferably covers the entire wear that can be expected over the service life. The actual wear state of the injector can therefore be taken into account when estimating the injection quantity.
Bei dem Verfahren kann grundsätzlich jedes künstliche neuronale Netz zum Einsatz gelangen. Das künstliche neuronale Netz wird vorzugsweise mit Hilfe eines Steuergeräts realisiert, auf dem alle das Netz beschreibenden Parameter gespeichert sind. Welche Art von künstlichem neuronalem Netz und mit welcher Topologie zur Anwendung kommt, hängt insbesondere vom jeweiligen Injektor- und/oder Steuergerät-Design ab. In principle, any artificial neural network can be used in the process. The artificial neural network is preferably implemented using a control unit on which all parameters describing the network are stored. Which type of artificial neural network and which topology is used depends in particular on the respective injector and/or control unit design.
Anhand definierter Inputparameter kann der aktuelle Verschleißzustand erkannt und bei der Schätzung der Einspritzmenge berücksichtigt werden. Auf Basis der geschätzten Einspritzmenge kann dann - vorzugsweise mit Hilfe des Steuergeräts - die Ansteuerung des Injektors, insbesondere die Ansteuerdauer, injektorindividuell geregelt werden.Based on defined input parameters, the current state of wear can be detected and taken into account when estimating the injection quantity. Based on the estimated injection quantity, the control of the injector, in particular the control duration, can then be regulated individually for each injector - preferably with the help of the control unit.
Die mit Hilfe des künstlichen neuronalen Netzes vorgenommene Einspritzmengenschätzung findet im laufenden Betrieb des Injektors statt, vorzugsweise über die gesamte Lebensdauer des Injektors. Da das vorgeschlagene Verfahren die Berücksichtigung des Lebensalters bzw. des aktuellen Verschleißzustands des Injektors ermöglicht, kann die Einspritzmenge über die Lebensdauer des Injektors mit sehr hoher Genauigkeit geschätzt werden.The injection quantity estimation carried out using the artificial neural network takes place during operation of the injector, preferably over the entire service life of the injector. Since the proposed method allows the age or current state of wear of the injector to be taken into account, the injection quantity can be estimated over the service life of the injector with very high accuracy.
Neben der Korrektur der Ansteuerung des Injektors kann das vorgeschlagene Verfahren ferner zur Vorhersage der Verschleißzustände des Injektors über Lebensdauer genutzt werden („Predictive Diagnosis“). In diesem Fall kann mit Hilfe des Verfahrens erkannt werden, wann eine Reparatur oder ein Austausch des Injektors erforderlich wird.In addition to correcting the injector control, the proposed method can also be used to predict the injector's wear conditions over its service life ("predictive diagnosis"). In this case, the method can be used to identify when the injector needs to be repaired or replaced.
Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens wird vorzugsweise die mit Hilfe des künstlichen neuronalen Netzes bestimmte aktuelle Einspritzmenge mit einem Soll-Wert verglichen und im Fall einer Abweichung wird eine Korrektur der Ansteuerung des Injektors vorgenommen. Bei Vornahme der Korrektur kann insbesondere die Ansteuerdauer verändert bzw. angepasst werden. Der Vergleich wird vorzugsweise mit Hilfe des Steuergeräts durchgeführt, so dass der für den Vergleich benötigte Soll-Wert im Steuergerät hinterlegt ist. Sofern erforderlich, kann anschließend mit Hilfe des Steuergeräts eine Korrektur der Ansteuerung vorgenommen werden.When implementing the proposed method, the current injection quantity determined with the aid of the artificial neural network is preferably compared with a target value and, in the event of a deviation, the control of the injector is corrected. When making the correction, the control duration in particular can be changed or adjusted. The comparison is preferably carried out with the aid of the control unit so that the target value required for the comparison is stored in the control unit. If necessary, the control can then be corrected with the aid of the control unit.
Um eventuelle Fehler, insbesondere Modellfehler, auszuschließen, wird vorzugsweise über mehrere Abschätzungen eines Einspritzpunktes, das heißt bei gleichem Systemdruck und bei gleicher Einspritzdauer, ein Mittelwert gebildet. Der Prognosewert mit der größten Abweichung vom gebildeten Mittelwert wird anschließend verworfen. Alternativ oder ergänzend kann ein Plausibilitätscheck, insbesondere mit Hilfe eines Einspritzratenmodells, durchgeführt werden.In order to rule out possible errors, particularly model errors, an average value is preferably calculated from several estimates of an injection point, i.e. at the same system pressure and the same injection duration. The forecast value with the greatest deviation from the calculated average value is then discarded. Alternatively or in addition, a plausibility check can be carried out, in particular with the help of an injection rate model.
Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens werden vorzugsweise die folgenden Zeitdaten aus dem Sensorsignal des Drucksensors abgeleitet und in das künstliche neuronale Netz gegeben:
- - Beginn der Öffnungsbewegung der Düsennadel (NOS),
- - Ende der Öffnungsbewegung der Düsennadel (NOE),
- - Beginn der Schließbewegung der Düsennadel (NCS) und
- - Ende der Schließbewegung der Düsennadel (NCE).
- - Start of the opening movement of the nozzle needle (NOS),
- - End of the opening movement of the nozzle needle (NOE),
- - Start of the closing movement of the nozzle needle (NCS) and
- - End of the closing movement of the nozzle needle (NCE).
Die vorstehend genannten Zeitdaten sind allesamt charakteristisch für die Hubbewegung der Düsennadel des Injektors, so dass diese als Grundlage zur Schätzung der Einspritzmenge herangezogen werden können. Dies gilt insbesondere bei einem Injektor mit einem oberen Anschlag für die Düsennadel, so dass der Anschlag die Position der Düsennadel beim vollständigen Öffnen definiert. Die aus dem Sensorsignal des Drucksensors abgeleiteten Zeitdaten können alternativ oder ergänzend zum Sensorsignal des Drucksensors in das künstliche neuronale Netz gegeben werden. Das künstliche neuronale Netz ist dann zuvor mit Hilfe dieser Daten trainiert worden.The time data mentioned above are all characteristic of the stroke movement of the injector's nozzle needle, so that they can be used as a basis for estimating the injection quantity. This is especially true for an injector with an upper stop for the nozzle needle, so that the stop defines the position of the nozzle needle when it is fully opened. The time data derived from the sensor signal of the pressure sensor can be fed into the artificial neural network as an alternative or in addition to the sensor signal of the pressure sensor. The artificial neural network has then been trained beforehand using this data.
Darüber hinaus können bei der Einspritzmengenschätzung weitere Betriebsparameter, beispielsweise der Systemdruck, die Temperatur des Kraftstoffs sowie weitere Kraftstoffeigenschaften berücksichtigt werden.In addition, other operating parameters, such as system pressure, fuel temperature and other fuel properties, can be taken into account when estimating the injection quantity.
Die Zeitdaten NOS, NOE, NCS und NCE werden vorzugsweise aus dem Sensorsignal des Drucksensors mit Hilfe eines Detektionsalgorithmus abgeleitet. Der Detektionsalgorithmus kann dabei Ableitungen und/oder Mittelungen des Sensorsignals nutzen. Zudem kann im Vorfeld das Sensorsignal vorverarbeitet, insbesondere gefiltert werden, beispielsweise mittels Tiefpassfilter. Die entsprechend vorverarbeiteten Zeitdaten werden dann in das künstliche neuronale Netz zur Einspritzmengeschätzung gegeben.The time data NOS, NOE, NCS and NCE are preferably derived from the sensor signal of the pressure sensor using a detection algorithm. The detection algorithm can use derivatives and/or averages of the sensor signal. In addition, the sensor signal can be pre-processed in advance, in particular filtered, in which case for example using a low-pass filter. The appropriately pre-processed time data is then fed into the artificial neural network to estimate the injection quantity.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass parallel zur Einspritzmengenschätzung mit Hilfe des künstlichen neuronalen Netzes eine Einspritzmengenschätzung mittels Einspritzratenmodellierung durchgeführt wird. Die mit Hilfe des Einspritzratenmodells ermittelte Einspritzmenge kann dann für einen Plausibilitätscheck verwendet werden. Auf diese Weise kann - wie bereits erwähnt - die Genauigkeit der Einspritzmengenschätzung optimiert werden, beispielsweise ein Signal- oder Modellfehler ausgeschlossen werden.In a further development of the invention, it is proposed that an injection quantity estimate be carried out using injection rate modeling in parallel to the injection quantity estimate using the artificial neural network. The injection quantity determined using the injection rate model can then be used for a plausibility check. In this way - as already mentioned - the accuracy of the injection quantity estimate can be optimized, for example a signal or model error can be excluded.
Bei der Einspritzmengenschätzung mittels Einspritzratenmodellierung wird vorzugsweise aus den Zeitdaten NOS, NOE, NCS und NCE eine Änderung des Maximums der Einspritzrate ermittelt. Auf diese Weise werden Änderungen des Maximums der Einspritzrate über die Zeit erfasst, die durch Alterung/Verschleiß des Injektors bedingt sind.When estimating the injection quantity using injection rate modeling, a change in the maximum injection rate is preferably determined from the time data NOS, NOE, NCS and NCE. In this way, changes in the maximum injection rate over time that are caused by aging/wear of the injector are recorded.
Es wurde herausgefunden, dass Korrelationen zwischen den Zeitdaten NOS, NOE, NCS, NCE, dem Maximum der Einspritzrate und dem Düsennadelhub existieren. Diese können mit Hilfe konventioneller Methoden mit linearen Gleichungen und/oder durch den Einsatz künstlicher Intelligenz identifiziert und zur Ermittlung des Maximums der Einspritzrate genutzt werden. Es wurde ferner herausgefunden, dass diese Korrelationen unabhängig von anderen Verschleißparametern, wie beispielsweise dem Verschleiß des Düsennadelsitzes und/oder Änderungen der Strömungsverhältnisse im Bereich einer den Steuerraum begrenzenden Drosselplatte, sind. Die Korrelationen werden bevorzugt im Vorfeld experimentell ermittelt und gespeichert, vorzugsweise im Steuergerät zur Ansteuerung des Injektors.It was found that correlations exist between the time data NOS, NOE, NCS, NCE, the maximum injection rate and the nozzle needle lift. These can be identified using conventional methods with linear equations and/or by using artificial intelligence and used to determine the maximum injection rate. It was also found that these correlations are independent of other wear parameters, such as the wear of the nozzle needle seat and/or changes in the flow conditions in the area of a throttle plate delimiting the control chamber. The correlations are preferably determined experimentally in advance and stored, preferably in the control unit for controlling the injector.
Mit Hilfe der direkt sowie indirekt aus dem Sensorsignal des Drucksensors abgeleiteten Zeit- und Durchflussdaten kann das Einspritzratenmodell parametriert und korrigiert werden. Beispielsweise kann durch mathematische Transformation der aus dem Sensorsignal des Drucksensors abgeleiteten Zeitdaten ein korrigierter Verlauf der Einspritzrate berechnet werden.The injection rate model can be parameterized and corrected using the time and flow data derived directly and indirectly from the pressure sensor signal. For example, a corrected injection rate curve can be calculated by mathematically transforming the time data derived from the pressure sensor signal.
Ein Verfahren zur Korrektur eines Einspritzratenmodells mit Hilfe von Zeit- und Durchflussdaten, die direkt oder indirekt aus dem Sensorsignal eines Drucksensors abgeleitet werden, ist Gegenstand einer früheren, noch unveröffentlichten Anmeldung derselben Anmelderin, so dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung nicht näher darauf eingegangen wird.A method for correcting an injection rate model using time and flow data derived directly or indirectly from the sensor signal of a pressure sensor is the subject of an earlier, as yet unpublished application by the same applicant, so that it will not be discussed in more detail in the context of the present application.
Das korrigierte Einspritzratenmodell kann anschließend zur Berechnung der aktuellen Einspritzmenge verwendet werden, vorzugsweise durch Integration des korrigierten Verlaufs der Einspritzrate. Die berechnete aktuelle Einspritzmenge wird dann zur Plausibilisierung mit der mit Hilfe des künstlichen neuronalen Netzes bestimmten aktuellen Einspritzmenge verglichen. Nach dem Abgleich wird die geschätzte Einspritzmenge mit dem Soll-Wert verglichen und ggf. die Ansteuerung, insbesondere die Ansteuerdauer, des Injektors entsprechend angepasst.The corrected injection rate model can then be used to calculate the current injection quantity, preferably by integrating the corrected injection rate curve. The calculated current injection quantity is then compared with the current injection quantity determined using the artificial neural network for plausibility purposes. After the comparison, the estimated injection quantity is compared with the target value and, if necessary, the control, in particular the control duration, of the injector is adjusted accordingly.
Vorteilhafterweise wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren das Sensorsignal des Drucksensors nicht nur zur Schätzung der Einspritzmenge verwendet, sondern ferner zur Vorhersage des Injektorverschleißes sowie der Ursache des Verschleißes. Denn auch diese lässt sich durch Auswertung des Sensorsignals des Drucksensors ermitteln, da sich je nach Verschleißursache das Signal unterscheidet. Ursächlich kann beispielsweise der Verschleiß der Düse oder der Verschleiß der Drosselplatte des Injektors sein. Auf diese Weise kann eine Vorhersage darüber getroffen werden, wann der Injektor repariert oder ausgetauscht werden muss.Advantageously, in the proposed method, the sensor signal of the pressure sensor is not only used to estimate the injection quantity, but also to predict injector wear and the cause of the wear. This can also be determined by evaluating the sensor signal of the pressure sensor, since the signal differs depending on the cause of the wear. The cause could be, for example, wear of the nozzle or wear of the throttle plate of the injector. In this way, a prediction can be made as to when the injector needs to be repaired or replaced.
Darüber hinaus wird ein Steuergerät vorgeschlagen, das dazu eingerichtet ist, Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Vorzugsweise ist auf dem Steuergerät eine Software aufgespielt, die das künstliche neuronale Netz realisiert. Weiterhin vorzugsweise ist im Steuergerät ein Soll-Wert für den Vergleich der nach dem Verfahren geschätzten Einspritzmenge hinterlegt, so dass ggf. eine Korrektur der Ansteuerung des Injektors vorgenommen werden kann.Furthermore, a control device is proposed which is set up to carry out steps of a method according to the invention. Preferably, software is installed on the control device which implements the artificial neural network. Furthermore, preferably, a target value is stored in the control device for comparing the injection quantity estimated according to the method, so that a correction of the control of the injector can be made if necessary.
Im Steuergerät kann ferner ein Einspritzratenmodell gespeichert sein, das auf den Messdaten eines nominellen Injektors beruht und im Betrieb durch Auswertung des Sensorsignals des Drucksensors fortlaufend bezüglich des aktuellen Ist-Zustands korrigiert wird. Im Steuergerät kann hierzu ein Detektionsalgorithmus gespeichert sein, mit dessen Hilfe die relevanten Zeit- und Durchflussdaten direkt bzw. indirekt aus dem Sensorsignal abgeleitet werden können. Lässt die Auswertung eine Drift bzw. einen Verschleiß erkennen, kann mit Hilfe des Steuergeräts das Einspritzratenmodell entsprechend korrigiert werdenThe control unit can also store an injection rate model that is based on the measurement data of a nominal injector and is continuously corrected in relation to the current actual state during operation by evaluating the sensor signal from the pressure sensor. For this purpose, a detection algorithm can be stored in the control unit, with the help of which the relevant time and flow data can be derived directly or indirectly from the sensor signal. If the evaluation reveals drift or wear, the injection rate model can be corrected accordingly with the help of the control unit.
Das erfindungsgemäße Verfahren und seine Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
-
1 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 a) einen schematischen Längsschnitt durch einen Injektor, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ansteuerbar ist, und b) einen vergrößerten Ausschnitt des Injektors, und -
3 verschiedene Diagramme zur Darstellung des zeitlichen Verlaufs a) des Stromverlaufs, b) des Düsennadelhubs, c) der Einspritzrate und d) des Sensorsignals des Drucksensors.
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1 a flow chart showing a possible sequence of a method according to the invention, -
2 a) a schematic longitudinal section through an injector which can be controlled according to the method according to the invention, and b) an enlarged section of the injector, and -
3 Various diagrams to illustrate the temporal progression of a) the current curve, b) the nozzle needle lift, c) the injection rate and d) the sensor signal of the pressure sensor.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Das in der
Der in der
In der
Wie beispielhaft in der
Zum Ableiten der Zeitdaten führt das Steuergerät 14 einen Schritt A aus. In Schritt A wird das Sensorsignal zunächst mit einem Tiefpassfilter 17 vorverarbeitet. Anschließend werden mit Hilfe eines im Steuergerät 14 gespeicherten Detektionsalgorithmus 18 die Zeitdaten NOS, NOE, NCS, NCE aus dem Sensorsignal abgeleitet. Der Detektionsalgorithmus 18 benutzt dabei hauptsächlich Ableitungen und Mittelungen des Sensorsignals, um auf die relevanten Zeitpunkte zu schließen.To derive the time data, the
Die aus dem Sensorsignal abgeleiteten Zeitpunkte NOS, NOE, NCS und NCE können ferner - wie beispielhaft in der
Schritt B dient der Drifterkennung. Zur Erkennung einer Änderung des Einspritzverhaltens des Injektors 1 über die Laufzeit, auch Drift genannt, werden die in Schritt A aus dem Sensorsignal abgeleiteten Zeitdaten NOS, NOE, NCS, NCE gespeichert, und zwar bei verschiedenen Systemdrücken und/oder Bestromungsdauern, um die Änderung des Maximums der Einspritzrate Qmax berechnen zu können. Für die Berechnung werden Korrelationen zwischen den Zeitdaten NOS, NOE, NCS, NCE, dem Maximum der Einspritzrate Qmax und dem Düsennadelhub genutzt. Diese Korrelationen werden vorab experimentell ermittelt.Step B is used for drift detection. To detect a change in the injection behavior of injector 1 over the running time, also known as drift, the time data NOS, NOE, NCS, NCE derived from the sensor signal in step A are saved at different system pressures and/or current durations in order to be able to calculate the change in the maximum injection rate Qmax. Correlations between the time data NOS, NOE, NCS, NCE, the maximum injection rate Qmax and the nozzle needle lift are used for the calculation. These correlations are determined experimentally in advance.
Hierzu kann die Nadelschließzeit tclosing = NCE-NCS bei zwei verschiedenen Systemdrücken in einem Betriebsbereich untersucht werden, in dem die Düsennadel bis zu einem oberen Anschlag aufgeht. Das Experiment ist vorzugsweise so konzipiert, dass relevante Variationen an Nadelhub und Düsendurchfluss gemessen werden. Nach Gleichung (1) kann dann die Beziehung für die beiden Systemdrücke bestimmt werden. Je weiter die beiden Systemdrücke auseinanderliegen, desto genauer können der Düsennadelhub und das Maximum der Einspritzrate Qmax bestimmt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Koeffizienten a und b bei weit auseinanderliegenden Systemdrücken ebenfalls weit auseinanderliegen und somit der Steigungsunterschied der zwei Geraden nach der Gleichung (1) größer ist.
In der Gleichung (1) sind a, b und c bei einem Systemdruck psys experimentell bestimmte spezifische Konstante. Die Änderung des Injektordurchflusses
Mit diesen Korrelationen kann
In Schritt D (siehe
In Schritt E wird dann die geschätzte und ggf. plausibilisierte Einspritzmenge Qe mit einem im Steuergerät 14 hinterlegten Soll-Wert Qe,soll verglichen. Ergibt der Vergleich eine Abweichung ΔQe, kann eine Änderung der elektrischen Ansteuerdauer des Injektors 1 vorgenommen werden. Hierzu wird ein entsprechend angepasster Steuerstrom über eine Steuerleitung 16 vom Steuergerät 14 an den Injektor 1 geleitet.In step E, the estimated and possibly plausible injection quantity Qe is then compared with a target value Qe,target stored in the
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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