DE10312712A1 - Control device and computer program for controlling a fuel valve of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät und ein Computerprogramm zum Ansteuern von mindestens einem Kraftstoffventil (300) mit Piezoantrieb (100) einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung über ein Kopplungselement (200). Das Übertragungsverhalten des hydraulischen Kopplungselements (200) ist von verschiedenen Einflussfaktoren, insbesondere von der Periodendauer der Ansteuerung, von der Ansteuerdauer des Kraftstoffventils (300) oder von dessen Lastkraft abhängig. Um eine aus diesen negativen Einflussfaktoren resultierende Ungenauigkeit bei der Ansteuerung des Kraftstoffventils (300) durch den Piezoantrieb (100) zu kompensieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen für das Kopplungselement (200) als Fehlergröße chrakteristischen stationären Hubverlust bei der Ansteuerung des Kraftstoffventils (300) zu berücksichtigen.The invention relates to a control device and a computer program for controlling at least one fuel valve (300) with a piezo drive (100) of an internal combustion engine with direct petrol injection via a coupling element (200). The transmission behavior of the hydraulic coupling element (200) depends on various influencing factors, in particular on the period of the activation, on the activation period of the fuel valve (300) or on its load force. In order to compensate for an inaccuracy resulting from these negative influencing factors in the control of the fuel valve (300) by the piezo drive (100), it is proposed according to the invention that a stationary stroke loss characteristic of the coupling element (200) as a fault variable when the fuel valve (300) is controlled consider.
Description
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät und ein Computerprogramm zum Ansteuern von mindestens einem Kraftstoffventil mit Piezoantrieb einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung über ein Kopplungselement.The invention relates to a control device and a Computer program for controlling at least one fuel valve with piezo drive of an internal combustion engine with direct petrol injection Coupling element.
Stand der TechnikState of technology
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass bei Kraftstoffventilen mit Piezoantrieb der Nadelhub am Ventilsitz durch auf das Piezoelement als Aktor aufgebrachte Ladung beziehungsweise Spannung eingestellt werden kann. Im Stand der Technik erfolgt die Ansteuerung des Kraftstoffventils üblicherweise nicht durch eine direkte Verbindung zum Aktor, sondern durch ein zwischen den Aktor und das Kraftstoffventil geschaltetes hydraulisches Kopplungselement. Dieses dient dazu, Temperaturdehnungen und Dehnungen infolge von Druckkräften sowie Verschleiß zu kompensieren.It is from the state of the art known that in fuel valves with a piezo actuator the needle stroke on Valve seat due to charge applied to the piezo element as an actuator or voltage can be set. In the state of the art the fuel valve is usually not controlled by a direct connection to the actuator, but through a between the actuator and the fuel valve-connected hydraulic coupling element. This serves to measure temperature expansions and strains due to compressive forces as well Wear too compensate.
Nachteiligerweise ist das Verhalten dieses hydraulischen Kopplungselements jedoch abhängig von der Periodendauer der Ansteuerung, das heißt insbesondere von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, von der Ansteuerdauer des Kraftstoffventils (Einspritzdauer), von der Lastkraft des Kraftstoffventils, welche von dem Druck in einem Kraftstoffspeicher abhängt, und von der Dämpfungskonstante des hydraulischen Kopplungselementes, welche nicht zuletzt von der Temperatur des verwendeten Hydraulikmediums abhängt.The disadvantage is the behavior this hydraulic coupling element depending on the Period of the control, that is, in particular of the speed the internal combustion engine, on the actuation duration of the fuel valve (Injection duration), from the load force of the fuel valve, which depends on the pressure in a fuel accumulator and on the damping constant of the hydraulic coupling element, which is not least of the Temperature of the hydraulic medium used depends.
Abhängig von den oben genannten negativen Einflüssen stellt sich während des Betriebs des hydraulischen Kopplungselementes ein sogenannter "stationärer Hubverlust" ein, welcher, wenn er unberücksichtigt bleibt, zu einer fehlerhaften Ansteuerung des Kraftstoffventils führt. Genauer gesagt kann er zu einer fehlerhaften Einstellung des Nadelhubs des Kraftstoffventils und damit zu einer falschen Einstellung der Einspritzmenge des Kraftstoffventils führen.Depending on the above negative influences turns up during the operation of the hydraulic coupling element a so-called "stationary stroke loss", which, if it is disregarded, leads to incorrect control of the fuel valve. More accurate said it can lead to an incorrect setting of the needle stroke of the Fuel valve and therefore an incorrect setting of the injection quantity of the fuel valve.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Steuergerät zum Ansteuern eines Kraftstoffventils über ein Kopplungselement und ein Computerprogramm für ein derartiges Steuergerät so weiterzubilden, dass sie eine präzisere Ansteuerung des Kraftstoffventils ermöglichen.Based on this state of the art it is the object of the invention to provide a known control device for actuation a fuel valve over to further develop a coupling element and a computer program for such a control device, that they're a more precise Enable control of the fuel valve.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach wird die Aufgabe für das bekannte Steuergerät insbesondere dadurch gelöst, dass es ausgebildet ist, einen stationären Hubverlust als eine für das Kopplungselement charakteristische Fehlergröße bei der Ansteuerung des Kraftstoffventils zu kompensieren.This task is accomplished by the subject of claim 1 solved. Accordingly, the task for the well-known control unit solved in particular by that it is designed to have a stationary stroke loss as one for the coupling element characteristic error size in the Control of the fuel valve to compensate.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Vorteilhafterweise wird durch diese Kompensation erfindungsgemäß sichergestellt, dass der stationäre Hubverlust keine negativen Auswirkungen auf die Genauigkeit der Ansteuerung des Kraftstoffventils hat. Eventuelle aus dem stationären Hubverlust resultierende Fehler beziehungsweise Ungenauigkeiten werden erfindungsgemäß durch das Steuergerät im Vorfeld einer Ansteuerung kompensiert.Advantageously, this Compensation ensured according to the invention, that the stationary stroke loss no negative effects on the accuracy of the control of the fuel valve. Possible from the stationary stroke loss resulting errors or inaccuracies according to the invention the control unit compensated in advance of activation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorteilhaft, die Auswirkungen des stationären Hubverlustes als Fehlergröße auf den Hub des Kraftstoffventils und/oder auf die Einspritzmenge in die in dem Steuergerät abgelegten Formeln, Kennlinien oder Kennfeldern zur Ansteuerung des Kraftstoffventils einzurechnen. Durch das Verrechnen des Koppelverhaltens in die Ansteuerparameter des Kraftstoffventils werden die Auswirkungen des stationären Fehlers aufgrund von Drehzahl, Einspritzzeit, Systemdruck oder Ventiltemperatur auf den Nadelhub und/oder die Einspritzmenge minimiert. Der Ventilhub und die Einspritzmenge können also genauer eingestellt werden.According to one embodiment the invention it is advantageous to the effects of the steady stroke loss as error size on the Stroke of the fuel valve and / or on the injection quantity in the in the control unit stored formulas, characteristic curves or maps for control of the fuel valve. By calculating the coupling behavior the effects are in the control parameters of the fuel valve of the stationary Errors due to speed, injection time, system pressure or valve temperature minimized on the needle stroke and / or the injection quantity. The valve stroke and the injection quantity can so be set more precisely.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Steuergerätes sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous configurations of the control unit are the subject of the subclaims.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm für ein Steuergerät gelöst. Die Vorteile dieses Computerprogramms entsprechen den oben unter Bezugnahme auf das Steuergerät genannten Vorteilen.The above task continues through a computer program for a control unit solved. The Advantages of this computer program correspond to those mentioned above on the control unit advantages mentioned.
Zeichnungendrawings
Der Erfindung sind insgesamt drei Zeichnungen beigefügt, wobeiThe invention is a total of three Attached drawings, in which
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments
Wie bereits einleitend erwähnt, ist
das Verhalten des hydraulischen Kopplungselementes
In
Der stationäre Hubverlust hV.stat lässt sich
mathematisch wie folgt berechnen: wobei
rk die
Dämpfungskonstante
des Kopplungselementes [N/(m/s)];
ti die
Ansteuerzeit;
FS die Schaltkraft;
cv die Steifigkeit des Ventils;
tB die Dauer der Ansteuerpause (Befüllphase);
und
hv.stat den stationären Hubverlust
repräsentiert.The stationary stroke loss h V.stat can be calculated mathematically as follows: in which
r k the damping constant of the coupling element [N / (m / s)];
t i the activation time;
F S the switching force;
c v the rigidity of the valve;
t B the duration of the control pause (filling phase); and
h v.stat represents the stationary stroke loss.
Dieser stationäre Hubverlust zeigt sich darin,
dass es bei fortgesetztem Betrieb des Kopplungselementes dem Kopplungsspalt
KS nicht mehr gelingt, sich während
der Ansteuerpausen B der Brennkraftmaschine vollständig zu regenerieren,
das heißt,
wieder auf seinen ursprünglichen
Wert h0 anzuwachsen. Diese ursprüngliche
Position h0 repräsentiert einen Abstand des
Kolbens
Wird dieser stationäre Hubverlust
des Kopplungselementes
Um derartige, aus dem stationären Hubverlust
des Kopplungselementes
Die Ansteuerung des Piezoantriebs
Das Computerprogramm kann gegebenenfalls
zusammen mit weiteren Computerprogrammen zur Steuerung und/oder
Regelung der Brennkraftmaschine
Außerdem ist es möglich, dass das Computerprogramm, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen ohne die Zuhilfenahme eines elektronischen Speichermediums über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet als Produkt an einen Kunden übertragen und verkauft wird.It is also possible that the computer program, possibly together with other computer programs without the aid of an electronic storage medium via a electronic communication network, in particular the Internet transferred to a customer as a product and is sold.
Claims (6)
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