DE10320285A1 - Method for operating an piezoelectric actuator especially for motor vehicle fuel-injection device, requires detecting at least one characteristic of actuator for use in identifying its property class - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of technology
Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben eines Aktors, insbesondere für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine, welcher ein kapazitives Element und einen zu dem kapazitiven Element parallelen ohmschen Widerstand umfasst, wobei mindestens eine Charakteristik des Aktors erfasst und auf der Basis der erfassten Charakteristik eine Eigenschaftsklasse identifiziert wird, zu der der Aktor gehört.The The invention relates initially a method for operating an actuator, in particular for a fuel injection device an internal combustion engine, which has a capacitive element and a includes ohmic resistance parallel to the capacitive element, wherein at least one characteristic of the actuator is detected and on identified a property class based on the recorded characteristic to which the actuator belongs.
Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium für ein Steuer- und/oder Regelgerät einer Brennkraftmaschine, ein solches Steuer- und/oder Regelgerät, sowie eine Brennkraftmaschine.The The invention also relates to a corresponding computer program electrical storage medium for a control and / or regulating device an internal combustion engine, such a control and / or regulating device, and one Internal combustion engine.
Ein
Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der
Nach dem Einbau des Injektors in eine Brennkraftmaschine und dessen Anschluss über zwei Leitungen an ein Steuergerät wird von dem Steuergerät der individuelle Widerstandswert des in dem Piezoaktor verbauten Widerstands erfasst und hieraus die entsprechende Eigenschaftsklasse des Aktors bestimmt. Die Bestimmung des Widerstandes ist dabei recht komplex, da zunächst über ein logarithmisches Interpolationsverfahren die Abklingdauer des einerseits ein kapazitives Element und andererseits einen ohmschen Widerstand umfassenden Piezoaktors ermittelt werden muss. In der Folge kann nun bei der Ansteuerung des Injektors beziehungsweise des Piezoaktors ein auf die jeweilige Eigenschaftsklasse abgestimmtes Steuersignal erzeugt werden, so dass der Injektor, trotz der prinzipbedingten Fertigungstoleranzen, mit hoher Präzision betrieben werden kann.To the installation of the injector in an internal combustion engine and its connection via two Lines to a control unit is from the control unit the individual resistance value of the built in the piezo actuator Resistance recorded and from this the corresponding property class of the actuator. The determination of the resistance is correct complex, because initially over a logarithmic interpolation method the decay time of the one hand a capacitive element and on the other hand comprising an ohmic resistance Piezo actuator must be determined. As a result, the Control of the injector or the piezo actuator on the respective property class coordinated control signal are generated, so that the injector, despite the principle-related manufacturing tolerances, with high precision can be operated.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es mit möglichst geringem Rechenaufwand betrieben werden kann.The The present invention has the task of a method of the beginning mentioned type in such a way that it is as easy as possible can be operated.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das kapazitive Element über den ohmschen Widerstand entladen, die Spannung während des Entladens und mindestens die Zeitdauer zwischen zwei bestimmten Spannungswerten erfasst, und auf der Basis der erfasster. Zeitdauer die Eigenschaftsklasse des Aktors identifiziert wird.This In a method of the type mentioned at the outset, the task becomes solved, that the capacitive element over discharge the ohmic resistance, the voltage during the discharge and at least the time period between two specific voltage values is recorded, and based on the captured. Duration the property class of the actuator is identified.
Bei einem eingangs genannten Computerprogramm wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass es zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist.at the task becomes a computer program mentioned at the beginning solved, that it is programmed for use in a method of the type above is.
Bei einem elektrischen Speichermedium wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art abgespeichert ist.at An electrical storage medium becomes the task mentioned at the beginning solved by that on it a computer program for use in a process of the above type is stored.
Bei einem Steuer- und/oder Regelgerät für eine Brennkraftmaschine wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass es zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist.at a control and / or regulating device for one Internal combustion engine solves the problem by using it in a method of the above type is programmed.
Bei einer Brennkraftmaschine wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass es ein Steuer- und/oder Regelgerät umfasst, welches zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist.at an internal combustion engine, the object is achieved in that it is a control and / or regulating device comprises, which for use in a method of the above Art is programmed.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Ein erster Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die relativ komplexe und rechenaufwändige Bestimmung der Abklingdauer des RC-Glieds, welches durch das kapazitive Element und den hierzu parallel geschalteten ohmschen Widerstand gebildet wird, nicht mehr erforderlich ist. Stattdessen wird während des Entladevorgangs des Piezoaktors die anliegende Spannung erfasst und die Zeit gemessen, die zwischen dem Durchlauf zweier festgelegter Spannungsschwellen ("Triggerschwellen") liegt. Diese -Zeit ist unter Berücksichtigung einer festzulegenden Toleranz charakteristisch für die Eigenschaftsklasse eines Piezoaktors. Die entsprechende Software kann dabei in einem zentralen Steuergerät abgelegt sein. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann die Anzahl der Spannungsschwellen, also die Anzahl der zu ermittelnden Zeitdauern, erhöht werden, und/oder es können mehrere Entladungsvorgänge mit entsprechenden Auswertungen durchgeführt werden.A first advantage of the method according to the invention is that the relatively complex and computationally complex determination of the decay time of the RC element, which is formed by the capacitive element and the ohmic resistance connected in parallel with it, is no longer necessary. Instead, the voltage present is detected during the discharge process of the piezo actuator and the time measured between the passage of two defined voltage thresholds (“trigger thresholds”). This time is characteristic of the property class of a piezo actuator taking into account a tolerance to be determined. The corresponding software can be stored in a central control unit. To increase the accuracy, the number of voltage thresholds, ie the number of time periods to be determined, can be increased and / or several discharge processes can be carried out with corresponding evaluations.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass bei ihm eine Spannungsabhängigkeit der Kapazität des kapazitiven Elements implizit berücksichtigt wird, denn die Zeiterfassung erfolgt bei definierten Spannungsverhältnissen. Somit erfolgt die Klassifizierung des Piezoaktors mit einer hohen Genauigkeit. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren also zum einen die Feststellung der Eigenschaftsklasse eines Piezoaktors beziehungsweise des mit diesem ausgestatteten Injektors auf einfache und schnelle Art und Weise und zum anderen mit großer Präzision.On Another advantage of the method according to the invention is that that with him a tension dependence of capacity of the capacitive element is implicitly taken into account, because the time recording takes place at defined tension ratios. Thus the Classification of the piezo actuator with high accuracy. All in all allows the inventive method on the one hand, the determination of the property class of a piezo actuator or the injector equipped with this on simple and fast way and secondly with great precision.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.advantageous Developments of the invention are specified in the subclaims.
In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren bei einer Gruppe von Aktoren angewendet wird, wobei deren kapazitive Elemente nacheinander entladen und die jeweiligen Zeitdauern zwischen zwei Spannungswerten erfasst werden, und wobei die Eigenschaftsklasse eines jeden Aktors auf der Basis der jeweils erfassten Zeitdauer identifiziert wird. Dieses Verfahren kommt beispielsweise bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine zum Einsatz, bei der der Kraftstoff von Injektoren direkt in ihnen zugeordnete Brennräume eingespritzt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können nach dem Einbau der Injektoren in die Brennkraftmaschine die Eigenschaftsklassen aller Injektoren beziehungsweise der in ihnen verbauten kapazitiven Elemente ohne weiteres bestimmt werden.In A first further development proposes that the method is applied to a group of actuators, their capacitive Unload elements one after the other and the respective time periods between two voltage values are captured, and being the property class of each actuator based on the time period recorded is identified. This method comes from a Multi-cylinder internal combustion engine used in which the fuel injected directly into the combustion chambers assigned to them by injectors becomes. With the method according to the invention can property classes after installing the injectors in the internal combustion engine of all injectors or the capacitive built into them Elements can be easily determined.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Spannung des Aktors über eine Freilaufdiode gemessen wird. In diesem Fall ist eine spezielle Ansteuerung eines Schalters für die Erfassung des Entladevorgangs nicht erforderlich. Die Freilaufdiode kann hierbei auch integraler oder intrinsischer Teil des Schalters sein, mit dem der Injektor im normalen Arbeitsbetrieb angesteuert wird.Advantageous is also when the voltage of the actuator is measured via a freewheeling diode becomes. In this case there is a special control of a switch for the Recording of the unloading process is not necessary. The freewheeling diode can also be an integral or intrinsic part of the switch with which the injector is controlled in normal work becomes.
Wünschenswert ist auch, wenn eine Abklingdauer des Aktors so groß gewählt wird, dass dynamische Effekte des kapazitiven Elements die erfasste Zeitdauer nicht oder nicht wesentlich beeinflussen können. Durch die Abklingdauer wird die Dauer des Entladevorgangs beeinflusst. Hierdurch wird die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und somit das Klassifizierungsergebnis nochmals verbessert.Desirable is also if a decay time of the actuator is chosen to be so long, that dynamic effects of the capacitive element the recorded time can not influence or not significantly. By the cooldown the duration of the unloading process is influenced. This will make the Accuracy of the method according to the invention and thus further improved the classification result.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine Korrektur erfolgt, welche von einer ermittelten Temperatur oder/oder einer absolut gemessenen Spannung abhängt, und dass die Korrektur bei der Identifizierung der Eigenschaftsklasse eines Aktors berücksichtigt wird. Dies erlaubt eine besonders hohe Präzision bei der Identifizierung der Eigenschaftsklassen, so dass die Unterschiede der Widerstandswerte des parallel zum kapazitiven Element verschalteten ohmschen Widerstands von einer Eigenschaftsklasse zu einer anderen Eigenschaftsklasse kleiner sein können. Dies gestattet wiederum eine feinere Abstufung zwischen den Eigenschaftsklassen und somit letztendlich eine noch genauere Ansteuerung des Aktors. Grundlage hierfür ist die Tatsache, dass die Temperatur des kapazitiven Elements und des zu diesem parallel geschalteten ohmschen Widerstandes sowie gegebenenfalls auch das absolute Niveau der anliegenden Spannung einen Einfluss auf die Zeitdauer haben kann, welche zwischen zwei Spannungsniveaus während des Entladens des kapazitiven Elements verstreicht.A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized by the fact that a correction is made, which by a determined temperature or / or an absolutely measured voltage depends and that the correction in identifying the property class of an actuator considered becomes. This allows a particularly high level of identification of property classes, so the differences in resistance values of the ohmic resistance connected in parallel to the capacitive element from one property class to another property class can be smaller. This in turn allows a finer gradation between the property classes and thus ultimately an even more precise control of the actuator. Basis for this is the fact that the temperature of the capacitive element and of the ohmic resistance connected in parallel with this if necessary also the absolute level of the applied voltage can have an impact on the length of time between two Tension levels during of the discharge of the capacitive element passes.
Dabei wird besonders bevorzugt, dass der Aktor in einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird und die ermittelte Temperatur eine Kühlwassertemperatur und/oder eine Zylinderkopftemperatur und/oder eine Ansauglufttemperatur ist. Mindestens einer dieser Temperaturwerte wird bei üblichen Brennkraftmaschinen ohnehin erfasst, so dass die hohe Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden kann, ohne dass zusätzliche Komponenten in der Brennkraftmaschine verbaut werden müssen.there it is particularly preferred that the actuator in an internal combustion engine is used and the determined temperature is a cooling water temperature and / or a cylinder head temperature and / or an intake air temperature is. At least one of these temperature values is at normal Internal combustion engines recorded anyway, so the high accuracy of the method according to the invention can be achieved without additional components in the Internal combustion engine must be installed.
Um die Spannung während des Entladens mit der erforderlichen Präzision erfassen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Spannung am Aktor während des Entladens über einen Spannungsteiler gemessen wird, dessen Serien-Widerstandswert insgesamt mindestens das Doppelte, vorzugsweise mindestens das Zehnfache des Widerstandswerts des ohmschen Widerstands beträgt, welcher Teil des Aktors ist. Auch hierdurch wird die Präzision einer Eigenschaftsklasse erhöht, was kleinere Abstufungen zwischen den einer Eigenschaftsklasse entsprechenden ohmschen Widerständen und somit insgesamt die Berücksichtigung einer größeren Anzahl von Eigenschaftsklassen ermöglicht.Around the tension during of being able to detect the unloading with the required precision, it is proposed that the voltage on the actuator during of unloading over a voltage divider is measured, its series resistance value in total at least twice, preferably at least ten times of the resistance value of the ohmic resistance, which is Is part of the actuator. This also makes the precision of a property class elevated, which is smaller gradations between those corresponding to a property class ohmic resistors and thus the overall consideration a larger number property classes.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:following becomes a particularly preferred embodiment of the present Invention with reference to the accompanying drawings in detail explained in more detail. In the drawing shows:
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
In
Eine
Einspritzung von Kraftstoff mittels einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
Jeder
Piezoaktor
Parallel
zu den Anschlüssen
Für das Vorhandensein
des ohmschen Widerstandes
Ein
weiterer Grund für
das Vorhandensein des ohmschen Widerstands
Um
jedoch einen möglichst
geringen Kraftstoffverbrauch unter Einhaltung strenger Abgasnormen
zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen
Nach
dem Einbau der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen
Um
dieses Ziel zu erreichen, dienen die ohmschen Widerstände
Bei
dem Piezoaktor
Die
Beziehung für
V(T) gilt bei Vernachlässigung
einer Diodenvorwärtsspannung
VF_Diode, wenn die Kopplung nur über die
Diode
Man
erkennt, dass das Abklingverhalten der Spannung V von einer Abklingdauer τ abhängt, welche wiederum
von der Kapazität
C des kapazitiven Elements
Nach einem Startblock
After a starting block
Im
Block
Über der
ohmschen Widerstand
Dann
wird im Block
In
In
Anschließend wird
in einem Block
Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zur Erhöhung der Genauigkeit nicht nur zwei Spannungsschwellen V1 und V2 vorgesehen sind, sondern eine höhere Anzahl von Spannungsschwellen überwacht wird und/oder das Verfahren mehrmals durchlaufen wird.It it should be noted that in an embodiment not shown to increase not only two voltage thresholds V1 and V2 are provided for accuracy are, but a higher one Number of voltage thresholds monitored and / or the process is repeated several times.
Um
eine möglichst
feine Abstufung von Eigenschaftsklassen verwenden zu können, werden
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
solche ohmschen Widerstände
Die
Freilaufdiode
Claims (11)
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