DE19910388A1 - Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes - Google Patents

Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes

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Abstract

Ein kapazitives Stellglied wird mittels eines Steuersignals st angesteuert. Die Dauer ti der Stellgliedbetätigung wird mit der Dauer t¶st¶ des Steuersignals st verglichen und es wird von einer ordnungsgemäßen Funktion des Stellgliedes ausgegangen, wenn die gemessene Dauer ti innerhalb eines durch die Dauer t¶st¶ des Steuersignals bestimmten Bereiches liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines ka­ pazitiven Stellgliedes, insbesondere eines Stellgliedes für ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus DE 196 52 809 ist eine Vorrichtung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Stellgliedes für ein Kraftstoffeinspritz­ ventil einer Brennkraftmaschine bekannt. Ein derartiges Stellglied kann als kapazitiver Energiespeicher angesehen werden.
Zum Öffnen beispielsweise eines Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine muß eine elektrische Ladung auf das Stellglied aufgebracht werden, die zum Schließen des Ein­ spritzventils wieder vom Stellglied entfernt werden muß. Die eingespritze Kraftstoffmenge ist bei konstantem Kraftstoff­ druck, beispielsweise in einem Common-Rail-Kraftstoff-Ein­ spritzsystem, hauptsächlich von der Einspritzdauer abhängig.
Beim Laden jedes kapazitiven Stellgliedes fließt ein Lade­ strom in das Stellglied; dieses ist geladen, wenn der Lade­ strom wieder zu null wird. Während des Ladevorgangs steigt die an ihm abfallende Stellgliedspannung auf einen bestimmten Wert an. Im geladenen Zustand fließt kein Strom, die Stell­ gliedspannung bleibt etwa konstant. Beim Entladen fließt ein Entladestrom aus dem Stellglied; dieses ist entladen, wenn der Entladestrom wieder zu null wird. Während des Entladevor­ gangs fällt die an ihm abfallende Stellgliedspannung wieder auf null Volt.
Diese Vorgänge können durch interne oder externe Störeinflüs­ se so gestört werden, daß die auf das Stellglied aufgebrachte Ladung länger, als durch die von einem Motorsteuersystem aus­ gegebenen Steuersignale vorgegeben, auf dem Stellglied ver­ bleibt und das Kraftstoffeinspritzventil für eine nicht defi­ nierte Dauer geöffnet bleibt, wodurch zu viel Kraftstoff ein­ gespritzt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ansteuern ei­ nes kapazitiven Stellgliedes anzugeben, welches auf einfache Weise eine vom Ansteuersignal unabhängige Überwachung der Stellgliedbetätigung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 oder Anspruch 2 genannten Merkmale gelöst.
Danach werden der dem Stellglied zugeführte bzw. der von ihm abgeführte Strom ±Ip oder die an das Stellglied angelegte Spannung Up gemessen und durch Vergleich mit Schwellwerten die der Kraftstoffeinspritzdauer identische Betätigungsdauer ti des Stellgliedes ermittelt. Diese Betätigungsdauer ti wird anschließend mit der Dauer tst des von einem Motorsteuergerät ausgegebenen Steuersignals st verglichen. Bei Gleichheit der beiden Signale ti und tst innerhalb vorgegebener Grenzen wird von einer ordnungsgemäßen Funktion der Kraftstoffeinspritzung ausgegangen. Fehler können schnell erkannt werden.
Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zei­ gen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
In einem ersten Ausführungsbeispiel, beispielsweise für ein kapazitives Stellglied eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brannkraftmaschine, zeigt Fig. 1 drei Signal- bzw. Meßwert­ verläufe einer Stellgliedbetätigung, d. h., eines Kraftstoffe­ inspritzvorgangs, über der Zeit t. In Fig. 1a ist der Ver­ lauf (Beginn und Dauer) des Steuersignals st für das Stell­ glied des Kraftstoff-Einspritzventils während eines Ein­ spritzvorgangs dargestellt, welches von einem Motorsteuerge­ rät als Ergebnis mehrerer Eingangsparameter wie Motordreh­ zahl, Last, Temperatur etc. ermittelt wird.
Das Steuersignal st beginnt zu einem Zeitpunkt t1 und endet zu einem Zeitpunkt t3. Die Differenz t3-t1 entspricht der Dauer tst dieses Steuersignals st. Der Einfachheit halber sind Zeiten bzw. Zeitpunkte in den Diagrammen der Signal- bzw. Meßwertverläufe angegeben; üblicherweise werden Zeit­ punkte für Beginn oder Ende von Steuersignalen vom Motorsteu­ ergerät jedoch in Kurbelwellenwinkeln (°KW) ausgegeben.
Das Stellglied wird ab dem Zeitpunkt t1 mit einem Ladestrom +Ip geladen. Nach dem Ende des Steuersignals st wird es ab dem Zeitpunkt t3 mit einem Entladestroms -Ip entladen.
Der zeitliche Verlauf des Lade- und Entladestromes ist in Fig. 1b dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzdauer des von dem Stellglied angetriebenen Kraftstoffeinspritzventils beginnt etwa im Zeitpunkt, in welchem der (positive) Ladestrom wieder zu null wird, und endet etwa im Zeitpunkt, in welchem der (negative, d. h.; in Gegenrichtung fließende) Entladestrom ebenfalls wieder zu null wird.
Vergleicht man nun den Ladestrom +Ip mit einem oberen Schwellwert So und den Entladestrom -Ip mit einem unteren Schwellwert Su, wie in Fig. 1b gezeigt, so entspricht bei passender - gegebenenfalls in Versuchen ermittelter - Wahl der Schwellwerte So und Su die Dauer ti zwischen dem Zeit­ punkt t2, in welchem der Ladestrom +Ip den oberen Schwellwert unterschreitet, und dem Zeitpunkt t4, in welchem der Entlade­ strom -Ip den unteren Schwellwert Su überschreitet, sowohl der Dauer tst des Steuersignals st als auch der Kraftstoff­ einspritzdauer.
Weicht die Dauer ti nicht zu sehr von der Dauer tst ab, d. h., ist (tst-x) < ti < (tst+x), beispielsweise x = 0.03.tst, so wird davon ausgegangen, daß das Kraftstoffeinspritzsystem ordnungsgemäß funktioniert. Andernfalls können Maßnahmen von einer optischen Fehleranzeige einem Eintrag in einen Fehler­ speicher eines Diagnosesystems bis hin zum Abstellen der Brennkraftmaschine ergriffen werden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2 ebenfalls drei Signal- bzw. Meßwertverläufe eines Kraftstoffeinspritz­ vorgangs über der Zeit t. In diesem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird jedoch nicht der Lade- bzw. Entladestrom ±Ip mit Schwellwerten verglichen, sondern die am Stellglied anliegende Spannung Up.
Da für dieses Ausführungsbeispiel nur ein Schwellwert erfor­ derlich ist, ist es das bevorzugte Verfahren nach der Erfin­ dung.
In Fig. 2a ist wieder der Verlauf (Beginn t1 und Dauer tst) des Steuersignals st für das Stellglied eines Kraftstoff-Ein­ spritzventils während eines Einspritzvorgangs dargestellt.
Fig. 2b zeigt den Verlauf der während eines Einspritzvor­ gangs am Stellglied liegenden Spannung Up. Diese beginnt im Zeitpunkt t1 mit dem Beginn des Steuersignals st zu steigen und erreicht daraufhin seinen Maximalwert, der bis zum Ende des Steuersignals st beibehalten wird. Mit dem Ende des Steu­ ersignals st zum Zeitpunkt t3 beginnt die Spannung Up zu fal­ len, bis sie wieder zu null wird (Fig. 1b).
Vergleicht man die am Stellglied anliegende Spannung Up mit einem Schwellwert S, so entspricht die Dauer ti, bei passen­ der - gegebenenfalls in Versuchen ermittelter - Wahl des Schwellwerts S, vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t4, wäh­ rend welcher die Spannung Up diesen Schwellwert S übersteigt, Up < S, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, der Dauer (tst) des Steuersignals st und der Kraftstoffeinspritzdauer.
Weicht, wie im ersten Ausführungsbeispiel, die Dauer ti nicht zu sehr von der Dauer tst ab, (tst-x) < ti < (tst+x), bei­ spielsweise x = 0.03.tst, so wird auch hier davon ausgegan­ gen, daß das Kraftstoffeinspritzsystem ordnungsgemäß funktio­ niert. Andernfalls können auch hier die bei dem ersten Aus­ führungsbeispiel beschriebenen Maßnahmen ergriffen werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines kapazitiven Stellgliedes, insbesondere für die Betätigung eines Kraftstoffeinspritzven­ tils einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuersignal (st) dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer (ti) der Stellgliedbetätigung, die von einem Zeitpunkt (t2),
in welchem der durch den Beginn (t1) eines Steuersignals (st) hervorgerufene Ladestrom (+Ip) einen vorgegebenen, oberen Schwellwert (So) unterschreitet,
bis zu einem Zeitpunkt (t4) reicht,
in welchem der durch das Ende (t3) dieses Steuersignals (st) hervorgerufene Entladestrom (-Ip) einen vorgegebenen, unteren Schwellwert (Su) überschreitet,
gemessen und mit der Dauer (tst) dieses Steuersignals (st) verglichen wird, und
daß von einer ordnungsgemäßen Funktion des Stellgliedes aus­ gegangen wird, wenn die gemessene Dauer (ti) innerhalb eines durch die Dauer (tst) des Steuersignals bestimmten Bereiches [tst-x] < ti < [tst+x] liegt.
2. Verfahren zur Ansteuerung eines kapazitiven Stellgliedes, insbesondere für die Betätigung eines Kraftstoffeinspritzven­ tils einer Brennkraftmaschine, mit einem Steuersignal (st) dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer (ti) der Stellgliedbetätigung, die von einem Zeitpunkt (t2),
in welchem die nach dem Beginn (t1) eines Steuersignals (st) ansteigende Stellgliedspannung (Up) einen vorgegebenen Schwellwert (S) überschreitet,
bis zu einem Zeitpunkt (t4) reicht,
in welchem die nach dem Ende (t3) dieses Steuersignals (st) abfallende Stellgliedspannung (Up) den Schwellwert (S) wieder unterschreitet,
gemessen und mit der Dauer (tst) dieses Steuersignals (st) verglichen wird, und
daß von einer ordnungsgemäßen Funktion des Stellgliedes aus­ gegangen wird, wenn die gemessene Dauer (ti) innerhalb eines durch die Dauer (tst) des Steuersignals bestimmten Bereiches [tst-x] < ti < [tst+x] liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Fehleranzeige oder ein Eintrag in einen Fehlerspeicher einer Diagnoseschaltung des Stellgliedes er­ folgt, wenn ti < [tst-x] oder ti < [tst+x] ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied abgeschaltet wird, wenn ti < [tst-x] oder ti < [tst+x] ist.
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