EP1272754B1 - Verfahren zur diagnose der spannungsansteuerung für einen piezoelektrischen aktor eines einspritzventils - Google Patents
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- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/3809—Common rail control systems
Definitions
- the invention is based on a method for diagnosing the Drive voltage for a piezoelectric actuator of a Injector according to the preamble of the main claim. It is already known, piezoelectrically driven injectors in particular to use for a common rail system. There is to initiate the injection process, the actuator with a corresponding voltage is driven, so that due its change in length a valve needle the injection channel for the injection process opens or closes. Since that Injection medium, in particular fuel for one Internal combustion engine is under high pressure is to highly accurate metering of the injection quantity an exact Opening and closing duration of the injector required.
- the inventive method with the characterizing Advantages of the main claim has the advantage over that by forming a tolerance band for each control a simple monitoring of the drive process is possible. It is particularly advantageous that the tolerance bands below Consideration of system and injection conditions be set, so that by a plausibility check easily ascertainable, whether to the momentary Injection cycle the desired drive voltage prevailed Has.
- injection systems with a multiple injection within a drive course cycle is advantageous in that in each phase of the injection the desired level of Control voltage is monitored. This ensures that that each injection pulse is monitored and errors easily be recognized.
- the last selected drive voltage maintain, if it can be assumed that For example, the scheme does not work as desired.
- An error that has occurred is advantageously stored so that he is traceable, for example, in the workshop and the corresponding component can be replaced.
- FIG. 1 shows an injection valve with a double-switching control valve
- Figure 2 shows a diagram with a drive characteristic
- Figure 3 shows three Function diagrams
- FIG. 4 shows a voltage diagram
- FIG. 5 shows a block diagram for a voltage regulation
- FIG. 6 shows a block diagram for a Gradient control.
- FIG. 1 shows a schematic illustration Injector 1 with a central bore.
- a control piston 3 with a piezoelectric actuator 2 introduced, wherein the actuating piston 3 with the actuator 2 fixed connected is.
- the actuating piston 3 closes upwards a hydraulic coupler 4 off, while down a Opening with a connecting channel to a first seat.
- 6 is provided, in which a piston 5 with a Closing member 12 is arranged.
- the closure member 12 is designed as a double-closing control valve. It closes the first seat 6 when the actuator 2 in the resting phase is. Upon actuation of the actuator 2, d. H.
- Each activation of the actuator 2 is the Control piston 3 in the direction of the hydraulic coupler. 4 emotional.
- the piston 5 moves with the Closing member 12 toward the second seat 7 to.
- About leak gaps is doing a part of the hydraulic Coupler 4 located medium, such as the Fuel, pushed out. Between two injections must Therefore, the hydraulic coupler 4 are refilled to to maintain its functional safety.
- the Common rail system for example, between 200 and 1600 bar can amount.
- This pressure acts against the nozzle needle eleventh and holds it against the pressure of a spring, not shown closed, so that no fuel can escape.
- the pressure builds up in the high pressure area From and the nozzle needle 11 releases the injection channel.
- a much lower pressure There is, for example, only 10% of the high pressure, is after the withdrawal of the drive voltage Ua of the hydraulic Coupler 4 refilled.
- the diagram of Figure 2 shows a driving characteristic for the actuator 2.
- Ua is the hub, d. H. the change in length of the actuator. 2 applied.
- the actuator 2 has two closed positions. In the end position 1 the closure member 12 is applied to the first seat 6, if no Drive voltage Ua applied to the actuator 2. This position is marked 'bottom closed' or 'bottom'.
- the second closed position in position 2 is reached when the Closing member on the second seat 7 is present. In this case is the highest drive voltage to spend Ua.
- These Position is called 'top closed' or 'top'. Between these two positions 1, 2 are the Hysteresis curves a and b, respectively, depending on the Be traversed direction of movement.
- FIG. 3 plots the injection parameters Vent, Ua and TR for a quadruple injection on an injection valve 1 over time t for three functional diagrams.
- the upper diagram shows the injection duration for the injections E 1 , E 2 , E 3 and E 4 .
- the designation 1 means that the valve Vent is open. At 0, the valve Vent is closed.
- the injections may be pre, main and post injections for a single injection cycle on an injection valve. In a further embodiment of the invention, differently designed injection cycles are alternatively providable.
- the middle diagram shows the drive voltage Ua for the actuator 2 to the individual injections, so that the injections E 1 ... E 4 can take place.
- the lower diagram shows the triggering TR for the control of the drive voltage Ua at the corresponding times t 1 , t 2 for the first injection, t 3 , t 4 for the second injection, t 5 , t 6 for the third injection and t 7 , t 8 for the fourth injection.
- the drive voltage Ua is different depending on the switching direction and the position of the closing member 12. For example, the drive voltage Ua between the times t 4 , t 5 is the highest.
- a tolerance band B 1 , B 2 , B 3 , B 4 is formed.
- This tolerance band is formed on the basis of operating parameters of the injection system, of the internal combustion engine or of environmental conditions. In a common rail system, it is for example the pressure (rail pressure), the temperature, engine speed, etc.
- Corresponding control circuits are proposed in Figures 5 and 6 and will be explained later in more detail.
- the control circuit provides a setpoint control voltage for the drive voltage Ua, which is required taking into account the individual parameters for controlling the actuator 2.
- Corresponding tolerance bands B 1 to B 4 are preferably placed symmetrically around these setpoint values for the drive voltage Ua.
- FIG. 4 again shows a multiple injection for an injection cycle, which proceeds as follows. Until the time t 1 , the drive voltage Ua is in the range of 0 V.
- the tolerance band B 1 is set according to the voltage U bottom . This voltage corresponds to the position 1 according to the figure 2.
- the Tolenanzband B 4 is provided for the voltage U Top for the second end position in position 2 ( Figure 2).
- the tolerance band B 2 is still provided according to the voltage U down .
- the times t 1 to t 6 represent the trigger points at which the voltage rises or falls. Before and after these times, in each case with an existing measuring device, which is preferably connected to the terminals of the actuator 2, the output voltage Ua measured and checked with an error device, whether the setpoint values for the drive voltages Ua were reached.
- the actuator can be beneficial only via a diagnostic interface as part of a service be reset.
- the error with each driving cycle to new identify can vary depending on the Application optionally be provided.
- control operation in to go to the control mode when the regulation of Activation voltage no longer possible appears.
- the last set Control voltage Ua or the controller outputs such as they are described to Figures 5 and 6, in a sense Freeze and continue to use.
- FIG. 5 shows a block diagram for a regulation of the Voltage levels Ua in schematic form.
- a subtractor 51 from the inputs a and b supplied nominal and actual values for the drive voltage Ua a difference value is formed.
- This one is in one downstream comparator 52 with the voltage in the associated tolerance band B1 ... B4 (eg lower threshold S11, upper threshold S12).
- the output is with connected to a Wegentpreller 58. Is the measured value in Range 0, then there is no error. If the value is 1, then there is an error and a corresponding one Control signal is given to the switch 56. simultaneously the difference value becomes a downstream controller 53 guided and a limit switch 54 the switch 56th fed.
- the switch 56 can on the one hand the setpoint on the other hand, it is an adder 55 which supplies the offset value to the setpoint at terminal a added.
- the output value is fed to a limiter 57, at an output c, the drive voltage Ua for the actuator 2 issues.
- the switching takes place according to the invention then, if the difference value for a given number of Measured values outside the respective tolerance band.
- the difference signal passes from the differentiating element 62 to a controller 64 and then via a Limit switch 65 on the switch 66. Similar to in Figure 5, the signal frozen or after link in Position 67 and 68 a limiter 69 for limiting the Current value for the actuator 2 are supplied. In addition will in position 67, the cylinder-specific gradient setpoint added. In position 68 can via an input c a Capacity value for the actuator 2 are entered. Of further inputs are f and g for the minimum / maximum of the Current limit 69 provided. At the output h is the Current value available.
- the calculations are preferably always done for each Cylinder of the internal combustion engine individually, for optimum To get injection.
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Description
Claims (14)
- Verfahren zur Diagnose der Ansteuerung für einen piezoelektrischen Aktor eines Einspritzventils, wobei mittels des Aktors eine Düsennadel in eine Stellung 'offen' oder in eine Stellung 'geschlossen' gebracht und wobei die Ansteuerspannung (Ua) des Aktors (2) mittels einer Meßeinrichtung in den einzelnen Steuerphasen gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Steuerphase ein Toleranzband (B1, ... B4) für die Ansteuerspannung (Ua) und/oder den Spannungsgradienten festgelegt wird, wobei das Toleranzband (B1 ... B4) unter Berücksichtigung von System-und Einspritzbedingungen festgelegt wird, und dass eine Diagnoseprüfung derart durchgeführt wird, dass eine Fehlermeldung ausgegeben und/oder gespeichert wird, wenn die Ansteuerspannung und/oder der Spannungsgradient das vorgegebene Toleranzband (B1 ... B4) nicht erreicht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerspannung (Ua) im Bereich der Aktorklemmen (+,-) gemessen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Mehrfacheinspritzung mit einem Ansteuerverlaufszyklus die Ansteuerspannung (Ua) in jeder Phase des Ansteuerverlaufszyklus gemessen wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für die Ansteuerspannung (Ua) in Abhängigkeit vom Leitungsdruck im Hochdrucksystem bestimmt wird und dass die Toleranzbänder (B1 ... B4) vorzugsweise symmetrisch um die Sollwerte gelegt werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil (1) mit einem doppelt schaltenden Steuerventil (5) ausgebildet ist und das die Toleranzbänder (B1 ... B4) für die Spannungsniveaus 'bottom', 'up', 'Top' und/oder 'down' gebildet werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichterreichen eines der vorgegebenen Toleranzbänder (B1...B4) der Aktor (2) entladen wird, um in einen sicheren Zustand zu gehen.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung des Nichterreichens des vorgegebenen Toleranzbandes (B1...B4) die Meßwerte für weitere Berechnungen nicht verwendet werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vorgegebenen Anzahl von Meßzyklen geprüft wird, wie häufig die Ansteuerpannung (Ua) das erwartete Toleranzband (B1 ... B4) nicht erreicht hat.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der vorgegebenen Anzahl von Meßzyklen von "Ansteuerspannung regeln" auf "Ansteuerspannung steuern" umgeschaltet wird.
- Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der vorgegebenen Anzahl von Meßzyklen zumindest der betreffende Aktor (2) abgeschaltet wird.
- Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der vorgegebenen Anzahl von Meßzyklen die zuletzt bestimmte Ausgangsgröße der Regler für das Spannungsniveau und/oder für den Gradienten beibehalten wird.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die Anzahl von gemessenen Fehlern der Aktor (2) als funktionsfähig erkannt wird.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerspeicher zurückgesetzt wird.
- Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Einspritzventil (1) in einem Common-Rail-System eines Kraftfahrzeugmotors.
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