EP1497544A1 - Verfahren zum betrieb einer kraftstoffeinspritzanlage für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer kraftstoffeinspritzanlage für einen verbrennungsmotor

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EP1497544A1
EP1497544A1 EP03732203A EP03732203A EP1497544A1 EP 1497544 A1 EP1497544 A1 EP 1497544A1 EP 03732203 A EP03732203 A EP 03732203A EP 03732203 A EP03732203 A EP 03732203A EP 1497544 A1 EP1497544 A1 EP 1497544A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
piezoelectric element
injection
internal combustion
charging
fuel injection
Prior art date
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Granted
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EP03732203A
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English (en)
French (fr)
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EP1497544B1 (de
Inventor
Andreas-Juergen Rohatschek
Udo Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP1497544B1 publication Critical patent/EP1497544B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel injection system for an internal combustion engine according to the preambles of claims 1 and 6.
  • DE 10033 343 AI discloses a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, which has an injection control for monitoring and / or solving a conflict when actuating the actuator elements, in particular conflict management of overlapping injection profiles of piezo actuators.
  • the object of the invention is to detect edge overlaps, to determine them and to derive the necessary degree of temporal shift or shortening from the overlap area.
  • the edge overlaps are advantageously determined during static and dynamic interrupts of a control circuit during the operation of the injection system. This determination is preferably made as a function of the speed and the crankshaft angle of the internal combustion engine.
  • 3 shows a drive IC
  • 4 shows a time sequence of interrupts known from the prior art
  • Fig. 6 is a schematic representation of moving a lower priority
  • Fig. 7 is a schematic representation of the shortening of a low-priority control.
  • Fig. 1 shows piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 and means for driving them.
  • A denotes a region in a detailed representation and B a region in an undetailed representation, the separation of which is indicated by a dashed line c.
  • the area A shown in detail comprises a circuit for charging and discharging the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60.
  • the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are Actuators in fuel injection valves (especially in so-called common rail injectors) of an internal combustion engine.
  • six piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are used to independently control six cylinders within an internal combustion engine; however, any number of piezoelectric elements could be suitable for any other purpose.
  • the area B shown in detail comprises an injection control F with a control unit D and a control IC E which serves to control the elements within the area A shown in detail.
  • the control IC E is supplied with various measured values of voltages and currents from the entire remaining control circuit of the piezoelectric element.
  • the control computer D and the control IC E are designed to regulate the control voltages and the control times for the piezoelectric element.
  • the control computer D and / or the control IC E are also designed to monitor various voltages and currents of the entire control circuit of the piezoelectric element.
  • the individual elements are first introduced within the area A shown in detail. A general description follows of the processes of charging and discharging the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60. Finally, it is described in detail how both processes are controlled and monitored by the control computer D and the drive IC E.
  • the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are divided into a first group Gl and a second group G2, each of which comprises three piezoelectric elements (ie, piezoelectric elements 10, 20 and 30 in the first group Gl and piezoelectric elements 40, 50 and 60 in the second group G2).
  • the groups Gl and G2 are components of circuit parts connected in parallel.
  • the group selection switches 310, 320 can be used to determine which of the groups G1, G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 are respectively discharged with the aid of a common charging and discharging device (the group selection switches 310 are for charging processes) , 320, as described in more detail below, but without meaning).
  • the piezoelectric elements 10, 20 and 30 of the first group G1 are arranged on an actuator bank and the piezoelectric elements 40, 50 and 60 in the second group G2 are arranged on a further actuator bank.
  • An actuator bench is a block in which two or more actuator elements, in particular piezoelectric elements, are permanently arranged, e.g. shed, are.
  • the group selection switches 310, 320 are arranged between a coil 240 and the respective groups Gl and G2 (their coil-side connections) and are implemented as transistors.
  • Drivers 311, 321 are implemented which convert control signals received from the control IC E into voltages which can be selected as required for closing and opening the switches.
  • Diodes 315 and 325 are provided in parallel to the group selection switches 310, 320. If the group selection switches 310, 320 are designed as MOSFETs or IGBTs, these group selection diodes 315 and 325 can, for example, be formed by the parasitic diodes themselves. During charging, the group selection switches 310, 320 are bridged by the diodes 315, 325. The functionality of the group selector switches 310, 320 is therefore reduced to the selection of one Group Gl, G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 only for one discharge process.
  • the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 are arranged within the groups G1 and G2 respectively as components of the piezo branches 110, 120 and 130 (group G1) and 140, 150 and 160 (group G2) connected in parallel.
  • Each piezo branch comprises a series circuit consisting of a first parallel circuit with a piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60, and a resistor (referred to as a branch resistor) 13, 23, 33, 43, 53 and 63 and a second Parallel connection with a selector switch designed as a transistor 11, 21, 31, 41, 51 or 61 (referred to as a branch selector switch) and a diode 12, 22, 32, 42, 52 or 62 (referred to as a branch diode).
  • the branch resistors 13, 23, 33, 43, 53 and 63 cause the respective corresponding piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to discharge continuously during and after a charging process, since they each have both capacitive connections Connect piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to one another.
  • the branch resistors 13, 23, 33, 43, 53 and 63 are of sufficient size to make this process slow compared to the controlled charging and discharging processes, as described below. Therefore, the charge of any piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 or 60 within a relevant time after a charging process is to be regarded as unchangeable.
  • the branch selector switches / branch diode pairs in the individual piezo branches 110, 120, 130, 140, 150 and 160 can be implemented as electronic switches (ie Transistors) with parasitic diodes, for example MOSFETs or IGBTs (as indicated above for the group selector switches / diode pairs 310 and 315 or 320 and 325).
  • the branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 can be used to determine which of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are to be charged with the aid of a common charging and discharging device: all are charged in each case those piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60, the branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 are closed during the charging process described below. Usually only one of the branch selection switches is closed.
  • each individual piezoelectric element can be selected for charging processes, while for discharging processes either the first group Gl or the second group G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60, or both, must be selected ,
  • the branch selection piezo connections 15, 25, 35, 45, 55 and 65 can either be made using the branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 or via the corresponding diodes 12, 22, 32, 42, 52 or 62 and in both cases additionally via resistor 300 to ground.
  • the resistance 300 measures the currents flowing during the charging and discharging of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 between the branch selection piezo connections 15, 25, 35, 45, 55 and 65 and ground. Knowledge of these currents enables controlled charging and discharging of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60. In particular, by closing and opening the charging switch 220 or discharging switch 230 depending on the amount of the currents, it is possible to determine the charging current or to set the discharge current to predetermined mean values and / or to prevent them from exceeding or falling below predetermined maximum values and / or minimum values.
  • a voltage source 621 which supplies a voltage of, for example, 5 V DC
  • a voltage divider in the form of two resistors 622 and 623 are also required for the measurement itself.
  • the control IC E (which carries out the measurements) be protected against negative voltages which could otherwise occur at measuring point 620 and which cannot be controlled by the control IC E: Such negative voltages are obtained by adding one of the above Voltage source 621 and the voltage dividing resistors 622 and 623 positive voltage arrangement supplied changed.
  • the other terminal of the respective piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60 i.e. the respective group selection piezo connection 14, 24, 34, 44, 54 or 64 can be connected via the group selection switch 310 or 320 or via the group selection diode 315 or 325 as well as via a coil 240 and a parallel connection consisting of a charging switch 220 and a charging diode 221 the positive pole of a voltage source are connected, and alternatively or additionally are grounded via the group selector switch 310 or 320 or via the diode 315 or 325 as well as via the coil 240 and a parallel circuit consisting of a discharge switch 230 and a discharge diode 231.
  • Charge switch 220 and discharge switch 230 are implemented, for example, as transistors which are controlled via drivers 222 and 232, respectively.
  • the voltage source comprises a capacitor 210.
  • the capacitor 210 is charged by a battery 200 (for example a motor vehicle battery) and a downstream DC voltage converter 201.
  • the DC-DC converter 201 converts the battery voltage (for example 12 V) into essentially any other DC voltage (for example 250 V) and charges the capacitor 210 to this voltage.
  • the DC-DC converter 201 is controlled via the transistor switch 202 and the resistor 203, which is used to measure currents tapped at the measuring point 630.
  • control IC E as well as the resistors 651, 652 and 653 and for example a 5 V DC voltage source 654 enable a further current measurement at the measuring point 650; Furthermore, the control IC E and the voltage-dividing resistors 641 and 642 make it possible to measure the voltage at the measuring point 640.
  • a resistor 330 (called a total discharge resistor), a switch 331 (called a stop switch) and a diode 332 (called a total discharge diode) serve to discharge the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 (if they are outside the normal operator) as described below the DnormalenD unloading process).
  • the stop switch 331 is preferably closed after the normal D discharge processes (cyclical discharge via discharge switch 230) and thereby grounds the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 via the resistors 330 and 300. In this way, any residual stresses that may remain in the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are eliminated.
  • the total discharge diode 332 prevents the occurrence of negative voltages on the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60, which could possibly be damaged by the negative voltages.
  • the common charging and discharging device comprises the battery 200, the DC / DC converter 201, the capacitor 210, the charging switch 220 and the discharging switch 230, charging diode 221 and discharging diode 231 and the coil 240.
  • Each piezoelectric element is charged and discharged in the same way and is explained below with reference to only the first piezoelectric element 10.
  • FIGS. 2A to 2D illustrate the charging of the piezoelectric element 10
  • FIGS. 2C and 2D illustrate the discharging of the piezoelectric element 10.
  • the control of the selection of one or more piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to be charged or discharged, the charging process described below and the discharging process are carried out by the control IC E and the control device D by opening or Closing one or more of the switches 11, 21, 31, 41, 51, 61; 310, 320; 220, 230 and 331.
  • the interactions between the elements within the detailed area A on the one hand and the control erection IC E and the control computer D on the other hand will be explained in more detail below.
  • a piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 or 60 to be charged must first be selected.
  • the branch selection switch 11 of the first branch 110 is closed, while all other branch selection switches 21, 31, 41, 51, and 61 remain open.
  • its selection would be made by closing the corresponding branch selection switches 21, 31, 41, 51, and / or 61 ,
  • the charging process can then take place itself:
  • a positive potential difference between the capacitor 210 and group selection piezo connection 14 of the first piezoelectric element 10 is generally required for the charging process.
  • the piezoelectric element 10 is not charged or discharged. In this state, the circuit shown in FIG. 1 is in a stationary state, i.e. the piezoelectric element 10 maintains its state of charge essentially unchanged, with no currents flowing.
  • Switch 220 is closed to charge the first piezoelectric element 10. Theoretically, the first piezoelectric element 10 could be charged by this alone. However, this would result in large currents that could damage the elements in question. Therefore, the currents that occur are measured at measuring point 620 and switch 220 is opened again as soon as the detected currents exceed a certain limit value. In order to achieve any charge on the first piezoelectric element 10, charge switch 220 is therefore repeatedly closed and opened, while discharge switch 230 remains open.
  • FIG. 2A On closer inspection, when the charging switch 220 is closed, the relationships shown in FIG. 2A are obtained, ie a closed circuit comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10, capacitor 210 and coil 240, a current i LE () flowing in the circuit, as indicated by arrows in FIG. 2A. Because of this current flow, positive charges are both supplied to the group selection piezo connection 14 of the first piezoelectric element 10 and energy is stored in the coil 240.
  • a closed circuit comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10, discharge diode 231 and coil 240, in the circuit a current ii A ⁇ flows, as indicated by arrows in FIG. 2B. Because of this current flow, energy stored in the coil 240 flows into the piezoelectric element 10. According to the energy supply to the piezoelectric element 10, the voltage occurring in it increases and its external dimensions increase. When the energy has been transferred from the coil 240 to the piezoelectric element 10, the stationary state of the circuit shown in FIG. 1 and already described is reached again.
  • charging switch 220 is closed again and opened again, so that the processes described above run again. Due to the reclosing and reopening of the charging switch 220, the energy stored in the piezoelectric element 10 increases (the energy already stored in the piezoelectric element 10 and the newly supplied energy add up) and the voltage occurring at the piezoelectric element 10 increases and its outer dimensions increase accordingly.
  • the charging switch 220 When the charging switch 220 has been closed and opened a predetermined number of times and / or the piezoelectric element 10 has reached the desired charge state, the charging of the piezoelectric element is ended by leaving the charging switch 220 open.
  • the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are discharged in groups (Gl and / or G2) as described below:
  • the group selector switches 310 and / or 320 of the group Gl and / or G2, the piezoelectric elements of which are to be discharged, are closed (the branch selector switches 11, 21, 31, 41, 51, 61 have no influence on the selection of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 for the discharge process, since in this case they are bridged by the diodes 12, 22, 32, 42, 52 and 62).
  • the first group selection switch 310 is therefore closed.
  • a closed circuit comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10 and the coil 240, a current flowing in the circuit f), as in FIG 2C indicated by arrows. Because of this current flow, the energy stored in the piezoelectric element (part of it) is transferred to the coil 240. Corresponding to the energy transfer from the piezoelectric element 10 to the coil 240, the voltage occurring at the piezoelectric element 10 drops and its outer dimensions decrease.
  • FIG. 2D If the discharge switch 230 opens shortly (for example, a few ⁇ s) after closing, the conditions shown in FIG. 2D result: a closed circuit comprising a series connection consisting of the piezoelectric element 10, capacitor 210, charging diode 221 and the coil 240 is created , wherein a current i ⁇ A (t) flows in the circuit, as indicated in FIG. 2D by arrows. Because of this current flow, energy stored in coil 240 is returned to capacitor 210. When the energy has been transferred from the coil 240 to the capacitor 210, the stationary state of the circuit shown in FIG. 1 and already described is reached again.
  • discharge switch 230 is closed again and opened again, so that the Operations described above run again. Due to the reclosing and reopening of the discharge switch 230, the energy stored in the piezoelectric element 10 continues to decrease, and the voltage occurring at the piezoelectric element and its external dimensions also decrease accordingly.
  • the discharge switch 230 When the discharge switch 230 has been closed and opened a predetermined number of times and / or the piezoelectric element has reached the desired charge state, the discharge of the piezoelectric element is ended by leaving the discharge switch 230 open.
  • control signals which are via branch selection control lines 410, 420, 430, 440, 450, 460, group selection control lines 510, 520, stop switch control line 530, charge switch control line 540 and discharge switch control line 550 as well as control line 560 are supplied to elements within the region A shown in detail by the control IC E.
  • sensor signals are detected at the measuring points 600, 610, 620, 630, 640, 650 within the region A shown in detail, which are fed to the control IC E via the sensor lines 700, 710, 720, 730, 740, 750.
  • piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 for carrying out charging or discharging processes of individual or more piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 by opening and closing the corresponding switches such as As described above, voltages are or are not applied to the transistor bases by means of the control lines.
  • the sensor signals are used, in particular, to determine the resulting voltage of the piezoelectric elements 10, 20 and 30, or 40, 50 and 60 on the basis of the measuring points 600 and 610 and the charge and discharge currents on the basis of the measuring point 620.
  • 3 shows some of the components contained in the control IC E: a logic circuit 800, memory 810, digital-to-analog converter module 820 and comparator module 830.
  • the fast parallel bus 840 (used for control signals) is connected to the logic circuit 800 of the drive IC E, while the slower serial bus 850 is connected to the memory 810.
  • the logic circuit 800 is connected to the memory 810, to the comparator module 830 and to the signal lines 410, 420, 430, 440, 450 and 460; 510 and 520; 530, 540, 550 and 560 connected.
  • the memory 810 is connected to the logic circuit 800 and to the digital-to-analog converter module 820.
  • the digital-to-analog converter module 820 is connected to the comparator module 830.
  • the comparator module 830 is connected to the sensor lines 700 and 710, 720, 730, 740 and 750 and - as already mentioned - to the logic circuit 800.
  • FIG. 4 schematically shows a time sequence of interrupts for programming the start of a main injection HE to be described in more detail below and of two pilot injections VE1 and VE2 as a function of the top dead center of the crankshaft.
  • static interrupts are generated at, for example, approximately 78 ° crankshaft and, for example, at approximately 138 ° crankshaft, by means of which the beginning of the pre-injection VE2 and that directly before the main injection HE are generated horizontal pre-injection VE1 can be programmed.
  • the ends of these injections are then programmed based on dynamic interrupts. It is understood that the above crankshaft angles are only examples. In principle, the interrupts can also be generated at other crankshaft angles. Only the programming of pilot injections was explained above. However, post-injections should also be carried out in a corresponding manner, if such are carried out.
  • the current speed n is determined, this speed n is used in the entire interrupt ("freezing the speed");
  • the known information about the start angle, time offset, start and duration are used for extrapolation taking into account the current speed.
  • the general relationship between speed n, angle phi and time t is:
  • each injection is given a priority. Depending on the system and environmental parameters, each injection is assigned a specific priority. In this way, a distinction is made between low-priority and high-priority controls for each injection pair. It is ensured that a switchover of the priority rities during a calculation process has no negative effects. For example, after the current priority allocation, an overlap detection and measures in the static interrupt can be carried out, then the priorities can be switched, that is to say changed. In the subsequent dynamic interrupts of this pairing, a new priority would have to be used, which in the worst case would result in a measure against the control of an injection with a higher priority (high priority control). Therefore, the consistency of the priority assignment must be ensured even when the priorities are switched.
  • the size of the buffer for different priority sets must be selected so that the maximum possible number of changes to the priority sets can be saved during the entire processing of a pairing.
  • the priority set of a pairing is renewed after it has been completely processed with the current set specified by a priority manager of the electronic control circuit;
  • the distance between the respective start of the two flanks is determined in the time base. Based on this distance, it can be decided whether there is an overlap. Since the flank times are based on the angles of the injections, special attention must be paid to 720 ° KW overflows. In principle, a multitude of implementation options for the distance calculation and evaluation are conceivable. In the embodiment of the method described below, 3 calculations are carried out.
  • the degree of displacement or shortening is determined. It is shifted late in such a way that the low-priority start edge is placed at a time reserve after the expected end of the high-priority edge. The duration is retained when moving.
  • the time of the dynamic interrupt which is coupled to the starting edge at a fixed distance, is also shifted. It is shortened in such a way that the low-priority end flank is shifted early. The time of the starting edge is retained.
  • the decision whether to shift or shorten depends on whether the start edge is already being processed at the time of the overlap detection. If the starting flank is already being processed, which means the beginning of the combustion process, it is no longer possible to move it, it can only be shortened. It follows that all overlaps of low-priority end flanks can only be shortened, since the time of the overlap detection can only be in the dynamic interrupt of the low-priority injection, but this is linked to the execution of the start flank.
  • a displacement is shown as an example in connection with FIG. 6.
  • the overlap is recognized by means of equation (2), the resulting overlap amount t k is directly involved in the degree of the shift.
  • Equation (5) also applies if the overlap was determined from equation (3) or equation (4).
  • Equation (6) also applies if the overlap was determined from equation (3) or equation (4).
  • Secondary collisions occur, for example, if the low-priority start edge is shifted late in the static interrupt, but this collides with the high-priority end edge. The time of the collision detection is then in the dynamic interrupt of the high-priority control. So the low-priority starting flank must be shifted further late in this secondary collision. The same procedure should be followed in the event of tertiary collisions.
  • An advantageous embodiment of the method provides that after a check of all pairings that has ended with the detection of an overlap and the associated measure, all the pairings are run through again until either an abort criterion based on the number of runs occurs or freedom from overlap is detected.
  • undesired overlaps of the time intervals in which one piezoelectric element is to be charged or discharged are detected with a time interval in which the other piezoelectric element zoelectric element is to be loaded or unloaded by calculating the angular ranges used and comparing them with predetermined permissible angular ranges, that is to say collision-free or collision-tolerant angular ranges.
  • the collision-free angular range is understood to mean the angular range that may be covered by the various injection types of a cylinder of the internal combustion engine without overlapping actuations of the actuators.
  • the collision-free angular range is determined, for example, by dividing the value 720 ° crankshaft angle by the number of cylinders, that is to say four.
  • the collision-free angle range is therefore 180 ° crankshaft angle in an internal combustion engine of this type.
  • the crankshaft angle range which is swept from the beginning of the earliest pre-injection to the end of the latest post-injection is referred to as the angle range used.
  • angular range used now exceeds the collision-free angular range, then, for example, a late injection of one cylinder overlaps with an early injection of another cylinder on the same bench.
  • only one actuator may be loaded on a bench at the same time, otherwise a charge equalization would take place, which can lead to a faulty activation.
  • the cylinders can also be combined to form a bank, with several banks being controlled by the same supply unit for loading or unloading.
  • Such an arrangement is called a quasi multi-bank structure.
  • the angular range in which collisions of controls on different banks can be resolved by edge management is referred to as the collision-tolerant range.
  • exceeding the collision-tolerant plus collision-free angular range leads to disturbed control curves.
  • the collision-free angular range is 120 ° crankshaft angle and the collision-tolerant angular range is also 120 ° crankshaft angle.
  • the entire permissible angular range is now determined by the sum of the collision-free angular range and the collision-tolerant angular range, in the case of the 6-cylinder internal combustion engine with quasi-2-bank structure, the permissible angular range corresponds to 240 ° crankshaft angle.
  • the permissible angular range in an internal combustion engine with a quasi-2-bank structure can be determined by dividing the value 720 ° crankshaft angle by the number of cylinders multiplied by the number of banks.
  • the core of this embodiment of the method for operating a fuel injection system for an internal combustion engine is the calculation of the angular range used and the comparison with the permissible angular range, that is to say the collision-free or the sum of the collision-free and collision-tolerant angular range.
  • each interrupt new information that is used to calculate the angular range used is known. The following steps are carried out in each interrupt:
  • Every new angle information is added to the angle range used.
  • a minimum / maximum selection is made from the set of known angle information with the aim of determining the earliest and latest control edge associated with a work cycle.
  • the known angle range used is determined from the angle information of the earliest and latest control edges by forming the difference.
  • the entire angle range used is known from the earliest pre-injection to the latest post-injection, the general relationship between speed n angle phi and time t having already been explained above in the form of equation (1).
  • the known angular range used is compared with the predetermined collision-free and collision-tolerant angular ranges. If the range is exceeded, an error message is issued and the range is quantified.
  • Options for responding to an error message are now a) a corresponding shift of a low-priority injection, so that the angular range used is again within the permissible range; b) taking into account the error message and the degree of overrange during the next activation at the same or similar operating point.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, bei dem überwacht wird, ob eine Überschneidung eines Zeitintervalls, in dem ein piezo­elektrisches Element zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Zylinder ge- oder entladen werden soll, mit einem Zeitintervall, in dem ein anderes piezoelektrisches Element zur Einspritzung von Kraftstoff in einen anderen Zylinder ge- oder entladen werden soll, auftritt, ist dadurch gekennzeichnet, daß überwacht wird, ob bei einer Einspritzung niede­rer Priorität die Ladung oder Entladung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls um den Zeitpunkt einer Ladung oder Entladung einer Einspritzung höherer Priorität auftritt, wobei während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzanlage die Abstände von zeitlichen Lade- und/oder Entladeflanken (Flankenüberlappungen) bestimmt und hieraus die Größe der Verschiebung und/oder Verkürzung der Einspritzungen niederer Priorität gegenüber der Einspritzungen höherer Priorität bestimmt wird.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.
Aus der DE 10033 343 AI ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor bekannt, die eine Einspritzregelung zur Überwachung und/oder zum Lösen eines Konfliktes beim Ansteuern der Aktorelemente, insbesondere ein Konfliktmanagement sich überlagernder Einspritzverläufe von Piezoaktoren aufweist.
Bei Piezo-Common- ail-Aktoren kann nur gleichzeitig eine Ansteuerflanke ausgeführt werden. Aus verbrennungstechnischen Gründen ist es aber erforderlich, die Ansteuerung komplementärer Bänke so zu applizieren, daß sich Einspritzungen überlagern. Dies ist dann mit der aus der DE 100 33 343 AI bekannten Schaltungseinrichtung zur Verschal- tung piezoelektrischer Elemente möglich, wenn die Lade-/Entladeflanken der piezoelektrischen Elemente keine Überlappung aufweisen. Bei überlappenden Flanken ist bei der aus der DE 100 33 343 AI hervorgehenden Kraftstoffeinspritzanlage vorgesehen, daß die Ansteuerung mit niedriger Priorität (im folgenden niederpriore Ansteuerung genannt) verschoben oder verkürzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Flankenüberlappungen zu erkemien, zu bestimmen und hieraus den notwendigen Grad der zeitlichen Verschiebung bzw. Verkürzung aus dem Überlappungsbereich abzuleiten.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs beschriebenen Art durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
So werden die Flankenüberlappungen vorteilhafterweise während statischer und dynamischer Interrupts einer Ansteuerschaltung während des Betriebs der Einspritzanlage bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl und von dem Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors.
Dabei werden einzelne Flankenzeitpunkte paarweise auf Überlappung untersucht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfύhrungsbeispielen und der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Verschaltung piezoelektrischer Elemente;
Fig. 2a das Laden eines piezoelektrischen Elementes;
Fig. 2b das Laden eines piezoelektrischen Elementes;
Fig. 2c das Entladen eines piezoelektrischen Elementes;
Fig. 2d das Entladen eines piezoelektrischen Elementes;
Fig. 3 einen Ansteuerungs-IC; Fig. 4 einen aus dem Stand der Technik bekannten zeitlichen Ablauf von Interrupts;
Fig. 5 schematisch eine Darstellung von Kollisionsbereichen von Flankenpaaren im Winkelbereich;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Verschiebens einer niederprioren
Flanke nach spät und
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Verkürzens einer niederprioren Ansteuerung.
Fig. 1 zeigt piezoelektrische Elemente 10, 20, 30, 40, 50, 60 sowie Mittel zu ihrer Ansteuerung. Dabei bezeichnet A einen Bereich in detaillierter Darstellung sowie B einen Bereich in undetaillierter Darstellung, deren Trennung mit einer gestrichelten Linie c angedeutet ist. Der detailliert dargestellte Bereich A umfaßt eine Schaltung zum Laden und Entladen der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60. In dem betrachteten Beispiel handelt es sich bei den piezoelektrischen Elementen 10, 20, 30, 40, 50 und 60 um Aktoren in Kraftstoffeinspritzventilen (insbesondere in sogenannten Common Rail Injektoren) eines Verbrennungsmotors. In der beschriebenen Ausführungsform werden zur unabhängigen Steuerung von'sechs Zylindern innerhalb eines Verbrennungsmotors sechs piezoelektrische Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 verwendet; für beliebige andere Zwecke könnte jedoch eine beliebe andere Anzahl piezoelektrischer Elemente geeignet sein.
Der undetailliert dargestellte Bereich B umfaßt eine Einspritzregelung F mit einem Steuergerät D und einen Ansteuerungs-IC E, die der Steuerung der Elemente innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A dient. Dem Ansteuerungs-IC E werden verschiedene Meßwerte von Spannungen und Strömen aus der gesamten restlichen Ansteuerschaltung des piezoelektrischen Elements zugeführt. Erfmdungsgemäß sind der Steuerrechner D und der Ansteuerungs-IC E zur Regelung der Ansteuerspannungen sowie der Ansteuerzeiten für das piezoelektrischen Element ausgebildet. Der Steuerrechner D und/oder der Ansteuerungs-IC E sind ebenfalls zur Überwachung verschiedener Spannungen und Ströme der gesamten Ansteuerschaltung des piezoelektrischen Elements ausgebildet. In der nachfolgenden Beschreibung werden zunächst die einzelnen Elemente innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A eingeführt. Es folgt eine allgemeine Beschreibung der Vorgänge des Ladens und Entladens der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60. Schließlich wird detailliert beschrieben, wie beide Vorgänge durch den Steuerrechner D und den Ansteuerungs-IC E gesteuert und überwacht werden.
Die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 sind in eine erste Gruppe Gl und eine zweite Gruppe G2 aufgeteilt, die jeweils drei piezoelektrische Elemente umfassen (d.h., piezoelektrische Elemente 10, 20 und 30 in der ersten Gruppe Gl bzw. piezoelektrische Elemente 40, 50 und 60 in der zweiten Gruppe G2). Die Gruppen Gl und G2 sind Bestandteile parallelgeschalteter Schaltungsteile. Mit den Gruppenwahlschaltern 310, 320 ist festlegbar, welche der Gruppen Gl, G2 der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60 jeweils mit Hilfe einer gemeinsamen Lade- und Entladeein- richtung entladen werden (für Ladevorgänge sind die Gruppenwahlschalter 310, 320, wie nachstehend noch näher beschrieben, jedoch ohne Bedeutung). Die piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 der ersten Gruppe Gl sind auf einer Aktorbank und die piezoelektrischen Elemente 40, 50 und 60 in der zweiten Gruppe G2 sind auf einer weiteren Aktorbank angeordnet. Als Aktorbank wird dabei ein Block bezeichnet, in dem zwei oder mehr Aktorelemente, insbesondere piezoelektrische Elemente, fest abgeordnet, z.B. vergossen, sind.
Die Gruppenwahlschalter 310, 320 sind zwischen einer Spule 240 und den jeweiligen Gruppen Gl und G2 angeordnet (deren spulenseitigen Anschlüssen) und sind als Transistoren realisiert. Es sind Treiber 311, 321 implementiert, die von dem Ansteuerungs-IC E empfangene Steuersignale in Spannungen umformen, die nach Bedarf zum Schließen und Öffnen der Schalter wählbar sind.
Parallel zu den Gruppenwahlschaltern 310, 320 sind (als Gruppenwahldioden bezeichnete) Dioden 315 bzw. 325 vorgesehen. Wenn die Gruppenwahlschalter 310, 320 als MOS- FETs bzw. IGBTs ausgeführt sind, können beispielsweise diese Gruppenwahldioden 315 und 325 durch die parasitären Dioden selbst gebildet sein. Während Ladevorgängen werden die Gruppenwahlschalter 310, 320 von den Dioden 315, 325 überbrückt. Die Funktionalität der Gruppenwahlschalter 310, 320 reduziert sich daher auf die Auswahl einer Gruppe Gl, G2 der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60 lediglich für einen Entladevorgang.
Innerhalb der Gruppen Gl bzw. G2 sind die piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60 jeweils als Bestandteile der parallelgeschalteten Piezozweige 110, 120 und 130 (Gruppe Gl) und 140, 150 und 160 (Gruppe G2) angeordnet. Jeder Piezozweig umfaßt eine Serienschaltung bestehend aus einer ersten Parallelschaltung mit einem piezoelektrischen Element 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60, und einem (als Zweigwiderstand bezeichneten) Widerstand 13, 23, 33, 43, 53 bzw. 63 sowie einer zweiten Parallelschaltung mit einem als Transistor 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 ausgeführten (als Zweigwahlschalter bezeichneten) Wahlschalter und einer (als Zweigdiode bezeichneten) Diode 12, 22, 32, 42, 52 bzw. 62).
Die Zweigwiderstände 13, 23, 33, 43, 53 bzw. 63 bewirken, daß das jeweils entsprechende piezoelektrische Element 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 sich während und nach einem Ladevorgang kontinuierlich entlädt, da sie jeweils beide Anschlüsse der kapazitiven piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 miteinander verbinden. Die Zweigwiderstände 13, 23, 33, 43, 53 bzw. 63 haben jedoch eine ausreichende Größe, um diesen Vorgang gegenüber den gesteuerten Lade- und Entladevorgängen langsam zu gestalten, wie nachstehend beschrieben. Daher ist die Ladung eines beliebigen piezoelektrischen Elements 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 innerhalb einer relevanten Zeit nach einem Ladevorgang als unveränderlich zu betrachten.
Die Zweigwahlschalter/Zweigdiodenpaare in den einzelnen Piezozweigen 110, 120, 130, 140, 150 bzw. 160, d.h., Wahlschalter 11 und Diode 12 in Piezozweig 110, Wahlschalter 21 und Diode 22 in Piezozweig 120 usw., sind realisierbar als elektronische Schalter (d.h. Transistoren) mit parasitären Dioden, beispielsweise MOSFETs bzw. IGBTs (wie vorstehend für die den Gruppenwahlschalter/Diodenpaare 310 und 315 bzw. 320 und 325 angegeben).
Mittels der Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 ist festlegbar, welche der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 jeweils mit Hilfe einer gemeinsamen Lade- und Entladeeinrichtung geladen werden: Geladen werden jeweils all diejenigen piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60, deren Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 während des nachfolgend beschriebenen Ladevorgangs geschlossen sind. Gewöhnlich ist immer nur einer der Zweigwahlschalter geschlossen.
Die Zweigdioden 12, 22, 32, 42, 52 und 62 dienen der Überbrückung der Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 während Entladevorgängen. Daher kann in dem betrachteten Beispiel für Ladevorgänge jedes einzelne piezoelektrische Element ausgewählt werden, während für Entladevorgänge entweder die erste Gruppe Gl oder die zweite Gruppe G2 der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60, bzw. beide ausgewählt werden müssen.
Zurückkommend auf die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 selbst, können die Zweigwahlpiezoanschlüsse 15, 25, 35, 45, 55 bzw. 65 entweder mit Hilfe der Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 oder über die entsprechenden Dioden 12, 22, 32, 42, 52 bzw. 62 sowie in beiden Fällen zusätzlich über Widerstand 300 an Masse gelegt werden.
Mittels des Widerstands 300 werden die während des Ladens und Entladens der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 zwischen den Zweigwahlpiezoanschlüs- sen 15, 25, 35, 45, 55 bzw. 65 und Masse fließenden Ströme gemessen. Eine Kenntnis dieser Ströme ermöglicht ein gesteuertes Laden und Entladen der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60. Insbesondere durch Schließen und Öffnen des Ladeschalter 220 bzw. Entladeschalters 230 in Abhängigkeit des Betrags der Ströme, ist es möglich, den Ladestrom bzw. Entladestrom auf vorgegebene Mittelwerte einzustellen und/oder zu verhindern, daß sie vorgegebene Maximalwerte und/oder Minimalwerte ü- berschreiten bzw. unterschreiten.
In dem betrachteten Beispiel, ist für die Messung selbst noch eine Spannungsquelle 621 erforderlich, die eine Spannung von beispielsweise 5 V DC liefert, sowie ein Spannungsteiler in Form zweier Widerstände 622 und 623. Damit soll der Ansteuerungs-IC E (der die Messungen durchführt) vor negative Spannungen geschützt werden, die andernfalls an Meßpunkt 620 auftreten könnten, und die mit dem Ansteuerungs-IC E nicht beherrschbar sind: Derartige negative Spannungen werden durch Addition mit einer von der genannten Spannungsquelle 621 und den Spannungsteiler- Widerständen 622 und 623 gelieferten positiven Spannungsanordnung verändert.
Der andere Anschluß des jeweiligen piezoelektrischen Elements 10, 20, 30, 40, 50 und 60, d.h. die jeweilige Gruppenwahlpiezoanschluß 14, 24, 34, 44, 54 bzw. 64, kann über den Gruppenwahlschalter 310 bzw. 320 oder über die Gruppenwahldiode 315 bzw. 325 sowie über eine Spule 240 und eine Parallelschaltung bestehend aus einem Ladeschalter 220 und einer Ladediode 221 an den Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen werden, sowie alternativ bzw. zusätzlich über den Gruppenwahlschalter 310 bzw. 320 oder über die Diode 315 bzw. 325 sowie über die Spule 240 und eine Parallelschaltung bestehend aus einem Entladeschalter 230 und einer Entladediode 231 an Masse gelegt werden. Ladeschalter 220 und Entladeschalter 230 sind beispielsweise als Transistoren realisiert, die über Treiber 222 bzw. 232 angesteuert werden.
Die Spannungsquelle umfaßt einen Kondensator 210. Der Kondensator 210 wird von einer Batterie 200 (beispielsweise einer Kraftfahrzeugbatterie) und einem nachgeschalteten Gleichspannungswandler 201 geladen. Der Gleichspannungswandler 201 formt die Batteriespannung (beispielsweise 12 V) in im wesentlichen beliebige andere Gleichspannungen (beispielsweise 250 V) um, und lädt den Kondensator 210 auf diese Spannung auf. Die Steuerung des Gleichspannungswandlers 201 erfolgt über den Transistorschalter 202 und den Widerstand 203, der der Messung von am Messpunkt 630 abgegriffenen Strömen dient.
Zum Zwecke der Gegenkontrolle wird durch den Ansteuerungs-IC E sowie durch die Widerstände 651, 652 und 653 und beispielsweise eine 5 V Gleichspannungsquelle 654 eine weitere Strommessung am Meßpunkt 650 ermöglicht; des weiteren ist durch den Ansteuerungs-IC E sowie durch die spannungsteilenden Widerstände 641 und 642 eine Spannungsmessung am Meßpunkt 640 möglich.
Ein (als Totalentladungswiderstand bezeichneter) Widerstand 330, ein (als Stoppschalter bezeichneter) Schalter 331 sowie eine (als Totalentladungsdiode bezeichnete) Diode 332 dienen schließlich der Entladung der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 (falls sie außerhalb des Normalbetreibers, wie nachstehend beschrieben, nicht durch den DnormalenD Entladevorgang entladen werden). Der Stoppschalter 331 wird vorzugsweise nach DnormalenD Entladevorgängen (zyklisches Entladen über Entladeschalter 230) geschlossen und legt dadurch die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 über die Widerstände 330 und 300 an Masse. Somit werden jegliche, eventuell in den piezoelektrischen Elementen 10, 20, 30, 40, 50 und 60 verbliebene Restspannungen beseitigt. Die Totalentladungsdiode 332 verhindert ein Auftreten von negativen Spannungen an den piezoelektrischen Elementen 10, 20, 30, 40, 50 und 60, die unter Umständen durch die negativen Spannungen beschädigt werden könnten.
Das Laden und Entladen aller piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60, bzw. eines bestimmten piezoelektrischen Elements 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60, erfolgt mit Hilfe einer einzigen (allen Gruppen und ihren piezoelektrischen Elementen gemeinsamen) Lade- und Entladeeinrichtung. In dem betrachteten Beispiel umfaßt die gemeinsame Lade- und Entladeeinrichtung die Batterie 200, den Gleichspannungswandler 201, den Kondensator 210, den Ladeschalter 220 und den Entladeschalter 230, Ladediode 221 und Entladediode 231 sowie die Spule 240.
Das Laden und Entladen eines jeden piezoelektrischen Elements erfolgt auf die gleiche Art und Weise und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf lediglich das erste piezoelektrische Element 10 erläutert.
Die während der Lade- und Entladevorgänge auftretenden Zustände werden mit Bezug auf die Figuren 2A bis 2D erläutert, von denen die Figuren 2A und 2B das Laden des piezoelektrischen Elements 10, sowie die Figuren 2C und 2D das Entladen des piezoelektrischen Elements 10 veranschaulichen.
Die Steuerung der Auswahl eines oder mehrerer zu ladender bzw. zu entladender piezoelektrischer Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60, der im folgenden beschriebene Ladevorgang sowie der Entladevorgang erfolgt durch den Ansteuerungs-IC E und das Steuergerät D durch Öffnen bzw. Schließen eines oder mehrerer der oben eingeführten Schalter 11, 21, 31, 41, 51, 61; 310, 320; 220, 230 und 331. Die Wechselwirkungen zwischen den Elementen innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A einerseits sowie des Ansteu- erungs-IC E und des Steuerrechners D andererseits wird nachfolgend noch näher erläutert.
In bezug auf den Ladevorgang, muß zunächst ein aufzuladendes piezoelektrisches Element 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 ausgewählt werden. Um lediglich das erste piezoelektrische Element 10 zu laden, wird der Zweigwahlschalter 11 des ersten Zweiges 110 geschlossen, während alle übrigen Zweigwahlschalter 21, 31, 41, 51, und 61 geöffnet bleiben. Um ausschließlich ein beliebiges anderes piezoelektrisches Element 20, 30, 40, 50, 60 zu laden, bzw. um mehrere gleichzeitig zu laden, würde dessen/deren Auswahl durch Schließen der entsprechenden Zweigwahlschalter 21, 31, 41, 51, und/oder 61 erfolgen.
Sodann kann der Ladevorgang selbst erfolgen:
Innerhalb des betrachteten Beispiels ist für den Ladevorgang im allgemeinen eine positive Potentialdifferenz zwischen dem Kondensator 210 und Gruppenwahlpiezoanschluß 14 des ersten piezoelektrischen Elements 10 erforderlich. Solange jedoch Ladeschalter 220 und Entladeschalters 230 geöffnet sind, erfolgt kein Laden bzw. Entladen des piezoelektrischen Elements 10. In diesem Zustand befindet sich die in Fig. 1 abgebildete Schaltung in einem stationären Zustand, d.h. das piezoelektrische Element 10 behält seinen Ladungszustand im wesentlichen unverändert bei, wobei keine Ströme fließen.
Zum Laden des ersten piezoelektrischen Elements 10 wird Schalter 220 geschlossen. Theoretisch könnte das erste piezoelektrische Element 10 allein dadurch geladen werden. Dies würde jedoch zu großen Strömen führen, die die betreffenden Elemente beschädigen könnten. Daher werden die auftretenden Ströme am Meßpunkt 620 gemessen und Schalter 220 wird wieder geöffnet sobald die erfaßten Ströme einen bestimmten Grenzwert überschreiten. Um auf dem ersten piezoelektrischen Element 10 eine beliebige Ladung zu erreichen, wird daher Ladeschalter 220 wiederholt geschlossen und geöffnet, während Entladeschalter 230 geöffnet bleibt.
Bei näherer Betrachtung ergeben sich bei geschlossenem Ladeschalter 220 die in Fig. 2A dargestellten Verhältnisse, d.h. es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Kondensator 210 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iLE( ) fließt, wie in Fig. 2A durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses werden sowohl dem Gruppenwahlpiezoanschluß 14 des ersten piezoelektrischen Elements 10 positive Ladungen zugeführt als auch in der Spule 240 Energie gespeichert.
Wenn der Ladeschalter 220 kurz (beispielsweise einige μs) nach dem Schließen öffnet, ergeben sich die in Fig. 2B dargestellten Verhältnisse: es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Entladediode 231 und Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iiA© fließt, wie in Fig. 2B durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses fließt in der Spule 240 gespeicherte Energie in das piezoelektrische Element 10. Entsprechend der Energiezuftilir an das piezoelektrische Element 10, erhöht sich die in diesem auftretende Spannung und vergrößern sich dessen Außenabmessungen. Bei erfolgter Energieübertragung von der Spule 240 an das piezoelektrische Element 10, ist der in Fig. 1 dargestellte und bereits beschriebene stationäre Zustand der Schaltung wieder erreicht.
Zu diesem Zeitpunkt bzw. früher oder später (je nach gewünschtem Zeitprofϊl des Ladevorgangs), wird Ladeschalter 220 erneut geschlossen und wieder geöffnet, so daß die vorstehend beschriebenen Vorgänge erneut ablaufen. Aufgrund des erneuten Schließens und erneuten Öffnens des Ladeschalters 220 erhöht sich die in dem piezoelektrischen Element 10 gespeicherte Energie (die in dem piezoelektrischen Element 10 bereits gespeicherte Energie und die neu zugeführte Energie summieren sich), und die an dem piezoelektrischen Element 10 auftretenden Spannung erhöht sich und dessen Außenabmessungen vergrößern sich entsprechend.
Werden das oben erwähnte Schließen und Öffnen des Ladeschalters 220 vielfach wiederholt, so erfolgt die Erhöhung der an dem piezoelektrischen Element 10 auftretenden Spannung sowie die Ausdehnung des piezoelektrischen Elements 10 stufenweise.
Wenn Ladeschalter 220 eine vorgegebene Anzahl von Malen geschlossen und geöffnet wurde und/oder das piezoelektrische Element 10 den gewünschten Ladezustand erreicht hat, wird das Laden des piezoelektrischen Elements durch Offenlassen des Ladeschalters 220 beendet. In bezug auf den Entladevorgang, werden in dem betrachteten Beispiel die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 in Gruppen (Gl und/oder G2) wie nachfolgend beschrieben entladen:
Zunächst werden der Gruppenwahlschalter 310 und/oder 320 der Gruppe Gl und/oder G2, deren piezoelektrische Elemente zu entladen sind, geschlossen (die Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51, 61 haben keinen Einfluß auf die Auswahl der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50, 60 für den Entladevorgang, da sie in diesem Fall durch die Dioden 12, 22, 32, 42, 52 und 62 überbrückt werden). Um das piezoelektrische Element 10 as Teil der ersten Gruppe Gl zu entladen, wird daher der erste Gruppenwahlschalter 310 geschlossen.
Wenn der Entladeschalter 230 geschlossen ist, ergeben sich die in Fig. 2C dargestellten Verhältnisse: es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom im f) fließt, wie in Fig. 2C durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses wird die in dem piezoelektrischen Element gespeicherte Energie (ein Teil davon) in die Spule 240 übertragen. Entsprechend der Energieübertragung von dem piezoelektrischen Element 10 zur Spule 240, sinkt die an dem piezoelektrischen Element 10 auftretende Spannung und verringern sich dessen Außenabmessungen.
Wenn der Entladeschalter 230 kurz (beispielsweise, einige μs) nach dem Schließen öffnet, ergeben sich die in Fig. 2D dargestellten Verhältnisse: es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Kondensator 210, Ladediode 221 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iκA(t) fließt, wie in Fig. 2D durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses wird in der Spule 240 gespeicherte Energie in den Kondensator 210 rückgeführt. Bei erfolgter Energieübertragung von der Spule 240 in den Kondensator 210, ist der in Fig. 1 dargestellte und bereits beschriebene stationäre Zustand der Schaltung wieder erreicht.
Zu diesem Zeitpunkt bzw. früher oder später (je nach gewünschtem Zeitprofil des Entladevorgangs), wird Entladeschalter 230 erneut geschlossen und wieder geöffnet, so daß die vorstehend beschriebenen Vorgänge erneut ablaufen. Aufgrund des erneuten Schließens und erneuten Öffnens des Entladeschalters 230 nimmt die in dem piezoelektrischen Element 10 gespeicherte Energie weiter ab, und die an dem piezoelektrischen Element auftretenden Spannung und dessen Außenabmessungen nehmen ebenfalls entsprechend ab.
Werden das oben erwähnte Schließen und Öffnen des Entladeschalters 230 vielfach wiederholt, so erfolgt die Abnahme der an dem piezoelektrischen Element 10 auftretenden Spannung sowie der Ausdehnung des piezoelektrischen Elements 10 stufenweise.
Wenn Entladeschalter 230 eine vorgegebene Anzahl von Malen geschlossen und geöffnet wurde und/oder das piezoelektrische Element den gewünschten Ladezustand erreicht hat, wird das Entladen des piezoelektrischen Elements durch Offenlassen des Entladeschalters 230 beendet.
Die Wechselwirkung zwischen dem Ansteuerungs-IC E und dem Steuerrechner D einerseits sowie den Elementen innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A andererseits erfolgt mit Hilfe von Steuersignalen, die über Zweigwahlsteuerleitungen 410, 420, 430, 440, 450, 460, Gruppenwahlsteuerleitungen 510, 520, Stoppschaltersteuerleitung 530, Ladeschaltersteuerleitung 540 und Entladeschaltersteuerleitung 550 sowie Steuerleitung 560 Elementen innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A von dem Ansteuerungs- IC E zugeführt werden. Andererseits werden an den Meßpunkten 600, 610, 620, 630, 640, 650 innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A Sensorsignale erfaßt, die dem Ansteuerungs-IC E über die Sensorleitungen 700, 710, 720, 730, 740, 750 zugeführt werden.
Zur Auswahl der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 für die Ausführung von Lade- bzw. Entladevorgängen einzelner oder mehrerer piezoelektrischer Elemente 10, 20, 30, 40, 50, 60 durch Öffnen und Schließen der entsprechenden Schalter wie vorstehend beschrieben, werden an die Transistorbasen mittels der Steuerleitungen Spannungen angelegt bzw. nicht angelegt. Mittels der Sensorsignale erfolgt insbesondere eine Bestimmung der sich ergebenden Spannung der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30, bzw. 40, 50 und 60 anhand der Meßpunkte 600 bzw. 610 sowie der Lade- und Entla- deströme anhand des Meßpunkts 620. In Fig. 3 sind einige der in dem Ansteuerungs-IC E enthaltenen Bauelemente angegeben: Eine Logik-Schaltung 800, Speicher 810, Digital-Analog-Umsetzerbaustein 820 sowie Komparatorbaustein 830. Ferner ist angegeben, daß der (für Steuersignale verwendete) schnelle Parallelbus 840 mit der Logik- Schaltung 800 des Ansteuerungs-IC E verbunden ist, während der langsamere serielle Bus 850 mit dem Speicher 810 verbunden ist. Die logische Schaltung 800 ist mit dem Speicher 810, mit dem Komparatorbaustein 830 sowie mit den Signalleitungen 410, 420, 430, 440, 450 und 460; 510 und 520; 530, 540, 550 und 560 verbunden. Der Speicher 810 ist mit der logischen Schaltung 800 sowie mit dem Digital-Analog-Umsetzerbaustein 820 verbunden. Des weiteren ist der Digital-Analog- Umsetzerbaustein 820 mit dem Komparatorbaustein 830 verbunden. Darüber hinaus ist der Komparatorbaustein 830 mit den Sensorleitungen 700 und 710, 720, 730, 740 und 750 und - wie bereits erwähnt - mit der Logik-Schaltung 800 verbunden.
Fig. 4 zeigt schematisch einen aus dem Stand der Technik bekannten zeitlichen Ablauf von Interrupts zum Programmieren des Beginns einer im folgenden näher zu beschreibenden Haupteinspritzung HE sowie von zwei Voreinspritzungen VE1 und VE2 in Abhängigkeit vom oberen Totpunkt der Kurbelwelle. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, werden bei einem 6 Zylinder-Motor statische Interrupts bei beispielsweise ca. 78 ° Kurbelwelle sowie bei beispielsweise ca. 138 ° Kurbelwelle erzeugt, durch welche jeweils der Beginn der Voreinspritzung VE2 sowie der direkt vor der Haupteinspritzung HE liegenden Voreinspritzung VE1 programmiert werden. Die Enden dieser Einspritzungen werden sodann aufgrund dynamischer Interrupts programmiert. Es versteht sich, daß die vorstehenden Kurbelwellenwinkel lediglich beispielhafte Angaben sind. Die Interrupts können rein prinzipiell auch bei anderen Kurbelwellenwinkeln erzeugt werden. Vorstehend wurde lediglich die Programmierung von Voreinspritzungen erläutert. In entsprechender Weise ist jedoch auch mit Nacheinspritzungen zu verfahren, sofern solche vorgenommen werden.
Die Berechnung zur Erkennung von Flankenüberlappungen erfolgt in jedem statischen und dynamischen Interrupt. Berechnet werden können nur Überlappungen zwischen Flanken, die zum Zeitpunkt der Interrupts bekannt sind. In jedem Interrupt werden folgende Schritte durchgeführt:
1. Die aktuelle Drehzahl n wird ermittelt, diese Drehzahl n wird im gesamten Interrupt verwendet ("Einfrieren der Drehzahl");
2. mit jedem Interrupt werden neue Informationen über Flanken bekannt. Damit nur aktuelle Informationen paarweise verglichen werden, wird der Informationsstatus aktualisiert. Bei jedem Interrupt wird daher ein Flag für neue Informationen gesetzt und geprüft, ob Ansteuerungen, bei denen Flags gesetzt sind, bereits abgearbeitet sind. In diesem Fall werden die betreffenden Flags gelöscht;
3. es folgt eine Bestimmung der Zeitpunkte der Flankenbearbeitung bezogen auf eine beliebige Referenz, zum Beispiel auf die Referenzzeit t = 0 bei einem Kurbelwellenwinkel phi = 0°. Dabei werden die bekannten Informationen über Beginnwinkel, Zeitoffset, Beginn und Dauer unter Berücksichtigung der aktuellen Drehzahl zur Extrapolation benutzt. Der allgemeine Zusammenhang zwischen Drehzahl n, Winkel phi und Zeit t ist:
n = (phi/t) * c = Gleichung (1),
wobei die Zeit in μ-Sekunden, der Kurbelwellenwinkel phi in °KW gemessen werden und die Konstante c 166667 (U/min) / (°KW/μs) beträgt;
4. die einzelnen Flankenzeitpunkte werden paarweise auf Überlappung untersucht. Vorteilhafterweise werden nur Paare gemischter Bankzugehörigkeit getestet, da sich Überlappungen innerhalb derselben Bank aus Applikationsfehlern ergeben. Die sichere Strategie besteht aber dennoch im Testen jeder denkbaren Flankenpaare;
5. jeder Einspritzung wird eine Priorität zugeteilt. Abhängig von System- und Umgebungsparametern wird jeder Einspritzung eine bestimmte Priorität zugeordnet. Dadurch wird bei jeder Einspritzpaarung unterschieden zwischen niederprioren und hochprioren Ansteuerungen. Es wird sichergestellt, daß eine Umschaltung der Prio- ritäten während eines Berechnungsablaufs keine negativen Auswirkungen hat. So können beispielsweise nach der aktuellen Prioritätenkonsteilation eine Überlappungserkennung und Maßnahmen im statischen Interrupt vorgenommen werden, anschließend können die Prioritäten umgeschaltet werden, also geändert werden. In den nachfolgenden dynamischen Interrupts dieser Paarung müßte nach neuer Priorität regiert werden, was im schlimmsten Falle eine Maßnahme gegen die Ansteuerung einer Einspritzung höherer Priorität (hochpriore Ansteuerung) zur Folge hätte. Deshalb muß auch bei einer derartigen Umschaltung der Prioritäten die Konsistenz der Prioritätenzuordnung gewährleistet sein. Vorteilhaft wird dies durch Zuordnung eines Prioritätensatzes zu jeder Paarung erfüllt. Die Größe des Buffers für verschiedene Prioritätensätze muß dabei so gewählt werden, daß die maximal mögliche Anzahl an Änderungen der Prioritätssätze während der gesamten Abarbeitung einer Paarung gespeichert werden kann. Der Prioritätensatz einer Paarung wird nach ihrer vollständigen Abarbeitung mit dem aktuellen, durch einen Prioritätenmanager der elektronischen Ansteuerschaltung vorgegebenen Satz erneuert;
6. bei der Untersuchung auf Kollision wird in der Zeitbasis der Abstand des jeweiligen Beginns der beiden Flanken zueinander ermittelt. Ausgehend von diesem Abstand kann entschieden werden, ob eine Überlappung vorliegt. Da die Flankenzeitpunkte auf den Winkeln der Einspritzungen aufbauen, muß hierbei auf 720°KW-Überläufe besonders geachtet werden. Hierbei ist rein prinzipiell eine Vielzahl von Realisierungsmöglichkeiten bei der Abstandsberechnung und der Auswertung denkbar. In der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltung des Verfahrens werden 3 Berechnungen vorgenommen.
In Fig. 5 sind die Berechnungen auf der Winkelbasis dargestellt, auf der Abszisse ist dabei der Wert einer niederprioren Flanke A, auf der Ordinate der Wert einer hoch- prioren Flanke B aufgetragen. Die hochpriore Flanke wird nach früh (pre) und nach spät (post) mit Bereichen "abgesichert". Falls nun eine niederpriore Flanke diesen Bereich schneidet, liegt eine Kollision vor. Die Bereiche sind in der Abbildung markiert. Bereiche außerhalb 720°KW = phimax werden entsprechend der Zuordnung in den zulässigen Bereichen übertragen. Die Ergebnisse der Berechnungen gemäß folgender Gleichungen: B -A = Gleichung (2)
B - A - phimax = Gleichung (3) B - A + phimax = Gleichung (4)
sind im Diagramm in Fig. 2 gekennzeichnet. Überlappungen, die durch die einzelnen Berechnungen erkannt werden, sind dabei jeweils durch die gleiche Schraffur gekennzeichnet. In Fig. 5 ist der Zusammenhang auf Winkelbasis erläutert, die Transformation in den Zeitbereich erfolgt mit der oben erläuterten Gleichung (1). Ein Beispiel von A = 50° und B = 100° liefert mit Gleichung (2) die Überlappung bei gegebenen Werten der Verschiebung nach früh (pre) und nach spät (post);
7. In Abhängigkeit vom Überlappungsgrad wird der Grad der Verschiebung bzw. Verkürzung ermittelt. Verschoben wird nach spät derart, daß die niederpriore Beginnflanke im Abstand eines Zeitvorhalts nach dem voraussichtlichen Ende der hochpri- oren Flanke plaziert wird. Beim Verschieben wird die Dauer beibehalten. Verschoben wird auch der Zeitpunkt des dynamischen Interrupts, der an die Beginnflanke mit festem Abstand gekoppelt ist. Verkürzt wird derart, daß die niederpriore Endeflanke nach früh verschoben wird. Der Zeitpunkt der Beginnflanke wird beibehalten. Die Entscheidung ob verschoben oder verkürzt wird, hängt davon ab, ob zum Zeitpunkt der Überlappungserkennung die Beginnflanke bereits abgearbeitet wird. Wird die Beginnflanke bereits abgearbeitet, wobei hierunter der Beginn des Ablaufs des Verbrennungsvorgangs verstanden wird, so ist ein Verschieben nicht mehr möglich, es kann nur noch verkürzt werden. Daraus folgt, daß bei allen Überlappungen von niederprioren Endeflanken nur verkürzt werden kann, da der Zeitpunkt der Ü- berlappungserkennung nur im dynamischen Interrupt der niederprioren Einspritzung liegen kann, diese aber mit der Ausführung der Beginnflanke verbunden ist.
Als Beispiel wird in Verbindung mit Fig. 6 eine Verschiebung dargestellt. Die Ü- berlappung wird mittels der Gleichung (2) erkannt, der resultierende Überlappungsbetrag tk geht direkt in den Grad der Verschiebung ein. Der Grad der Verschiebung ist tk + Zeitvorhalt + Absicherungsbereich post = Gleichung (5).
Gleichung (5) gilt auch dann, wenn die Überlappung aus Gleichung (3) oder Gleichung (4) ermittelt wurde.
Für eine Verkürzung der Ansteuerdauer ist in Fig. 6 ein Beispiel dargestellt. Die Ü- berlappung wird wieder mit Gleichung (2) erkannt, der resultierende Überlappungsbetrag tk geht auch hier direkt in den Grad der Verkürzung ein. Der Grad der Verkürzung ist
tk- Zeitvorhalt - Absicherungsbereich pre = Gleichung (6)
Gleichung (6) gilt auch dann, wenn die Überlappung aus Gleichung (3) oder Gleichung (4) ermittelt wurde.
Neben Primärkollisionen sind auch Sekundärkollisionen möglich. Sekundärkollisionen ergeben sich zum Beispiel, wenn im statischen Interrupt die niederpriore Beginnflanke nach spät verschoben wird, diese aber mit der hochprioren Endeflanke kollidiert. Der Zeitpunkt der Kollisionserkennung liegt dann im dynamischen Interrupt der hochprioren Ansteuerung. Also muß die niederpriore Beginnflanke bei dieser Sekundärkollision weiter nach spät verschoben werden. In entsprechender Weise ist im Falle von Tertiärkollisionen vorzugehen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß nach einer Überprüfung aller Paarungen, die mit der Erkennung einer Überlappung und zugehöriger Maßnahme endete, ein nochmaliger Durchlauf aller Paarungen erfolgt, und zwar solange, bis entweder ein Abbruchkriterium basierend auf der Anzahl der Durchläufe auftritt oder Überlappungsfreiheit festgestellt wird.
Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Erkennung von unerwünschten Überschneidungen der Zeitintervalle, in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll mit einem Zeitintervall, in dem das andere pie- zoelektrische Element ge- oder entladen werden soll durch Berechnung genutzter Winkelbereiche und Vergleich mit vorgegebenen zulässigen Winkelbereichen, das heißt kollisionsfreien oder kollisionstoleranten Winkelbereichen.
Als kollisionsfreier Winkelbereich wird dabei der Winkelbereich verstanden, der von den verschiedenen Einspritztypen eines Zylinders des Verbrennungsmotors überstrichen werden darf, ohne daß es zu Überlappungen von Ansteuerungen der Aktoren kommt. Der kollisionsfreie Winkelbereich wird beispielsweise bei einem 4-Zylinder- Verbrennungsmotor mit 1 -Bank-Struktur durch Division des Wertes 720° Kurbelwellenwinkel durch die Anzahl der Zylinder, also vier bestimmt. Der kollisionsfreie Winkelbereich beträgt also bei einer Verbrennungsmaschine dieses Typs 180° Kurbelwellenwinkel. Als genutzter Winkelbereich wird der vom Beginn der frühesten Voreinspritzung bis zum Ende der spätesten Nacheinspritzung überstrichene Kur- belwellenwinkelbereich bezeichnet. Überschreitet nun der genutzte Winkelbereich den kollisionsfreien Winkelbereich, so überlappt beispielsweise eine späte Einspritzung eines Zylinders mit einer frühen Einspritzung eines anderen Zylinders auf derselben Bank. Wie bereits vorstehend erwähnt, darf auf einer Bank nur ein Aktor gleichzeitig geladen sein, andernfalls ein Ladungsausgleich stattfinden würde, der zu einer gestörten Ansteuerung führen kann.
Neben der 1-Baιιk-Struktur können auch mehrere Zylinder zu einer Bank zusammengefaßt werden, wobei mehrere Bänke von derselben Versorgungseinheit zum Laden oder Entladen angesteuert werden. Eine solche Anordnung wird als Quasi- Mehrbank-Struktur bezeichnet. In diesem Fall wird der Winkelbereich, in dem Kollisionen von Ansteuerungen auf verschiedenen Bänken durch ein Flankenmanagement aufgelöst werden können, als kollisionstoleranter Bereich bezeichnet. In diesem Falle führt eine Überschreitung des kollisionstoleranten plus kollisionsfreien Winkelbereichs zu gestörten Ansteuerverläufen.
Am Beispiel einer 6-Zylinder-Verbrennungsmaschine mit Quasi-2-Bank-Struktur beträgt der kollisionsfreie Winkelbereich 120° Kurbelwellenwinkel und der kollisionstolerante Winkelbereich ebenfalls 120° Kurbelwellenwinkel. Der gesamte zulässige Winkelbereich wird nun durch die Summe des kollisionsfreien Winkelbe- reichs und des kollisionstoleranten Winkelbereichs bestimmt, im Falle des 6- Zylinder- Verbrennungsmotors mit Quasi-2-Bank-Struktur entspricht der zulässige Winkelbereich 240° Kurbelwellenwinkel. Allgemein kann der zulässige Winkelbereich bei einem Verbrennungsmotor mit Quasi-2-Bank-Struktur durch Division des Wertes 720° Kurbelwellenwinkel durch die Anzahl der Zylinder multipliziert mit der Anzahl der Bänke bestimmt werden.
Kern dieser Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor ist die Berechnung des genutzten Winkelbereichs und der Vergleich mit dem zulässigen Winkelbereich, das heißt dem kollisionsfreien oder der Summe aus kollisionsfreiem und kollisionstolerantem Winkelbereich.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschrieben.
In jedem Interrupt werden neue Informationen, die zur Berechnung des genutzten Winkelbereichs genutzt werden, bekannt. Dabei werden in jedem Interrupt folgende Schritte durchgeführt:
1. Die aktuelle Drehzahl n wird ermittelt, diese Drehzahl wird im gesamten Interrupt verwendet ("Einfrieren der Drehzahl").
2. Mit jedem Interrupt werden neue Informationen über Flanken bekannt. Diese Informationen werden unter Verwendung der aktuellen Drehzahl n auf die Winkelbasis umgerechnet.
3. Jede neu hinzugekommene Winkelinformation wird in den genutzten Winkelbereich hineingerechnet. Dabei wird aus der Menge der bekannten Winkelinformationen eine Minimum-/Maximumauswahl vorgenommen mit dem Ziel, die zu einem Arbeitsspiel gehörende früheste und späteste Ansteuerflanke zu ermitteln. Aus den Winkelinformationen der frühesten und spätesten Ansteuerflanken wird durch Differenzbildung der bekannte genutzte Winkelbereich ermittelt. Nach dem dynamischen Interrupt der letzten Nacheinspritzung ist auf diese Weise der gesamte genutzte Winkelbereich von der frühesten Voreinspritzung bis zur spätesten Nacheinspritzung bekannt, wobei der allgemeine Zusammenhang zwischen Drehzahl n Winkel phi und Zeit t oben in Form der Gleichung (1) bereits erläutert wurde.
4. Der bekannte genutzte Winkelbereich wird mit den vorgegebenen kollisionsfreien und kollisionstoleranten Winkelbereichen verglichen. Bei Bereichsüberschreitung erfolgt eine Fehlermeldung und eine Quantifizierung der Bereichsüberschreitung.
5. Bei allen Berechnungen wird dabei die Drehzahldynamik mit ihrer Wirkung vom Berechnungszeitpunkt bis zum Zeitpunkt der Abarbeitung, das heißt der Ansteuerung der Aktoren berücksichtigt.
Möglichkeiten zur Reaktion auf eine Fehlermeldung sind nun a) eine entsprechende Verschiebung einer niederprioren Einspritzung, so daß der genutzte Winkelbereich wieder im zulässigen Bereich liegt; b) eine Berücksichtigung der Fehlermeldung und des Grades der Bereichsüberschreitung bei der nächstfolgenden Ansteuerung im gleichen oder ähnlichen Betriebspunkt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor mit zumindest zwei jeweils einer Bank zugeordneten Zylindern, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei piezoelektrische Elemente aufweist und jedem Zylinder zumindest je ein piezoelektrisches Element zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder durch Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist, und wobei den piezoelektrischen Elementen eine Versorgungseinheit zum Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist und wobei überwacht wird, ob eine Überschneidung eines Zeitintervalls, in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll mit einem Zeitintervall, in dem das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll, auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß überwacht wird, ob bei einer Einspritzung niederer Priorität die Ladung oder Entladung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls um den Zeitpunkt einer Ladung oder Entladung einer Einspritzung höherer Priorität auftritt, wobei während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzanlage die Abstände von zeitlichen Lade- und/oder Entladeflanken (Flankenüberlappungen) bestimmt und hieraus die Größe der Verschiebung und/oder Verkürzung der Einspritzungen niederer Priorität gegenüber der Einspritzungen höherer Priorität bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritäten der Einspritzung vorgegeben werden, wobei die Vorgabe für einen Einspritzzyklus beibehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Flankenüberlappungen während Interrupts einer Ansteuerschaltung während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzanlage erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Flankenüberlappungen in Abhängigkeit von der Drehzahl und von dem Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenüberlappungen paarweise, vorzugsweise bei Paaren gemischter Bankzugehörigkeit ermittelt werden.
6. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor mit zumindest zwei jeweils wenigstens einer Bank zugeordneten Zylindern, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei piezoelektrische Elemente aufweist und jedem Zylinder zumindest je ein piezoelektrisches Element zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder durch Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist, und wobei den piezoelektrischen E- lementen eine Versorgungseinheit zum Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist und wobei überwacht wird, ob eine Überschneidung eines Zeitintervalls, in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll mit einem Zeitintervall, in dem das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll, auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß überwacht wird, ob ein vom Beginn der frühesten Einspritzung bis zum Ende der spätesten Einspritzung überstrichener Kurbelwellenwinkelbereich (genutzter Winkelbereich) einen vorgegebenen zulässigen Winkelbereich überschreitet und hieraus die Größe der Verschiebung und/oder Verkürzung der Einspritzungen niederer Priorität gegenüber den Einspritzungen höherer Priorität bestimmt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zulässige Winkelbereich bei Verbrennungsmotoren mit 1 -Bank-Struktur durch Division des Wertes 720° Kurbelwellenwinkel durch die Anzahl der Zylinder bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zulässige Winkelbereich bei Verbrennungsmotoren, bei denen mehrere Zylinder zu einer Bank zusammengefaßt sind und mehrere Bänke von derselben Versorgungseinheit zum Laden oder Entladen der piezoelektrischen Elemente versorgt werden (Quasi- Mehrbank-Struktur) durch Division des Wertes 720° Kurbelwellenwinkel durch die Anzahl der Zylinder multipliziert mit der Anzahl der Bänke bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genutzte Winkelbereich durch eine Minimum-/Maximumauswahl der Winkelinformationen der frühesten Einspritzung und der spätesten Einspritzung bestimmt wird.
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