EP1750006A2 - Method for producing a component assembly using a recursion method for optimising the component assembly - Google Patents
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- EP1750006A2 EP1750006A2 EP06117466A EP06117466A EP1750006A2 EP 1750006 A2 EP1750006 A2 EP 1750006A2 EP 06117466 A EP06117466 A EP 06117466A EP 06117466 A EP06117466 A EP 06117466A EP 1750006 A2 EP1750006 A2 EP 1750006A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
Definitions
- the invention relates to a method with a recursion of a module, in particular for optimizing a secondary application of the module.
- the general goal of development and manufacturing is to minimize the scrap, especially for complex products. If a first application of the product is not possible, it is necessary to configure the product so that it meets the target requirements and thus at least meets the required requirements in a second step. For this, it is necessary to develop a meaningful concept for a recursion of non-in-order products in order to ensure the highest possible second application of the products.
- an influence quantity of the product responsible for the deviation from a target value should be easy to identify by the recursion method.
- an influencing quantity which has an effect on an output of the product is determined, the influence quantity quantified and parameterized, and the choice of an optimization criterion determines the parameter (s) which must be varied in order to produce products with a minimum Make the effort available.
- a large number of parameters that have an influence on the product are preferably stored in the form of a function, which is done by preliminary tests or simulations.
- this parameter is varied. Such a variation is preferred by calculation within the tolerance range over a measured actual value of the Outputs. However, this can also be done without calculation by installing corresponding components with dimensions within the tolerance range.
- the output of the product Prior to the actual recursion, the output of the product is stored or noted, with such a "scan" being made for each parameter of the product. Subsequently, that parameter is changed within the product, which achieves the desired output or comes closest to the desired output of the product.
- a residual is calculated by summarizing the quantity deviations at all test points. This is preferably done via the sum of the smallest squares of errors.
- the first changed parameter is kept in shape and then the recursion procedure is completely redone, but using the new calculated outputs from the previous optimization.
- a result according to the invention is the indication of those parameters or components which are to be varied and the values to which the parameters have to be adjusted.
- These values may be the corresponding absolute dimensions or absolute values of the corresponding components of the product, or z. B. whose rate of change compared to the current actual value.
- the current actual value may be unknown.
- the sizes to be changed need not be dimensions.
- SI units sizes of the product are conceivable. This concerns z. B. resistances, capacities, time durations and times, temperatures, energies, pulses, etc.
- the method enables effective recursion of complex products, which in particular have to fulfill a large number of requirements. This makes it possible to achieve a high second application in the production of the product.
- the injectors are mounted in the production and before the Supplied to a customer, whereby the injection quantities are checked at specified test points.
- the injection quantities of the injectors result from a superposition of influences of the most varied parameters, which result above all from manufacturing tolerances. Although these manufacturing tolerances can be limited, however, the dimensions of a component can never be limited to the nominal value.
- the multitude of parameters of a fuel injector and the requirement to maintain pre-VE, main HE and re-injection quantities at different load points lead to a multi-dimensional problem that can no longer be described with simple visualizations.
- the first tolerance limits are specified in the specifications.
- the injection quantities Q of the finished pumps P must be within these limits.
- the second tolerance range represents a check tolerance ÜT. It is decisive for repeat measurements.
- the measurement repeatability of a test device and the scatter of the measurement results between several test devices are taken into account.
- the root expression corresponds to a statistical summation, which prevents the scattering from canceling each other out.
- the actual values of all influencing variables P i are unknown.
- the method can therefore perform an optimization only on the basis of the dependencies ascertained under 1. and the measured injection quantities Q ist (actual output, step b) of the method (see below)). It is intended to determine suitable parameters P i and their dimensions which are to be changed in order to arrive at the desired range with the injection quantities Q.
- the pump P consists of several components i.
- an assignment of the influencing variables P i to a respective area makes sense, in order to do justice to a structured construction.
- Each influencing variable P i is given its own number.
- the parameter P i can be unambiguously identified via them and enables simple automation.
- the division of the influencing variables P i in the error catalog is as follows (see Fig. 1): Table 2 parameter number Area P001 - P299 head P200 - P399 actuator P400 - P599 foot P600 - P799 jet P800 - P999 Unit
- This division makes it possible to supplement it with any newly occurring influencing parameters P i for a specific area.
- the error catalog contains the nominal value and its validity range (value range) for each influencing variable P i in which it may be varied. This scope is defined by its manufacturing tolerance, its spatial condition, or some other physical quantity (eg, piezo energy range). However, not every influencing variable P i is suitable for a change. Although fixed process parameters P i (eg fuel temperature) exert an influence on the injection quantities Q, they could not be changed within the scope of a recursion of a pump P since they are not directly related to the pump P. Therefore, the column REK indicates whether the influence quantity P i should be used for determining the recursion or not. However, it has no significance for an influence analysis (see below) of the pumps P, since all parameters are taken into account for this purpose.
- P i eg fuel temperature
- the column step size ( ⁇ P) defines the resolution of the parameter value P i within its range of variation for the later calculation. Preferably, the same number of steps is used for each influencing variable P i in the recursion, which facilitates a residual calculation. For each parameter P i is also given a priority.
- the allocation of priorities is based on the size of the influence on an injection quantity change: Table 3 priority lot of influence 1 large 2 low 3 very low
- FIG. 2a and 2b illustrate the simulated injection Ritz amount curves Q of the main injection MI in dependence on the damping game (Fig. 1: P400) and the nozzle opening pressure (Fig. 1: P600) to the four test points represents the quantification Q i of the influencing variables. corresponds to a step a2) of the method (see below).
- Fig. 2a and 2b have a different curve behavior. They can be linear but also describe fractional-rational, root, exponential, or polygon functions. As can be seen, parameters P400 and P600 are generally suitable for increasing or decreasing all four main injection quantities. However, they would both be extremely unsuitable for optimization, which is a combination of increasing and decreasing the injection quantities Q required at the different load points, as shown by way of example in Fig. 3.
- the data from trial and simulation are to be used for the optimization. They make statements about the characteristics of the injection quantities of the individual influencing variables P i . Due to the large number of parameters P i and thus the most diverse combinations of the graphs of VE and HE, equality of the pumps P is possible.
- the injection quantities of the pre-VE and main injection HE to be optimized for the eight operating points are referred to below as the quality criterion G K for the sake of simplicity.
- G K f K
- P 1 should .
- P 2 should .
- P 3 should . ... .
- P n should Are defined.
- the actual state of the goods criterion G K has been determined by measurements and therefore known. Such an actual state shows z. B. Fig. 3, which should apply by way of example for the following.
- the parameter values P i may only vary within certain limits due to their tolerances: P i . min ⁇ P i ⁇ P i . Max
- the gradient gradU is a scalar location field U (x, y, z) or U r ⁇ the vector field, which assigns each point of the scalar field U a vector in the direction of greatest increase in function.
- G K is a function or scalar quantity which corresponds to the above definition.
- the parameters (variables) are in the vector p ⁇ contain.
- the line search corresponds to a direct one-dimensional search.
- the goal here is to arrive with the newly determined values within the permissible value range of the desired state, which is shown in FIG. 4b.
- G K should . below ⁇ G K ⁇ i New ⁇ G K should . above
- Equation (3) results in the optimization task: Q j . k should . min ⁇ Q j . k is + d ⁇ Q i . j . k d ⁇ P i ⁇ ⁇ ⁇ P i ⁇ Q j . k should . Max Ie.
- the line search for the determination of the individual new states for each parameter P i must be carried out for each operating point j, k and each injection type VE, HE:
- Q i . 1 . 1 New Q 1 . 1 is + d ⁇ Q i . 1 . 1 d ⁇ P i ⁇ ⁇ ⁇ P i Q i . 1 . 2
- Q 1 . 2 is + d ⁇ Q i .
- Q 1 . 1 should . min ⁇ Q 1 . 1 is + d ⁇ Q i . 1 . 1 d ⁇ P i + ⁇ ⁇ P i ⁇ Q 1 . 1 should .
- Max Q 1 . 2 should . min ⁇ Q 1 . 2 is + d ⁇ Q i . 1 . 2 d ⁇ P i + ⁇ ⁇ P i ⁇ Q 1 . 2 should .
- Max ⁇ Q 2 . 4 should . min ⁇ Q 2 . 4 is + d ⁇ Q i . 2 . 4 d ⁇ P i + ⁇ ⁇ P i ⁇ Q 2 . 4 should . Max
- Q j . k should . min ⁇ Q j . k is + d ⁇ Q i . j . k d ⁇ P i ⁇ ⁇ ⁇ P i ⁇ Q j . k should . Max
- Fig. 5a The need for finding the best solution is illustrated in Fig. 5a. Both solutions of Fig. 5a are in the desired range. As can be seen from the figure, the calculated injection quantities Q of the solution 1 are closer to the limit values, while the solution 2 is close to the target values. Since calculations usually deviate from practice, it is therefore better to change the determined parameter P i of the solution 2 accordingly, since in this case the probability is greater that the new injection quantities Q i, neu actually reach the desired range.
- the algorithm used to determine the best solution is based on the Gaussian minimum condition.
- the Gaussian minimum condition also called “least squares method,” is used in compensation and error calculations.
- the vertical deviations v i residuals, approximation errors) of the values y i determined to the calculated function values f (x i ).
- Q here are meant no injection quantities.
- the optimum parameter value P i is determined in which the quantity residual r i, ges is minimal.
- the variation of a parameter P i also changes the characteristic of the injection quantity profiles, that is to say the position of the individual injection quantities relative to one another, which is illustrated in FIG.
- influence functions P i of the individual injection quantities Q can, for. B. be determined using the Monte Carlo simulation. The mistake that is after a change from a renewed application of the line-search results is eliminated.
- pump parameters P i are simulated statistically, whereby influence functions Q i are set up which take into account all other pump parameters P i .
- a quantification of the influencing variables P i takes place in the form of influencing functions Q i such that tests and simulations are compared with one another in order to obtain reliable results for the method according to the invention.
- This can be z.
- production analyzes are very well suited to the establishment of appropriate influence functions Q i , whereby the manufacturing process of the pump P can be mapped very well mathematically and appropriate influence functions Q i can be set up, which are on the one hand optimized by the recursion method and on the other hand due to the results of the recursion appropriate interventions can be made in the production in order to increase the initial output of the pump P based on these findings.
- the error catalog exemplified in FIG. 1 is stored in a specific format in an EXCEL table, which is accessed by a MATLAB program.
- the MATLAB program accesses the simulation and experimental data of the influence functions Q i , these data preferably being in a txt format.
- the MATLAB program accesses a file in which the target values and tolerance ranges Q to Q limits of the injection quantities Q are stored. Preferably, this file is also available in txt format. Due to the fact that the program separately accesses this file with the setpoint values Q soll and tolerance ranges Q limits , a simple change or adaptation j, k of the checkpoints or injection quantities Q, z. B. for a post injection, guaranteed.
- each influencing variable P i has its own number.
- the classification of the parameters in the error catalog corresponds to Table 2 (see above).
- the error catalog contains for each parameter P i the nominal dimension P i, nenn and its validity range P i, min to P i, max , in which it may be varied. This scope is defined by its manufacturing tolerance, its spatial condition, or some other physical quantity. However, not every parameter is for a change suitable. Although fixed process parameters have an influence on the injection quantity Q, they can not be changed within the scope of a recursion since they are directly related to the pump P. Therefore, the REK column indicates whether or not the program should use the influence quantity to determine the recursion. However, it has no significance for an influence analysis to be carried out separately from a recursion since all parameters are taken into account here.
- the column step size ⁇ P defines the resolution of the parameter value P i within its range of variation for the later calculation.
- EXCEL table
- Maintaining, extending and viewing the database does not require MATLAB knowledge. Virtually anyone can surround it with the EXCEL spreadsheet program.
- EXCEL enables a straightforward, clear and clean presentation in tabular format with filter and search functions to quickly find specific data.
- the database is a stand-alone file and can therefore be opened independently of MATLAB.
- the program also reads the simulation and test data for each parameter P i from a log. They are used for the calculation.
- the file should be in txt format and should conform to the following structure to avoid errors: Table 4 row content 1 Parameter values P i 2 VE LU 3 HE LU 4 VE VU 5 HE VU 6 VE VM 7 HE VM 8th 0 9 HE VO
- the first line contains the parameter values P i at which the measurement or simulation has taken place.
- the corresponding injection quantities Q i of the four test points of the pre-VE and main injection HE are to be specified. Spaces or tabs should preferably be inserted between the individual values in order to avoid read errors.
- the program also reads the target values and tolerance ranges Q to Q limits of the injection quantities Q a. These values are stored in a file and are read in each time the program is started. The calculation always uses the currently stored data. The corresponding values of the file can be found in Table 1 (see above).
- the injection quantities Q are optimized by changing suitable parameters.
- the parameters P i are determined in such a way that the newly calculated quantities are within the selected tolerance range (one or two).
- the injection quantities Q of the deliverable pumps P must be within the first tolerance limits.
- the parameters P i are used, which are provided in the error catalog in the column REK with an "x".
- the determined influencing variables P i are then to be changed by the specified parameter value.
- the simulation and experimental data to be imported by the program often represent only a few value pairs from the entire range of variation of an influencing variable P i .
- the damping clearance was simulated only with a resolution of 2 ⁇ m (compare FIGS. 2 a and 2 b).
- the program loop for determining the new injection quantities Q has to calculate in much smaller increments in order to provide useful results. Therefore, it is necessary to use the known value pairs to determine suitable approximation functions which describe the injection quantities Q as precisely as possible in dependence on the parameter value P i . With this approximation can be then also calculate injection quantities Q between two measured value pairs.
- MATLAB offers several predefined commands for such an approximation. So z.
- a polynomial regression is possible, the equalization polynomials being easy to differentiate and integrate.
- some parameters P i of the pump P can be very well approximated. These are z.
- P400 and P401 damping clearance and damping advance in the foot
- P600 nozzle opening pressure at the nozzle.
- a disadvantage of higher-order polynomials is their tendency to oscillate, which makes them unsuitable for smoothing pairs of values with asymptotic behavior. Broken rational approach functions are more suitable for this.
- a fourth-order polynomial is suitable, whereas for polynomial regression approximation of the influence variable P600, a polynomial of the first degree is suitable.
- interpolation methods are suitable for determining values between two measured value pairs.
- functions with asymptotic behavior can be modeled more realistically in their a-symptomatic areas than with equalization polynomials. This is especially true for linear interpolation.
- Another possibility of interpolation is the cubic spline interpolation, which allows a smooth harmonic curve. This becomes more accurate the more interpolation points are available.
- Another difference to the polynomial regression is that all measurement points are reached here.
- the cubic spline interpolation allows the piecemeal assembly of individual polynomial functions, each formed between two interfaces.
- FIG. 7 shows a flowchart of the program according to the invention, which converts the recursion method into three loops 1 to 3.
- the program loads the real output Q is (measured injection quantities) of the pump P or asks a user to enter the appropriate size (s). Furthermore, the program loads the corresponding target outputs Q soll and the target range Q limits of the output Q. In addition, as described above, the program loads the relevant data from the "error catalog” and assigns the variable Q nenn , which produces a desired output ( Nominal output) of the pump P, the, preferably measured actual value, Q is the pump P to.
- the program goes directly to inner loop 1 of the flowchart.
- the required data has already been loaded from the error catalog.
- the quantity changes ⁇ Q i, j, k from equation (8) are determined by means of spline interpolation from the curves of the injection quantities Q i, j, k above the respective parameter P i .
- Equation (7) now takes place in matrix form.
- the columns show the pre-VE and main injection quantities HE at the respective operating points.
- the number of lines is determined by the number of passes of the first program loop 1, which results from the step size and the size of the variation range.
- n i . row P i . Max - P i . min ⁇ ⁇ P i + 1
- the middle loop 2 enables the calculation of all influencing variables P i present in the error catalog. If a parameter P i has already been changed, it is skipped in the new calculation process. After the calculation of the inner loop 1 has been completed, the smallest deviation min (r i, ges ) is retrieved from the matrix of all determined residuals r i, min . This row of the matrix will then be in a new matrix saved for possible results. But this is not yet said that this solution provides injection quantities Q within the target range Q limits . It represents only the best possible approximation to the desired value Q soll for the current parameter P i . This process is now repeated for all influencing variables P i . This gives the best possible change for each parameter P i , which is stored in this matrix.
- the number of changes to be made is determined.
- parameter P400 is generally suitable for increasing or decreasing all injection quantities.
- the developed method allows effective recursion of complicated components i which have to meet a variety of requirements.
- the method makes it possible to ensure a high second application in the production. It represents the basis for equalization of the pumps P with regard to their quantities.
- measurement data on the influencing variables are important.
- the method can only make reliable statements if the timeliness of the data used is given.
- the change of a parameter P i in the process requires an update of the data to the other factors.
- the method is designed in this embodiment for the optimization of the pilot and main injection quantities.
- the integration of Nacheinspritzmengen is designed in this embodiment for the optimization of the pilot and main injection quantities.
- the method is not only used to determine the recursion, but also allows, with the involvement of all determined factors (including fixed process parameters) to conduct a cause research - the question: "Which parameter P i is responsible for the measured quantity deviations ⁇ Q to the setpoint?" , can now be solved. This can only be the parameter P i with the least amount residual r i, min, all . Of course, this question can not be answered representatively with the calculation of a pump P. Too many influencing factors P i could falsify the result. Only the performance of influence analyzes, in particular in series production, on several pumps P makes it possible to answer this question on the basis of occurring frequencies. If then these determined sources of error are eliminated in the process, the setpoint Q is automatically brought closer. Continuous optimization thus guarantees a constant improvement of the pumps P and thus a reduction of the rework and the rejects.
- this method can be used for all fields of application in which it is necessary to optimize a variable dependent on several parameters (output) or to carry out influence analyzes for troubleshooting.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit einer Rekursion einer Baugruppe, insbesondere zur Optimierung einer Zweitausbringung der Baugruppe.The invention relates to a method with a recursion of a module, in particular for optimizing a secondary application of the module.
Bei komplexen Produkten (Baugruppen, Vorrichtungen, Einrichtungen, Systeme usw.), deren Funktionalität von mehreren Einflussgrößen abhängig ist, besteht ein Problem mit der Handhabung der Nicht-in-Ordnung-Produkte. Z. B. bei Einspritzgeräten, wie dem Pumpe-Düse-Injektor, werden die fertig montierten Pumpen vor der Auslieferung an den Kunden einer Prüfung unterzogen, wobei die Einspritzmengen bei spezifischen Lastpunkten gemessen werden. Befinden sich die Einspritzmengen nicht innerhalb eines geforderten Sollbereichs, so können die Pumpen nicht an den Kunden ausgeliefert werden. Diese Pumpen stellen zunächst einen Ausschuss dar.For complex products (assemblies, devices, equipment, systems, etc.) whose functionality depends on several factors, there is a problem with the handling of non-in-order products. For example, in injectors such as the pump-injector, the finished mounted pumps are tested prior to delivery to the customer, with injection quantities measured at specific load points. If the injection quantities are not within a required target range, the pumps can not be delivered to the customer. These pumps initially represent a committee.
Allgemeines Ziel von Entwicklung und Fertigung ist es, den Ausschuss, insbesondere bei komplexen Produkten, so gering wie möglich zu halten. Sollte eine Erstausbringung des Produkts nicht möglich sein, ist es notwendig das Produkt derart zu konfigurieren, dass es die Sollanforderungen erfüllt und somit wenigstens in einem zweiten Schritt den geforderten Anforderungen entspricht. Hierfür ist es erforderlich, ein sinnvolles Konzept für eine Rekursion von Nicht-in-Ordnung-Produkten zu entwickeln, um eine möglichst hohe Zweitausbringung der Produkte zu gewährleisten.The general goal of development and manufacturing is to minimize the scrap, especially for complex products. If a first application of the product is not possible, it is necessary to configure the product so that it meets the target requirements and thus at least meets the required requirements in a second step. For this, it is necessary to develop a meaningful concept for a recursion of non-in-order products in order to ensure the highest possible second application of the products.
Im Stand der Technik gibt es einige Verfahren zur Rekursion, wobei z. B. die entsprechenden Produkte einer Wiederholungsmessung unterzogen werden und, wenn die Abweichung in einem bestimmten Bereich liegt, sich die Produkte dennoch für eine Ausbringung eignen. Bei anderen Verfahren werden die Produkte komplett zerlegt und die Einzelteile wieder in die Montage zurückgeführt, da bei solchen Fällen eine ungünstige Kombination aus Einzelteilen vorlag. Eine erneute Montage dieser Teile mit anderen Komponenten soll darauffolgend die Gütekriterien des fertigen Produkts wieder erfüllen.In the prior art, there are some methods of recursion, wherein z. For example, if the deviation is within a certain range, the products will nevertheless be subject to a repeat measurement Application suitable. In other methods, the products are completely disassembled and returned the items back into the assembly, as in such cases an unfavorable combination of items was present. A reassembly of these parts with other components should then meet the quality criteria of the finished product again.
Solche Verfahren sind ineffektiv und insbesondere letztere mit hohen Kosten verbunden.Such methods are ineffective and especially the latter associated with high costs.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Erstellen einer Baugruppe mit einem Rekursionsverfahren zur Verfügung zu stellen, das mit geringem Aufwand und geringen Kosten die Zweitausbringung des Produkts erhöht. Insbesondere sollte eine Einflussgröße des Produkts, die für die Abweichung von einem Sollwert verantwortlich ist, durch das Rekursionsverfahren einfach zu identifizieren sein.It is therefore an object of the invention to provide an improved method of constructing an assembly with a recursion method that increases the second application of the product with little effort and expense. In particular, an influence quantity of the product responsible for the deviation from a target value should be easy to identify by the recursion method.
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Verfahrens mit einem Rekursionsverfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unter- bzw. Nebenansprüchen.The object of the invention is achieved by means of a method with a recursion method according to
Erfindungsgemäß wird eine Einflussgröße, die eine Auswirkung auf ein Arbeitsresultat (Output) des Produkts hat, bestimmt, die Einwirkung der Einflussgröße quantifiziert und parametrisiert, und durch die Wahl eines Optimierungskriteriums der oder die Parameter bestimmt, die variiert werden müssen, um Produkte mit einem minimalen Aufwand lieferfähig zu machen.According to the invention, an influencing quantity which has an effect on an output of the product is determined, the influence quantity quantified and parameterized, and the choice of an optimization criterion determines the parameter (s) which must be varied in order to produce products with a minimum Make the effort available.
Bevorzugt werden hierfür eine Vielzahl von Parametern, die einen Einfluss auf das Produkt haben, in Form einer Funktion hinterlegt, was durch Vorversuche bzw. Simulationen erfolgt. Innerhalb eines in der Fertigung auftretenden Toleranzbereichs des Parameters wird dabei dieser Parameter variiert. Eine solche Variation wird bevorzugt durch Berechnung innerhalb des Toleranzbereichs über einen gemessenen Istwert des Outputs hinweg durchgeführt. Dies kann jedoch auch ohne Berechnung geschehen, indem entsprechende Bauteile mit Abmessungen innerhalb des Toleranzbereichs verbaut werden.For this purpose, a large number of parameters that have an influence on the product are preferably stored in the form of a function, which is done by preliminary tests or simulations. Within a tolerance range of the parameter occurring during production, this parameter is varied. Such a variation is preferred by calculation within the tolerance range over a measured actual value of the Outputs. However, this can also be done without calculation by installing corresponding components with dimensions within the tolerance range.
Vor der eigentlichen Rekursion werden die auftretenden Outputs des Produkts abgelegt bzw. notiert, wobei ein solcher "Scan" für jeden Parameter des Produkts durchgeführt wird. Anschließend wird derjenige Parameter innerhalb des Produkts geändert, welcher den gewünschten Output erzielt bzw. dem gewünschten Output des Produkts am nächsten kommt. Bevorzugt wird hierbei ein Residuum berechnet, indem die Mengenabweichungen an allen Prüfpunkten zusammengefasst werden. Bevorzugt geschieht dies über die Summe der kleinsten Fehlerquadrate.Prior to the actual recursion, the output of the product is stored or noted, with such a "scan" being made for each parameter of the product. Subsequently, that parameter is changed within the product, which achieves the desired output or comes closest to the desired output of the product. Preferably, a residual is calculated by summarizing the quantity deviations at all test points. This is preferably done via the sum of the smallest squares of errors.
Für die Parameter ergibt sich somit ein Residuum, die in auf- oder absteigender Reihenfolge geordnet werden. Der Parameter mit dem kleinsten Residuum wird anschließend dafür verwendet, den Output an allen Prüfpunkten des Produkts zu bestimmen. Liegen alle Outputs im zulässigen Toleranzbereich, so ist der Parameter für die Rekursion bestimmt und auch das Maß der Änderung.For the parameters, this results in a residual, which are arranged in ascending or descending order. The parameter with the smallest residual is then used to determine the output at all test points of the product. If all outputs are within the permissible tolerance range, then the parameter for the recursion is determined and also the measure of the change.
Sollten mit einer solchen ersten Änderung nicht alle Outputs in Ordnung sein, so wird der erste geänderte Parameter in seiner Form beibehalten und anschließend das Rekursionsverfahren komplett neu durchgeführt, wobei jedoch die neuen berechneten Outputs aus der vorherigen Optimierung verwendet werden.If not all outputs are okay with such a first change, the first changed parameter is kept in shape and then the recursion procedure is completely redone, but using the new calculated outputs from the previous optimization.
Es kann erfindungsgemäß eingeschränkt werden, wie viele Parameter geändert werden dürfen, sodass die Berechnung an entsprechender Stelle abbrechen kann. Ein typischer sinnvoller Wert ist der Abbruch nach drei zu ändernden Parametern.According to the invention, it can be restricted how many parameters may be changed so that the calculation can be terminated at the appropriate point. A typical meaningful value is the abort after three parameters to be changed.
Ein erfindungsgemäßes Ergebnis ist die Angabe derjenigen Parameter bzw. Bauteile, die zu variieren sind, sowie die Werte, um die die Parameter angepasst werden müssen. Diese Werte können die entsprechenden Absolutmaße bzw. Absolutwerte der entsprechenden Bauteile des Produkts sein, oder z. B. deren Änderungsmaß gegenüber dem momentanen Istwert. Hierbei kann der aktuelle Istwert unbekannt sein. Bei den zu ändernden Größen muss es sich nicht um Abmessungen handeln. So sind - soweit sie für das Produkt änderbar sind - alle möglichen Größen (SI-Einheiten) des Produkts denkbar. Dies betrifft z. B. Widerstände, Kapazitäten, Zeitdauern und Zeitpunkte, Temperaturen, Energien, Impulse usw.A result according to the invention is the indication of those parameters or components which are to be varied and the values to which the parameters have to be adjusted. These values may be the corresponding absolute dimensions or absolute values of the corresponding components of the product, or z. B. whose rate of change compared to the current actual value. Here, the current actual value may be unknown. The sizes to be changed need not be dimensions. Thus, as far as they are changeable for the product, all possible sizes (SI units) of the product are conceivable. This concerns z. B. resistances, capacities, time durations and times, temperatures, energies, pulses, etc.
Das Verfahren ermöglicht eine effektive Rekursion von komplexen Produkten, die insbesondere eine Vielzahl von Forderungen bzw. Sollwerten erfüllen müssen. Hierdurch ist es möglich, eine hohe Zweitausbringung in der Fertigung des Produkts zu erreichen.The method enables effective recursion of complex products, which in particular have to fulfill a large number of requirements. This makes it possible to achieve a high second application in the production of the product.
Ferner können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens häufig auftretende Fehlerquellen ermittelt (Einflussanalyse) und anschließend dauerhaft im Fertigungsprozess eliminiert werden, um in der Folge eine Erstausbringung des Produkts erhöhen zu können. Dies verbessert die Erstausbringung der Produkte signifikant, wodurch vor allem bei komplexen Produkten ein sehr hohes Kosteneinsparungspotential besteht.Furthermore, by means of the method according to the invention frequently occurring sources of error can be determined (influencing analysis) and then permanently eliminated in the production process in order to be able to subsequently increase the initial application of the product. This significantly improves the initial application of the products, resulting in a very high cost-saving potential, especially for complex products.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen Fehlerkatalog eines Pumpe-Düse-Injektors;
- Fig. 2a
- Einspritzmengenverläufe des Pumpe-Düse-Injektors aus Fig. 1 bei Variation eines Dämpfungsspiels bzw. eines Düsenöffnungsdrucks bei jeweils zwei unterschiedlichen Betriebspunkten des Injektors;
- Fig. 2b
- weitere Einspritzmengenverläufe des Injektors in Abhängigkeit des Dämpfungsspiels bzw. des Düsenöffnungsdrucks bei jeweils zwei weiteren zur Fig. 2a unterschiedlichen Betriebspunkten;
- Fig. 3
- beispielhafte Einspritzmengen bei einer Haupteinspritzung des Injektors;
- Fig. 4a
- einen erfindungsgemäß optimierten Neuzustand des Injektors nach Anwendung eines Gradientenverfahrens;
- Fig. 4b
- einen erfindungsgemäß optimierten Neuzustand des Injektors nach Anwendung eines Line-Search-Verfahrens;
- Fig. 5a
- zwei suboptimale Lösungen nach einer erfindungsgemäßen Optimierung;
- Fig. 5b
- einen erfindungsgemäß optimierten Neuzustand des Injektors nach zwei Berechnungsgängen;
- Fig. 6
- eine Änderung einer Einspritzmengen-Charakteristik des Injektors nach einer ersten erfindungsgemäßen Berechnung;
- Fig. 7
- ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Rekursionsverfahrens; und
- Fig. 8
- eine beispielhafte Ermittlung einer Einspritzmengenänderung des Injektors.
- Fig. 1
- an error catalog of a pump-nozzle injector;
- Fig. 2a
- Injection quantities of the pump-nozzle injector of Figure 1 with variation of a damping clearance or a nozzle opening pressure at two different operating points of the injector.
- Fig. 2b
- Further injection quantities of the injector as a function of the damping clearance and the nozzle opening pressure in each case two further operating points different to FIG. 2a;
- Fig. 3
- exemplary injection quantities in a main injection of the injector;
- Fig. 4a
- an inventively optimized new condition of the injector after application of a gradient method;
- Fig. 4b
- an inventively optimized new state of the injector after application of a line-search method;
- Fig. 5a
- two suboptimal solutions after optimization according to the invention;
- Fig. 5b
- an inventively optimized new condition of the injector after two calculation cycles;
- Fig. 6
- a change of an injection quantity characteristic of the injector according to a first calculation according to the invention;
- Fig. 7
- a flow chart of a recursion method according to the invention; and
- Fig. 8
- an example determination of an injection quantity change of the injector.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich im Wesentlichen auf einen Kraftstoffinjektor, wobei das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auf nahezu sämtliche Produkte, Bauteile, Baugruppen, Vorrichtungen, Einrichtungen, Systeme u. ä. anwendbar ist, bei welchen z. B. eine technische Eigenschaft oder ein Arbeitsresultat (im Folgenden als Output bezeichnet) in irgendeiner Form beeinflussbar ist. Insbesondere dort, wo komplexe Zusammenhänge von z. B. Bauteilabmessungen oder elektrischen/hydraulischen Größen herrschen, also die Änderung eines einzigen Bauteils einer Baugruppe eine Auswirkung auf eine Vielzahl anderer Parameter innerhalb der Baugruppe besitzt, ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar.The following statements relate essentially to a fuel injector, the inventive method, however, to almost all products, components, assemblies, devices, devices, systems u. Ä. Applicable, in which z. B. a technical property or a work result (hereinafter referred to as output) in any form can be influenced. Especially where complex relationships of z. B. component dimensions or electrical / hydraulic variables prevail, so the change of a single component of an assembly has an effect on a variety of other parameters within the assembly, the inventive method is applicable.
Bei Kraftstoffinjektoren, wie z. B. dem Pumpe-Düse-Injektor, werden die Injektoren in der Fertigung montiert und vor der Lieferung an einen Kunden einer Prüfung unterzogen, wobei die Einspritzmengen bei spezifizierten Prüfpunkten überprüft werden. Die Einspritzmengen der Injektoren ergeben sich aus einer Überlagerung von Einflüssen verschiedenster Parameter, die sich vor allem aus Fertigungstoleranzen ergeben. Diese Fertigungstoleranzen können zwar eingeschränkt werden, jedoch lassen sich die Abmessungen eines Bauteils nie auf den Nominalwert beschränken. Die Vielzahl der Parameter eines Kraftstoffinjektors und die Forderung, Vor- VE, Haupt- HE und Nachspritzmengen bei verschiedenen Lastpunkten einzuhalten, führen zu einem vieldimensionalen Problem, das mit einfachen Visualisierungen nicht mehr beschreibbar ist.For fuel injectors, such. As the pump-nozzle injector, the injectors are mounted in the production and before the Supplied to a customer, whereby the injection quantities are checked at specified test points. The injection quantities of the injectors result from a superposition of influences of the most varied parameters, which result above all from manufacturing tolerances. Although these manufacturing tolerances can be limited, however, the dimensions of a component can never be limited to the nominal value. The multitude of parameters of a fuel injector and the requirement to maintain pre-VE, main HE and re-injection quantities at different load points lead to a multi-dimensional problem that can no longer be described with simple visualizations.
Die Kraftstoffeinspritzmenge Q eines Kraftstoffinjektors P (im Folgenden als Pumpe P bezeichnet) ist von mehreren Parametern Pi abhängig:
Dies führt aufgrund von Fertigungstoleranzen und durch die Montage entstehenden Toleranzketten, zu erheblichen Mengen-Schwankungen (Outputs) der Pumpen P.This leads due to manufacturing tolerances and resulting from the assembly tolerance chains, to significant volume fluctuations (outputs) of the pump P.
Im Lastenheft ist eine sogenannte 100%-Prüfung gefordert. Das bedeutet, dass nach der Montage die Mengen der Vor- VE und der Haupteinspritzung HE jeder Pumpe P auf Prüfständen kontrolliert werden müssen. Diese Messung ist bei folgenden vier Prüfpunkten durchzuführen:
- LU: Standleerlauf (n = 800 min-1)
- VU: untere Volllast (n = 1000 min-1)
- VM: max. Drehmoment (n = 1900 min-1)
- VO: obere Volllast (n = 4200 min-1)
- LU: idling (n = 800 min -1 )
- VU: lower full load (n = 1000 min -1 )
- VM: max. Torque (n = 1900 min -1 )
- VO: upper full load (n = 4200 min -1 )
Beim Prüfpunkt VO findet keine Voreinspritzung VE statt. Hier wird nur die Haupteinspritzmenge HE gemessen.At the checkpoint VO there is no pre-injection VE. Here only the main injection quantity HE is measured.
Die ermittelten Mengen-Istwerte müssen mit den geforderten Sollwerten aus dem Lastenheft übereinstimmen, wobei die Sollwerte der Vor- VE und Haupteinspritzung HE innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen variieren können.
Wie der obigen Tabelle 1 zu entnehmen ist, existieren zwei Toleranzbereiche: Die ersten Toleranzgrenzen sind im Lastenheft vorgeschrieben. Die Einspritzmengen Q der fertigen Pumpen P müssen sich innerhalb dieser Grenzen befinden. Der zweite Toleranzbereich stellt eine Überprüftoleranz ÜT dar. Er ist bei Wiederholungsmessungen ausschlaggebend. Berücksichtigt wird hier noch zusätzlich die Messwiederholbarkeit einer Prüfeinrichtung und die Streuungen der Messergebnisse zwischen mehreren Prüfeinrichtungen (sog. Spannstellenversatz). Die Überprüftoleranz errechnet sich zu:
mit T1 = Abliefertoleranz, T2 = Messwiederholbarkeit einer Prüfeinrichtung und T3 = Spannstellenversatz. Der Wurzelausdruck entspricht einer statistischen Aufsummierung, bei der verhindert wird, dass sich die Streuungen gegenseitig aufheben.As can be seen from Table 1 above, there are two tolerance ranges: The first tolerance limits are specified in the specifications. The injection quantities Q of the finished pumps P must be within these limits. The second tolerance range represents a check tolerance ÜT. It is decisive for repeat measurements. In addition, the measurement repeatability of a test device and the scatter of the measurement results between several test devices (so-called clamping point offset) are taken into account. The check tolerance is calculated to:
with T 1 = delivery tolerance, T 2 = measurement repeatability of a test device and T 3 = clamping point offset. The root expression corresponds to a statistical summation, which prevents the scattering from canceling each other out.
Das erfindungsgemäße Ziel ist eine Gleichstellung der Pumpen P bezüglich ihrer Einspritzmengen Q. Befindet sich eine Pumpe P nach Messung der Einspritzmengen Q zu den 100%-Prüfpunkten nicht innerhalb des geforderten Sollbereichs des Lastenhefts, ist eine Korrektur durch gezielte Veränderung geeigneter Parameter Pi der Pumpe P durchzuführen. Folgende Punkte sind zum Erreichen dieser Gleichstellung notwendig:
- 1. Zusammenstellung der Einflussgrößen Pi auf die Einspritzmengen Q der Pumpe P und Quantifizierung Qi dieser Einflussparameter, und
- 2. Erstellung eines Rekursionsverfahrens zur Optimierung der Einspritzmengen.
- 1. Compilation of the influencing variables P i to the injection quantities Q of the pump P and quantification Q i of these influencing parameters, and
- 2. Creation of a recursion procedure for optimizing the injection quantities.
Es sind also alle bzw. alle wichtigen Parameter Pi zu ermitteln, die einen Einfluss auf die Einspritzmengen Q der Pumpe P ausüben. Sie bilden den sog. Fehlerkatalog. Die jeweilige Quantifizierung Qi dieser Einflussgrößen Pi ist notwendig, um das Verhalten auf die Einspritzmengen Q bei Variation des Parameters Pi darzustellen. Diese Abhängigkeiten werden mittels hydraulischer Versuche, Simulationen etc. in Erfahrung gebracht.Thus, all or all important parameters P i are to be determined which exert an influence on the injection quantities Q of the pump P. They form the so-called error catalog. The respective quantification Q i of these influencing variables P i is necessary in order to represent the behavior on the injection quantities Q when the parameter P i is varied. These dependencies are learned by means of hydraulic tests, simulations, etc.
Die Istwerte aller Einflussgrößen Pi sind jedoch unbekannt. Das Verfahren kann also nur anhand der unter 1. ermittelten Abhängigkeiten und der gemessenen Einspritzmengen Qist (Istoutput; Schritt b) des Verfahrens (s. u.)) eine Optimierung durchführen. Es soll geeignete Parameter Pi und deren Dimension bestimmen, die zu ändern sind, um mit den Einspritzmengen Q in den Sollbereich zu gelangen.However, the actual values of all influencing variables P i are unknown. The method can therefore perform an optimization only on the basis of the dependencies ascertained under 1. and the measured injection quantities Q ist (actual output, step b) of the method (see below)). It is intended to determine suitable parameters P i and their dimensions which are to be changed in order to arrive at the desired range with the injection quantities Q.
Die Pumpe P besteht aus mehreren Bauteilen i. In einem in Fig. 1 dargestellten Fehlerkatalog ist eine Zuordnung der Einflussgrößen Pi zu einem jeweiligen Bereich sinnvoll, um einem strukturierten Aufbau gerecht zu werden.The pump P consists of several components i. In an error catalog shown in FIG. 1, an assignment of the influencing variables P i to a respective area makes sense, in order to do justice to a structured construction.
Jede Einflussgröße Pi erhält eine eigene Nummer. Über sie ist der Parameter Pi eindeutig identifizierbar und ermöglicht eine einfache Automatisierung. Die Einteilung der Einflussgrößen Pi im Fehlerkatalog ist wie folgt (vgl. Fig. 1):
Diese Einteilung ermöglicht eine Ergänzung mit eventuellen neu auftretenden Einflussparametern Pi zu einem bestimmten Bereich.This division makes it possible to supplement it with any newly occurring influencing parameters P i for a specific area.
Der Fehlerkatalog enthält zu jeder Einflussgröße Pi das Nennmaß und dessen Gültigkeitsbereich (Wertebereich), in dem er variiert werden darf. Dieser Gültigkeitsbereich ist durch seine Fertigungstoleranz, seine räumliche Gegebenheit, oder eine andere physikalische Größe (z. B. Piezo-Energiebereich) definiert. Allerdings ist nicht jede Einflussgröße Pi für eine Änderung geeignet. Feste Prozessparameter Pi (z. B. Kraftstofftemperatur) üben zwar einen Einfluss auf die Einspritzmengen Q aus, könnten aber nicht im Rahmen einer Rekursion einer Pumpe P geändert werden, da sie in keinem direkten Zusammenhang mit der Pumpe P stehen. Daher gibt die Spalte REK an, ob die Einflussgröße Pi zur Bestimmung der Rekursion verwendet werden soll oder nicht. Sie hat jedoch für eine Einflussanalyse (s. u.) der Pumpen P keine Bedeutung, da hierfür alle Kenngrößen berücksichtigt werden. Die Spalte Schrittweite (ΔP) definiert die Auflösung des Parameterwertes Pi innerhalb seines Variationsbereichs für die spätere Berechnung. Bevorzugt wird für jede Einflussgröße Pi bei der Rekursion dieselbe Anzahl von Schritten verwendet, was eine Residuenberechnung erleichtert. Zu jedem Parameter Pi ist auch eine Priorität angegeben. Die Vergabe der Prioritäten erfolgt nach der Größe des Einflusses auf eine Einspritzmengenveränderung:
Sie hat aber keinen Einfluss auf den Programmablauf. Sie soll dem Anwender nur einen schnellen Überblick über die Wichtigkeit des jeweiligen Parameters Pi verschaffen. Die Bestimmung bzw. Auswahl der Parameters Pi entspricht einem Schritt a1) des Verfahrens (s. u.).But it has no influence on the program flow. It is intended to give the user only a quick overview of the importance of the respective parameter P i . The determination or selection of the parameters P i corresponds to a step a1) of the method (see below).
Eine Quantifizierung Qi der Einwirkung auf einen Output Q (Einspritzmengen) der Pumpe P findet z. B. mittels hydraulischer Versuche und 1D-Simulationen für alle Einflussgrößen Pi statt. Sie stellen die Abhängigkeit der Einspritzmengen Qi = f(Pi) von den Parameterwerten Pi dar. Bei den Simulationen bzw. Versuchen wird immer nur ein Parameter Pi variiert, während die anderen konstant gehalten wurden. Die Änderung der Parameterwerte Pi erfolgt in definierten Schrittweiten innerhalb ihres Gültigkeitsbereichs.A quantification Q i of the action on an output Q (injection quantities) of the pump P takes place, for. B. by hydraulic tests and 1D simulations for all factors P i instead. They represent the dependency of the injection quantities Q i = f (P i ) on the parameter values P i . In the simulations or tests, only one parameter P i is varied while the others are kept constant. The change of the parameter values P i takes place in defined step sizes within their validity range.
Die jeweiligen Abbildungen der Fig. 2a und 2b stellen die simulierten Einspritzritzmengenverläufe Q der Haupteinspritzung HE in Abhängigkeit vom Dämpfungsspiel (Fig. 1: P400) und vom Düsenöffnungsdruck (Fig. 1: P600) zu den vier Prüfpunkten dar. Die Quantifizierung Qi der Einflussgrößen entspricht einem Schritt a2) des Verfahrens (s. u.).. The respective images of Figures 2a and 2b illustrate the simulated injection Ritz amount curves Q of the main injection MI in dependence on the damping game (Fig. 1: P400) and the nozzle opening pressure (Fig. 1: P600) to the four test points represents the quantification Q i of the influencing variables. corresponds to a step a2) of the method (see below).
Die Graphen der Fig. 2a und 2b weisen ein unterschiedliches Kurvenverhalten auf. Sie können linear verlaufen, beschreiben aber auch gebrochen-rationale, Wurzel-, Exponential-, oder Polygon-Funktionen. Wie man erkennen kann, eignen sich die Parameter P400 und P600 generell zum Erhöhen, oder zum Verringern aller vier Haupteinspritzmengen. Sie wären jedoch jeweils beide für eine Optimierung äußerst ungeeignet, die eine Kombination aus Erhöhen und Absenken der Einspritzmengen Q bei den unterschiedlichen Lastpunkten erfordert, wie es beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist.The graphs of Fig. 2a and 2b have a different curve behavior. They can be linear but also describe fractional-rational, root, exponential, or polygon functions. As can be seen, parameters P400 and P600 are generally suitable for increasing or decreasing all four main injection quantities. However, they would both be extremely unsuitable for optimization, which is a combination of increasing and decreasing the injection quantities Q required at the different load points, as shown by way of example in Fig. 3.
Im Fall der Fig. 3 müsste ein anderer Parameter Pi zur Gleichstellung verwendet werden, der eine Einspritzmengencharakteristik nach einer solchen Vorgabe besitzt.In the case of FIG. 3, another parameter P i would have to be used for the equalization, which has an injection quantity characteristic after such a specification.
Es ist natürlich auch möglich, dass sich eine Parametervariation gar nicht oder nur sehr gering auf eine Einspritzmenge Q auswirkt (vgl. Fig. 2b rechts oben).Of course, it is also possible for a parameter variation to have no effect or only a very small effect on an injection quantity Q (compare Fig. 2b, top right).
Die Daten aus Versuch und Simulation sind für die Optimierung zu verwenden. Sie treffen Aussagen zur Charakteristik der Einspritzmengenverläufe der einzelnen Einflussgrößen Pi. Durch die Vielzahl an Parametern Pi und somit den verschiedensten Kombinationen aus den Graphen der VE und HE, ist eine Gleichstellung der Pumpen P möglich.The data from trial and simulation are to be used for the optimization. They make statements about the characteristics of the injection quantities of the individual influencing variables P i . Due to the large number of parameters P i and thus the most diverse combinations of the graphs of VE and HE, equality of the pumps P is possible.
Die zu optimierenden Einspritzmengen der Vor- VE und Haupteinspritzung HE zu den acht Betriebspunkten werden nachfolgend der Einfachheit halber als Gütekriterium GK bezeichnet. Das Gütekriterium GK ist von den Parametern Pi abhängig:
Der Sollzustand der Gütekriteriums GK soll ist daher durch
definiert. Der Istzustand des Güterkriteriums GK ist ist durch Messungen ermittelt worden und daher bekannt. Einen solchen Istzustand zeigt z. B. Fig. 3, welcher beispielhaft für das Folgende gelten soll.The desired state of the quality criterion G K should therefore by
Are defined. The actual state of the goods criterion G K has been determined by measurements and therefore known. Such an actual state shows z. B. Fig. 3, which should apply by way of example for the following.
Wenn der Istzustand nicht innerhalb des zulässigen Wertebereichs des Sollzustands liegt (s. Fig. 3), soll er durch eine gezielte Parameterveränderung dem Sollzustand angeglichen werden:
Hierbei dürfen die Parameterwerte Pi aufgrund ihrer Toleranzen nur innerhalb bestimmter Grenzen variieren:
Das partielle Differential in Gleichung 1 stellt die Änderung des Gütekriteriums über dem jeweiligen Parameter Pi dar. Multipliziert mit den Parameteränderungen Pi ergibt sich daraus eine Änderung des Gütekriteriums ΔGK:
Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass das Gütekriterium GK die zu optimierenden Einspritzmengen Q darstellt. Somit beeinflusst eine Parametervariation die Mengen der Vor- VE und Haupteinspritzung HE zu allen Prüfpunkten.It should again be noted at this point that the quality criterion G K represents the injection quantities Q to be optimized. Thus, parameter variation affects the amounts of pre-VE and main injection HE to all test points.
Im Folgenden werden zwei Lösungsverfahren (Gradienten-Verfahren und Line-Search-Verfahren) für das Optimierungsproblem vorgestellt.In the following, two solution methods (gradient method and line search method) for the optimization problem are presented.
Beim Gradienten-Verfahren ist der Gradient gradU eines skalaren Ortsfelds U(x,y,z) bzw.
Das Gütekriterium GK ist eine Funktion bzw. skalare Größe, die o. g. Definition entspricht. Die Parameter (Variablen) sind im Vektor
Die obigen partiellen Differentiale stellen die Richtungsableitungen zu den Parametern dar. Die Optimierungsaufgabe ergibt sich jetzt zu:
Beim Gradienten-Verfahren werden verbesserte Werte in Richtung des stärksten Abstiegs gesucht. In der Regel geht man jedoch so lange in eine Richtung, bis man die tiefste Stelle erreicht hat (= Line-Search). Erst jetzt wird wieder ein neuer Gradient berechnet um dem Minimum der Funktion näher zu kommen. Eine Optimierung der Gleichung (1) mit dem Gradienten-Verfahren, würde das optimale Ergebnis (Neuzustand = Sollwert) liefern. Dies ist in Fig. 4a dargestellt.The gradient method searches for improved values in the direction of the steepest descent. In general, however, one goes so long in one direction until you reach the lowest point (= line-search). Only now is a new gradient calculated to get closer to the minimum of the function. Optimizing equation (1) with the gradient method would yield the optimum result (new condition = setpoint). This is shown in Fig. 4a.
Da eine Änderung aller Parameter Pi sehr zeitaufwendig und mit hohen Kosten verbunden ist, wird bevorzugt die Variation nur eines Parameters Pi angestrebt. Ferner ist die Anwendung des Gradienten-Verfahrens meist nicht möglich, da die Funktion, die die Abhängigkeit des Gütefunktionals von allen Parametern Pi beschreibt, oft unbekannt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zur Ermittlung der Einspritzmengenverläufe Qi immer nur eine Einflussgröße Pi variiert worden, während die anderen konstant gehalten wurden. Die partiellen Ableitungen können daher nicht berechnet werden. Es kann bei diesem Ausführungsbeispiel nur eine suboptimale Lösung ermittelt werden, die auf einem Line-Search basiert.Since a change of all parameters P i is very time-consuming and involves high costs, the variation of only one parameter P i is preferred. Furthermore, the application of the gradient method is usually not possible since the function which describes the dependence of the quality function on all parameters P i is often unknown. In the present embodiment, only one influencing variable P i has been varied while the others have been kept constant in order to determine the injection quantity curves Q i . The partial derivatives can therefore not be calculated. It can at In this embodiment, only a sub-optimal solution based on a line search can be determined.
Der Line-Search entspricht einer direkten eindimensionalen Suche. Das optimale Ergebnis (Neuzustand = Sollwert) ist mit diesem Verfahren nicht erreichbar. Ziel ist es hier, mit den neu ermittelten Werten innerhalb des zulässigen Wertebereichs des Sollzustands zu gelangen, was in Fig. 4b dargestellt ist.The line search corresponds to a direct one-dimensional search. The optimum result (new condition = setpoint) can not be achieved with this method. The goal here is to arrive with the newly determined values within the permissible value range of the desired state, which is shown in FIG. 4b.
Der Line-Search ermittelt alle möglichen Neuzustände bei Variationen einer einzigen Einflussgröße:
Die Neuzustände sind jetzt nur noch von jeweils einem variablen Parameter Pi abhängig. Da die partiellen Ableitungen der anderen konstant gehaltenen Parameter Pi wegen ΔP = 0 entfallen, vereinfacht sich die Gleichung (1) zu:
Mit Hilfe eines Vergleichs des Sollzustands mit den ermittelten Neuzuständen, ist es jetzt möglich, einen geeigneten Parameter Pi und dessen Wert zu ermitteln, dessen Neuzustand innerhalb des zulässigen Sollbereichs liegt:
Sollte eine Parameteränderung dem Wertebereich des Sollzustandes nicht genügen, kann durch Variation weiterer Einflussgrößen Pi das gewünschte Ziel erreicht werden. Auf diese Möglichkeit wird jedoch erst später eingegangen. Um einer logischen Reihenfolge gerecht zu werden, ist erst die Erläuterung des Verfahrens zur Ermittlung eines geeigneten Parameters Pi nötig.If a parameter change does not satisfy the value range of the nominal state, it is possible to vary by influencing further influencing variables P i the desired goal can be achieved. However, this possibility will be discussed later. In order to do justice to a logical order, the explanation of the method for determining a suitable parameter P i is necessary first.
Das zu optimierende Gütekriterium GK besteht aus mehreren Einspritzmengen Qi,j,k:
- i: Parameter;
- j: Art der Einspritzung (j=1: Voreinspritzung VE, j=2: Haupteinspritzung HE);
- k: Prüfpunkt (k=1: LU; k=2: VU; k=3: VM; k=4: VO)
- i: parameters;
- j: type of injection (j = 1: pre-injection VE, j = 2: main injection HE);
- k: check point (k = 1: LU, k = 2: VU, k = 3: VM, k = 4: VO)
Mit der Gleichung (3) ergibt sich die Optimierungsaufgabe zu:
D. h. der Line-Search für die Bestimmung der einzelnen Neuzustände zu jedem Parameter Pi muss für jeden Betriebspunkt j, k und jede Einspritzart VE, HE durchgeführt werden:
Basierend auf den bisherigen Erkenntnissen sind zur Veranschaulichung der Anforderungen zunächst zwei Beispiele angegeben. Die beiden Lösungsansätze führen die Optimierung mittels Iteration der Gleichung (5) auf zwei verschiedene Arten durch. Ferner sind die Probleme bzw. Fragen angegeben, die sich aus ihrer Anwendung ergeben würden. Die folgenden Beispiele sind nicht als ausgearbeitete Lösungsvorschläge anzusehen. Sie sollen lediglich dem Verständnis dienen, die Problematik näher bringen und auf wichtige Kriterien hinweisen, die eine Lösung erfüllen muss.Equation (3) results in the optimization task:
Ie. The line search for the determination of the individual new states for each parameter P i must be carried out for each operating point j, k and each injection type VE, HE:
Based on the findings to date, two examples are given to illustrate the requirements. The two approaches perform the optimization by iteration of equation (5) in two different ways. It also indicates the problems or questions that would arise from their application. The following examples are not to be regarded as elaborated solutions. They should only serve the understanding, bring the problem closer and point out important criteria that must be met by a solution.
Mit sehr großer Wahrscheinlichkeit werden durch diese Iteration der acht Gleichungen mehrere verschiedene Parameter Pi bestimmt. Ferner besteht die Möglichkeit, dass zu einem Parameter Pi mehrere verschiedene Parameterwerte Pi errechnet werden. Wenn keine Lösung gefunden wurde: Welcher Parameter Pi würde das bestmögliche Ergebnis liefern um dem Sollbereich näher zu kommen?With very high probability, this iteration of the eight equations determines several different parameters P i . It is also possible for a number of different parameter values P i to be calculated for a parameter P i . If no solution was found: Which parameter P i would give the best possible result to come closer to the target range?
Da ein Parameter Pi nicht gleichzeitig zwei oder mehrere verschiedene Werte annehmen kann, ist eine Optimierung der Gleichungen unabhängig voneinander meist ungeeignet. Eine Lösung bestehend aus mehreren Parametern Pi ist unbrauchbar. Sie entspricht nicht der Optimierungsaufgabe, einen einzeigen geeigneten Parameter Pi und dessen Wert zu ermitteln, um ins Zielfenster zu gelangen. Es kann jedoch Situationen geben, bei welchen solch ein Vorgehen vorteilhaft ist. Dies muss jedoch im Einzelfall entschieden werden.Since a parameter P i can not simultaneously assume two or more different values, optimization of the equations independently of one another is usually unsuitable. A solution consisting of several parameters P i is useless. It does not correspond to the optimization task of determining an appropriate parameter P i and its value in order to reach the target window. However, there can be situations in which such an approach is advantageous. However, this must be decided on a case-by-case basis.
Die hierbei auftauchenden Fragen sind: Wenn mehrere Lösungen gefunden wurden: Welche ist die Beste? Wenn keine Lösung gefunden wurde: Welcher Parameter Pi würde das bestmögliche Ergebnis liefern um dem Sollbereich näher zu kommen?The questions that arise here are: If several solutions were found: Which is the best? If no solution was found: Which parameter P i would give the best possible result to come closer to the target range?
Eine Lösung bestehend aus mehreren Parametern Pi ist nun ausgeschlossen. Ebenfalls ist es auch nicht mehr möglich, zu einem Parameter Pi mehrere verschiedene Werte zu erhalten. Die Frage nach der besten Lösung kann jedoch auch hier nicht beantwortet werden.A solution consisting of several parameters P i is now excluded. It is also no longer possible to obtain several different values for a parameter P i . However, the question of the best solution can not be answered here.
Die Notwendigkeit nach der Suche der besten Lösung, veranschaulicht Fig. 5a. Beide Lösungen der Fig. 5a liegen im Sollbereich. Wie aus der Abbildung ersichtlicht ist, liegen die berechneten Einspritzmengen Q der Lösung 1 näher an den Grenzwerten, während die Lösung 2 nahe den Sollwerten ist. Da Berechnungen für gewöhnlich von der Praxis abweichen, ist es daher besser den ermittelten Parameter Pi der Lösung 2 entsprechend zu ändern, da hier die Wahrscheinlichkeit größer ist, mit den neuen Einspritzmengen Qi,neu tatsächlich in den Sollbereich zu gelangen.The need for finding the best solution is illustrated in Fig. 5a. Both solutions of Fig. 5a are in the desired range. As can be seen from the figure, the calculated injection quantities Q of the
Ebenfalls notwendig ist eine Suche nach dem bestmöglichen Ergebnis, wenn keine Lösung gefunden wurde. Auf diese Weise hat man eine erst Änderung ermittelt, die durchzuführen ist, um dem Sollbereich näher zu kommen. Eventuell bedarf es dann nur noch einer zweiten Parameteränderung Pi um in das gewünschte Zielfenster zu gelangen. Dies verdeutlicht Fig. 5b.Also necessary is a search for the best possible result if no solution was found. In this way, one has determined a first change to be made in order to come closer to the target range. Eventually it will only be necessary still a second parameter change P i to get into the desired target window. This is illustrated by FIG. 5b.
Der zur Bestimmung der besten Lösung verwendete Algorithmus basiert auf der Gaußschen Minimumbedingung. Die Gaußsche Minimumbedingung, auch "Methode der kleinsten Quadrate" genannt, wird in Ausgleichs- und Fehlerrechnungen verwendet.
Dieses Verfahren dient der Suche nach einer Approximationsfunktion y = f(x) zu mehreren Wertepaaren (xi, yi) mit i = 1, ..., n. Dabei werden die vertikalen Abweichungen vi (= Residuen, Approximationsfehler) der Werte yi zu den berechneten Funktionswerten f(xi) bestimmt. Mit der Forderung, dass die Summe Q der Quadrate der Abweichungen vi minimal sein muss, erhält man die bestmögliche Annäherung an die Wertepaare. (Mit Q sind hier keine Einspritzmengen gemeint.)This method is used to search for an approximation function y = f (x) to several pairs of values (x i , y i ) with i = 1, ..., n. Here, the vertical deviations v i (= residuals, approximation errors) of the values y i determined to the calculated function values f (x i ). With the requirement that the sum Q of the squares of the deviations v i must be minimal, one obtains the best possible approximation to the value pairs. (With Q here are meant no injection quantities.)
Bei geeigneter Wahl von f (z. B. Ausgleichspolynome, gebrochen rationale Ansatzfunktionen, usw.) werden so die Koeffizienten der Approximationsfunktion ermittelt. Durch Quadrieren der Residuen werden negative Beträge ausgeschlossen, die sich andernfalls bei der Summenbildung eventuell aufheben würden. Die Anforderungen an die Lösung der Optimierungsaufgabe werden von diesem Verfahren, auch Residuenverfahren genannt, erfüllt.Given a suitable choice of f (eg equalization polynomials, off-line rational functions, etc.), the coefficients of the approximation function are determined. Squaring the residuals eliminates negative amounts that might otherwise be removed from the summation. The requirements for the solution of the optimization task are met by this method, also called residual method.
Ausgehend von der Theorie der Gaußschen Minimumbedingung in Kombination mit dem Line-Search-Verfahren wird der Algorithmus in folgender Form gestaltet und die Gleichung (6) modifiziert:
- i: Parameter;
- j: Art der Einspritzung (j=1: Voreinspritzung VE, j=2: Haupteinspritzung HE);
- k: Prüfpunkt (k=1: LU, k=2: VU, k=3: VM, k=4: VO).
- i: parameters;
- j: type of injection (j = 1: pre-injection VE, j = 2: main injection HE);
- k: checkpoint (k = 1: LU, k = 2: VU, k = 3: VM, k = 4: VO).
Durch Variation der Parameterwerte Pi innerhalb ihrer zulässigen Grenzen erhält man nun nach Gleichung (4) alle möglichen Neuzustände
Mit der Forderung, dass das Residuum minimal sein muss, d. h. die Abweichungen am geringsten sind, ist die Wahrscheinlichkeit groß, eine mögliche Lösung des Problems zu erhalten. Es wird der optimale Parameterwert Pi ermittelt, bei dem das Mengenresiduum ri,ges minimal ist.With the requirement that the residual must be minimal, ie the deviations are the lowest, the probability of obtaining a possible solution to the problem is high. The optimum parameter value P i is determined in which the quantity residual r i, ges is minimal.
Um der Anforderung, den besten Parameter Pi zu ermitteln, gerecht zu werden, wird dieser Vorgang für alle Parameter Pi wiederholt. Aus der so berechneten Vielzahl an Residuen wird nun die Lösung mit dem kleinsten Residuum gesucht.In order to meet the requirement to determine the best parameter P i , this process is repeated for all parameters P i . From the thus calculated plurality of residuals, the solution with the smallest residual is now searched.
Eine mögliche Lösung der Optimierungsaufgabe ist dann gefunden, wenn jetzt noch die zugehörigen, berechneten Einspritzmengen Qj,k innerhalb des zulässigen Wertebereichs des Sollzustands liegen:
Ist dies nicht der Fall, ist automatisch die bestmögliche Änderung ermittelt worden, die durchzuführen ist, um in die Nähe des Zielfensters zu gelangen. Die Änderung weiterer Parameter Pi ist jetzt notwendig um die Pumpe P in den Sollbereich zu bringen.If this is not the case, the best possible change has been automatically determined, which is to be carried out in order to get close to the target window. The change of further parameters P i is now necessary to bring the pump P in the target range.
Durch die Variation eines Parameters Pi verändert sich auch die Charakteristik der Einspritzmengenverläufe, also die Lage der einzelnen Einspritzmengen zueinander, was in Fig. 6 dargestellt ist.The variation of a parameter P i also changes the characteristic of the injection quantity profiles, that is to say the position of the individual injection quantities relative to one another, which is illustrated in FIG.
Daher ist es jetzt nicht möglich, das nächste kleinste Residuum der ersten Berechnung für eine zweite Änderung zu verwenden. Es ist also ein weiterer Berechnungsgang notwendig, bei dem die berechneten, neuen Einspritzmengen Q der vorherigen Berechnung herangezogen werden. Dieser Vorgang ist so oft zu wiederholen, bis das gewünschte Ziel erreicht ist.Therefore, it is now not possible to use the next smallest residual of the first calculation for a second change. Thus, another calculation process is necessary in which the calculated, new injection quantities Q of the previous calculation are used. This process should be repeated until the desired goal is achieved.
Die weiteren Änderungen sind jedoch nicht ganz korrekt. Bei den Simulationen (z. B. 1D-Simulation) bzw. Versuchen (z. B. hydraulische Versuche) für die Zusammenstellung der Einflussfunktionen Qi auf die Einspritzmengen Q wurde immer nur ein Parameter Pi variiert, während die anderen auf Nennmaß konstant gehalten wurden. Diese Daten werden für die Berechnung verwendet. Nach der ersten Parameteränderung verlieren also die Daten der anderen Einflussgrößen Pi ihre Gültigkeit. Sind mehrere Änderungen zum Erreichen des Zielfensters notwendig, müsste nach dem erste Line-Search der Gradient mit den Daten der aktuellen Position im skalaren Feld neu berechnet werden, um so erneut den Weg des steilsten Abstiegs zu erhalten. Diese Vorgehensweise wäre mathematisch korrekt, kann aber hier nicht durchgeführt werden, da die Funktion des Gütefunktionals in Abhängigkeit von allen Einflussgrößen Pi unbekannt ist.The other changes are not entirely correct. In the simulations (eg 1D simulation) or tests (eg hydraulic tests) for the compilation of the influence functions Q i on the injection quantities Q, only one parameter P i was varied at a time while the others were kept constant at nominal size were. These data are used for the calculation. After the first parameter change, therefore, the data of the other influencing variables P i lose their validity. If several changes are necessary to reach the target window, after the first line search, the gradient would have to be recalculated with the data of the current position in the scalar field in order to once again find the path of the steepest descent. This procedure would be mathematically correct, but can not be carried out here since the function of the quality function function is unknown as a function of all influencing variables P i .
Diesem Problem kann dadurch begegnet werden, indem Einflussfunktionen Pi der einzelnen Einspritzmengen Q in Abhängigkeit von allen Einflussgrößen Pi aufgestellt werden. Die entsprechenden Einflussfunktionen Qi können z. B. mit Hilfe der Monte-Carlo-Simulation bestimmt werden. Der Fehler, der sich nach einer Änderung aus einer erneuten Anwendung des Line-Search ergibt ist damit beseitigt. Bei der Monte-Carlo-Simulation werden Pumpenparameter Pi statistisch simuliert, wobei hierbei Einflussfunktionen Qi aufgestellt werden, die alle anderen Pumpenparameter Pi berücksichtigen.This problem can be counteracted by establishing influence functions P i of the individual injection quantities Q as a function of all influencing variables P i . The corresponding influence functions Q i can, for. B. be determined using the Monte Carlo simulation. The mistake that is after a change from a renewed application of the line-search results is eliminated. In the Monte Carlo simulation, pump parameters P i are simulated statistically, whereby influence functions Q i are set up which take into account all other pump parameters P i .
Generell findet eine Quantifizierung der Einflussgrößen Pi in Form von Einflussfunktionen Qi derart statt, dass Versuche und Simulationen miteinander abgeglichen werden, um für das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässige Ergebnisse zu bekommen. Dies kann z. B. durch Fertigungsanalysen, Vorversuche, Versuche und/oder Simulationen, insbesondere der eben erwähnten Monte-Carlo-Simulation, sowie durch 1D- und 2D-Simulationen erfolgen. Insbesondere Fertigungsanalysen eignen sich sehr gut zur Aufstellung entsprechender Einflussfunktionen Qi, wodurch der Herstellungsprozess der Pumpen P sehr gut mathematisch abgebildet werden kann und entsprechende Einflussfunktionen Qi aufstellbar sind, die mittels des Rekursionsverfahrens einerseits optimierbar sind und andererseits aufgrund der Ergebnisse aus der Rekursion entsprechende Eingriffe in der Fertigung getätigt werden können, um aufgrund dieser Erkenntnisse die Erstausbringung der Pumpen P zu erhöhen.In general, a quantification of the influencing variables P i takes place in the form of influencing functions Q i such that tests and simulations are compared with one another in order to obtain reliable results for the method according to the invention. This can be z. Example by manufacturing analyzes, preliminary tests, experiments and / or simulations, in particular the Monte Carlo simulation just mentioned, as well as 1D and 2D simulations done. In particular, production analyzes are very well suited to the establishment of appropriate influence functions Q i , whereby the manufacturing process of the pump P can be mapped very well mathematically and appropriate influence functions Q i can be set up, which are on the one hand optimized by the recursion method and on the other hand due to the results of the recursion appropriate interventions can be made in the production in order to increase the initial output of the pump P based on these findings.
Ferner sind nur die gemessenen Einspritzmengen-Istwerte Qj,k der Pumpen P bekannt, nicht aber die Istwerte der Parameter Pi selbst. Die Optimierung der Pumpen P kann also nur anhand der gemessenen Mengen Qist erfolgen. Daher wird angenommen, dass der Parameterwert Pi in der Realität im Idealfall genau das Nennmaß hat. Die Mengenabweichungen Q nach Gleichung (4) werden also zwischen dem Parameter-Nennwert und dem aktuellen Parameterwert berechnet, der sich aus dem Durchlaufen der Programmschleife ergibt. Um hierfür noch genauerer Ergebnisse erzielen zu können, kann beispielsweise im Fehlerkatalog anstelle des Parameternennmaßes auch ein Wert hinterlegt werden, der durch Fertigungsanalysen (z. B. Gaußverteilung) in Erfahrung gebracht wurde. Sind andererseits die Istwerte der Parameter Pi bekannt so ist es selbstverständlich möglich diese statt deren Nennwerten beim erfindungsgemäßen Verfahren anzuwenden.Furthermore, only the measured actual injection quantity values Q j, k of the pumps P are known, but not the actual values of the parameters P i themselves. The optimization of the pumps P can therefore take place only on the basis of the measured quantities Q ist . Therefore, it is assumed that in the ideal case, the parameter value P i ideally has exactly the nominal size. The quantity deviations Q according to equation (4) are thus calculated between the nominal value of the parameter and the current parameter value, which results from the execution of the program loop. In order to be able to achieve even more accurate results for this purpose, for example, in the error catalog, instead of the parameter nominal dimension, a value can also be stored which has been learned through production analyzes (eg Gaussian distribution). On the other hand, are the actual values of Parameter P i is known so it is of course possible to use this instead of their nominal values in the inventive method.
Im Folgenden wird eine softwaretechnische Umsetzung des oben beschriebenen Rekursionsverfahrens erläutert. Diese softwaretechnische Umsetzung ist beispielhaft und die Erfindung soll nicht darauf beschränkt sein.In the following, a software implementation of the recursion method described above will be explained. This software implementation is exemplary and the invention should not be limited thereto.
Bevorzugt wird der in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Fehlerkatalog in einem bestimmten Format in einer EXCEL-Tabelle abgelegt, auf welches ein MATLAB-Programm zugreift. Ferner greift das MATLAB-Programm auf die Simulations- und Versuchsdaten der Einflussfunktionen Qi zu, wobei diese Daten bevorzugt in einem txt-Format vorliegen. Ferner greift das MATLAB-Programm auf eine Datei zu, in welcher die Sollwerte Qsoll und Toleranzbereiche QGrenzen der Einspritzmengen Q abgelegt sind. Bevorzugt liegt diese Datei ebenfalls im txt-Format vor. Dadurch, dass das Programm gesondert auf diese Datei mit den Sollwerten Qsoll und Toleranzbereichen QGrenzen zugreift ist eine einfache Änderung bzw. Anpassung j, k der Prüfpunkte bzw. Einspritzmengen Q, z. B. für eine Nacheinspritzung, gewährleistet.Preferably, the error catalog exemplified in FIG. 1 is stored in a specific format in an EXCEL table, which is accessed by a MATLAB program. Furthermore, the MATLAB program accesses the simulation and experimental data of the influence functions Q i , these data preferably being in a txt format. Furthermore, the MATLAB program accesses a file in which the target values and tolerance ranges Q to Q limits of the injection quantities Q are stored. Preferably, this file is also available in txt format. Due to the fact that the program separately accesses this file with the setpoint values Q soll and tolerance ranges Q limits , a simple change or adaptation j, k of the checkpoints or injection quantities Q, z. B. for a post injection, guaranteed.
Der in der EXCEL-Tabelle abgelegte Fehlerkatalog ist in Fig. 1 dargestellt. Hierbei besitzt jede Einflussgröße Pi eine eigene Nummer. Die Einteilung der Kenngrößen im Fehlerkatalog entspricht der Tabelle 2 (s. o.).The error catalog stored in the EXCEL table is shown in FIG. In this case, each influencing variable P i has its own number. The classification of the parameters in the error catalog corresponds to Table 2 (see above).
Diese Einteilung ermöglicht eine ständige Ergänzung mit eventuell neu auftretenden Einflussparametern Pi zu einem bestimmten Bereich. Der Fehlerkatalog enthält zu jedem Parameter Pi das Nennmaß Pi,nenn und dessen Gültigkeitsbereich Pi,min bis Pi,max, in dem er variiert werden darf. Dieser Gültigkeitsbereich ist durch seine Fertigungstoleranz, seine räumliche Gegebenheit, oder eine andere physikalische Größe definiert. Allerdings ist nicht jede Kenngröße für eine Änderung geeignet. Feste Prozessparameter üben zwar einen Einfluss auf die Einspritzmenge Q aus, können aber nicht im Rahmen einer Rekursion geändert werden, da sie in einem direkten Zusammenhang mit der Pumpe P stehen. Daher gibt die Spalte REK an, ob das Programm die Einflussgröße zur Bestimmung der Rekursion verwenden soll, oder nicht. Sie hat jedoch für eine separat von einer Rekursion durchzuführende Einflussanalyse keine Bedeutung, da hier alle Kenngrößen berücksichtigt werden. Die Spalte Schrittweite ΔP definiert die Auflösung des Parameterwerts Pi innerhalb seines Variationsbereichs für die spätere Berechnung.This classification allows a constant supplementation with possibly newly occurring influencing parameters P i for a certain range. The error catalog contains for each parameter P i the nominal dimension P i, nenn and its validity range P i, min to P i, max , in which it may be varied. This scope is defined by its manufacturing tolerance, its spatial condition, or some other physical quantity. However, not every parameter is for a change suitable. Although fixed process parameters have an influence on the injection quantity Q, they can not be changed within the scope of a recursion since they are directly related to the pump P. Therefore, the REK column indicates whether or not the program should use the influence quantity to determine the recursion. However, it has no significance for an influence analysis to be carried out separately from a recursion since all parameters are taken into account here. The column step size ΔP defines the resolution of the parameter value P i within its range of variation for the later calculation.
Zu jedem Parameter Pi ist auch eine Priorität angegeben. Die Vergabe der Prioritäten nach der Größe des Einflusses auf eine Einspritzmengenveränderung ΔQ ist in Tabelle 3 dargestellt (s. o.). Sie hat aber keinen Einfluss auf den Programmablauf. Sie soll dem Anwender nur einen schnellen Überblick über die Wichtigkeit des jeweiligen Parameters Pi verschaffen. Genau so verhält es sich auch mit den Angaben zum Musterstand und zur Auswertung der Versuchs- bzw. Simulationsergebnisse (s. Fig. 1 rechts). Falls der Anwender eine Auswertung über die Einspritzverläufe Qi über einem bestimmten Parameter Pi einsehen will, findet er hier gleich die Bezeichnung des zugehörigen Berichts. Die Aktualität der Daten ist mit der Angabe des Musterstandes schnell ersichtlich. Bei mehreren Anwendern ist es sinnvoll diese Datei nur schreibgeschützt anzuzeigen.For each parameter P i is also given a priority. The assignment of the priorities according to the size of the influence on an injection amount change ΔQ is shown in Table 3 (see above). But it has no influence on the program flow. It is intended to give the user only a quick overview of the importance of the respective parameter P i . Exactly the same applies to the information on the sample status and the evaluation of the test and simulation results (see Fig. 1, right). If the user wants to see an evaluation of the injection curves Q i over a certain parameter P i , he will find the name of the corresponding report here. The timeliness of the data is quickly apparent with the indication of the sample status. With several users it makes sense to display this file in read-only mode.
Folgende Daten werden aus der EXCEL-Tabelle "Fehlerkatalog" importiert:
- Parameternummer Pi
- Bezeichnung
- Nennmaß Pi,nenn
- Einheit
- oberes Abmaß Pi,max
- unteres Abmaß Pi,min
- REK (Indikator für Berechnungsart Rekursion)
- Schrittweite ΔP, Pi,step
- Parameter number P i
- description
- Nominal dimension P i, denote
- unit
- upper dimension P i, max
- lower dimension P i, min
- REK (indicator for calculation type recursion)
- Step size ΔP, P i, step
Probleme beim Importieren der Daten ergeben sich, wenn in der EXCEL-Datei einzelne Zellen mit einer zu MATLAB inkompatiblen Schriftart wie "Symbol" formatiert sind. Dieser Zeichensatz ist von MATLAB nicht lesbar. Soll also eine Zelle beispielsweise den griechischen Buchstaben "Δ" enthalten, so ist dieser aus der Symbolpalette einzufügen. Diese Zeichencodierung bereitet keine Probleme.Problems with importing data arise when individual cells in the EXCEL file are formatted with a font incompatible with MATLAB, such as "Symbol". This character set is not readable by MATLAB. If, for example, a cell contains the Greek letter "Δ", it must be inserted from the symbol palette. This character encoding presents no problems.
Eine Verknüpfung der EXCEL-Fehlerkatalog Tabelle mit dem MATLAB-Programm ist sinnvoll, da nur eine Datenbank der Einflussgrößen Pi zu pflegen und somit die Aktualität der Daten in jedem Fall gewährleistet ist.It is useful to link the EXCEL error catalog table with the MATLAB program, since only one database is to be maintained for the influencing variables P i and thus the actuality of the data is ensured in every case.
Die Verwendung einer EXCEL-Tabelle ist aus folgenden Gründen vorteilhaft. Für die Pflege, Erweiterung und Einsicht der Datenbank sind keine MATLAB Kenntnisse erforderlich. Mit dem Tabellenkalkulationsprogramm EXCEL kann nahezu jedermann umgeben. EXCEL ermöglicht eine unkomplizierte, übersichtliche und saubere Darstellung in Tabellenformat mit Filter- und Suchfunktionen zum schnellen Auffinden bestimmter Daten. Die Datenbank ist eine eigenständige Datei und kann somit unabhängig von MATLAB geöffnet werden.The use of an EXCEL table is advantageous for the following reasons. Maintaining, extending and viewing the database does not require MATLAB knowledge. Virtually anyone can surround it with the EXCEL spreadsheet program. EXCEL enables a straightforward, clear and clean presentation in tabular format with filter and search functions to quickly find specific data. The database is a stand-alone file and can therefore be opened independently of MATLAB.
Das Programm liest ferner die Simulations- und Versuchsdaten zu jeder Einflussgröße Pi aus einem Protokoll ein. Sie werden für die Berechnung verwendet. Die Datei sollte in einem txt-Format vorliegen und folgendem Aufbau gerecht werden, um Fehler zu vermeiden:
In der ersten Zeile befinden sich die Parameterwerte Pi bei denen die Messung bzw. Simulation erfolgt ist. Die dabei gewählte Schrittweite Pi,step der Parametervariation bestimmt somit die Anzahl der Messreihen (= Spaltenanzahl) und kann beliebig gewählt werden - sie sollte keinen Einfluss auf die Funktionalität der Software. In den darauf folgenden acht Zeilen sind die zugehörigen Einspritzmengen Qi der vier Prüfpunkte der Vor- VE und Haupteinspritzung HE anzugeben. Zwischen den einzelnen Werten sind bevorzugt Leerzeichen bzw. Tabstopps einzufügen, um Einlesefehler zu vermeiden.The first line contains the parameter values P i at which the measurement or simulation has taken place. The selected step size P i, step of the parameter variation thus determines the number of measurement series (= number of columns) and can be chosen arbitrarily - it should have no influence on the functionality of the software. In the following eight lines, the corresponding injection quantities Q i of the four test points of the pre-VE and main injection HE are to be specified. Spaces or tabs should preferably be inserted between the individual values in order to avoid read errors.
Die Simulations- und Versuchsdaten werden zur Bestimmung der Mengenänderungen nach Gleichung (2) benötigt.The simulation and experimental data are needed to determine the quantity changes according to equation (2).
Ferner liest das Programm die Sollwerte Qsoll und Toleranzbereiche QGrenzen der Einspritzmengen Q ein. Diese Werte sind in einer Datei hinterlegt und werden bei jedem Programmstart eingelesen. Für die Berechnung werden immer die aktuell gespeicherten Daten verwendet. Die entsprechenden Werte der Datei finden sich in Tabelle 1 (s. o.).The program also reads the target values and tolerance ranges Q to Q limits of the injection quantities Q a. These values are stored in a file and are read in each time the program is started. The calculation always uses the currently stored data. The corresponding values of the file can be found in Table 1 (see above).
Die Rekursionssoftware kann z. B. die Durchführung zweier Berechnungsarten gestattetn:
- Rekursion (= Optimierung) der Einspritzmenge Q der Pumpe P durch Änderung geeigneter Einflussgrößen Pi, oder
- Einflussanalyse unter Einbeziehung aller Parameter Pi, die einen Einfluss auf die Einspritzmengen Q ausüben.
- Recursion (= optimization) of the injection quantity Q of the pump P by changing suitable parameters P i , or
- Influence analysis taking into account all parameters P i , which have an influence on the injection quantities Q.
Bei der Berechnungsart Rekursion erfolgt eine Optimierung der Einspritzmengen Q durch Änderung geeigneter Kenngrößen. Die Parameter Pi werden dabei so bestimmt, dass sich die neu berechneten Mengen innerhalb des gewählten Toleranzbereichs (eins oder zwei) befinden. Die Einspritzmengen Q der lieferbaren Pumpen P müssen sich innerhalb der ersten Toleranzgrenzen befinden. Für die Berechnung werden hier nur die Parameter Pi herangezogen, die im Fehlerkatalog in der Spalte REK mit einem "x" versehen sind. Die ermittelten Einflussgrößen Pi sind dann um den angegebenen Parameterwert zu ändern.With the calculation method recursion, the injection quantities Q are optimized by changing suitable parameters. The parameters P i are determined in such a way that the newly calculated quantities are within the selected tolerance range (one or two). The injection quantities Q of the deliverable pumps P must be within the first tolerance limits. For the calculation here only the parameters P i are used, which are provided in the error catalog in the column REK with an "x". The determined influencing variables P i are then to be changed by the specified parameter value.
Bei der Einflussanalyse werden alle im Fehlerkatalog enthaltenen Parameter Pi verwendet. Die hier ermittelten Ergebnisse können somit von denen der Rekursionsberechnung abweichen. Diese Ursachsenforschung ermöglicht die Identifikation der Kenngröße, die für die Abweichung zu einem Sollwert verantwortlich ist. Bei mehrmaligem Auftreten dieses Parameters Pi an verschiedenen Pumpen P, ist diese Fehlerquelle im Prozess zu eliminieren. Der Parameter Pi ist dann um den Wert zu ändern, der sich aus dem Mittelwert aller Berechnungen zur Einflussanalyse ergibt.In the influence analysis all parameters P i contained in the error catalog are used. The results determined here can therefore differ from those of the recursion calculation. This Ursachsen research allows the identification of the characteristic that is responsible for the deviation to a setpoint. If this parameter P i occurs several times on different pumps P, this source of error must be eliminated in the process. The parameter P i is then to be changed by the value resulting from the average of all influence analysis calculations.
Die vom Programm zu importierenden Simulations- und Versuchsdaten stellen oft nur wenige Wertepaare aus dem gesamten Variationsbereich einer Einflussgröße Pi dar. Beispielsweise wurde das Dämpfungsspiel nur mit einer Auflösung von 2 µm simuliert (vgl. Fig. 2a und 2b). Die Programmschleife zur Bestimmung der neuen Einspritzmengen Q muss aber in viel kleineren Schrittweiten rechnen, um brauchbare Ergebnisse zu liefern. Daher ist es notwendig, mit den bekannten Wertepaaren geeignete Näherungsfunktionen zu ermitteln, die die Einspritzmengen Q in Abhängigkeit vom Parameterwert Pi möglichst genau beschreiben. Mit diesem Approximationen lassen sich dann auch Einspritzmengen Q zwischen zwei gemessenen Wertepaaren berechnen.The simulation and experimental data to be imported by the program often represent only a few value pairs from the entire range of variation of an influencing variable P i . For example, the damping clearance was simulated only with a resolution of 2 μm (compare FIGS. 2 a and 2 b). However, the program loop for determining the new injection quantities Q has to calculate in much smaller increments in order to provide useful results. Therefore, it is necessary to use the known value pairs to determine suitable approximation functions which describe the injection quantities Q as precisely as possible in dependence on the parameter value P i . With this approximation can be then also calculate injection quantities Q between two measured value pairs.
MATLAB bietet für eine solche Approximation verschiedene vorgefertigte Befehle an. So ist z. B. eine Polynomregression möglich, wobei die Ausgleichspolynome leicht zu differenzieren und zu integrieren sind. Mittels solchen Ausgleichspolynomen können einige Parameter Pi der Pumpe P sehr gut approximiert werden. Dies sind z. B. die Parameter P400 und P401, (Dämpfungsspiel und Dämpfungsvorhub im Fuß) und der Parameter P600 (Düsenöffnungsdruck an der Düse). Nachteilig bei Polynomen höherer Ordnung ist allerdings ihre Neigung zum Schwingen, was diese zur Glättung von Wertepaaren mit asymptotischem Verhalten ungeeignet macht. Hierfür eignen sich eher gebrochen rationale Ansatzfunktionen. Für Approximation mit Polynomregression der Parameter P400 und P401 eignet sich ein Polynom vierter Ordnung, wohingegen sich für die Approximation mit Polynomregression der Einflussgröße P600 ein Polynom ersten Grads eignet.MATLAB offers several predefined commands for such an approximation. So z. For example, a polynomial regression is possible, the equalization polynomials being easy to differentiate and integrate. By means of such compensation polynomials, some parameters P i of the pump P can be very well approximated. These are z. For example, parameters P400 and P401, (damping clearance and damping advance in the foot) and parameter P600 (nozzle opening pressure at the nozzle). A disadvantage of higher-order polynomials, however, is their tendency to oscillate, which makes them unsuitable for smoothing pairs of values with asymptotic behavior. Broken rational approach functions are more suitable for this. For polynomial regression approximation of the parameters P400 and P401, a fourth-order polynomial is suitable, whereas for polynomial regression approximation of the influence variable P600, a polynomial of the first degree is suitable.
Ferner eignen sich Interpolationsverfahren, um Werte zwischen zwei gemessenen Wertepaaren zu bestimmen. Insbesondere Funktionen mit asymptotischem Verhalten lassen sich in ihren a-symptotischen Bereichen realitätsnaher abbilden als mit Ausgleichspolynomen. Dies gilt insbesondere für die lineare Interpolation. Eine andere Möglichkeit der Interpolation ist die kubische Spline-Interpolation, die einen glatten harmonischen Kurvenverlauf ermöglicht. Dieser wird umso genauer, je mehr Interpolationsstellen zur Verfügung stehen. Ein weiterer Unterschied zur Polynomregression ist, dass hier alle Messpunkte erreicht werden. Die kubische Spline-Interpolation ermöglicht, das stückweise Zusammensetzen einzelner Polynomfunktionen, die jeweils zwischen zwei Schnittstellen gebildet werden. Durch die Anwendung der kubischen Spline-Interpolation ergibt sich ebenfalls wieder das Problem ungewollter Schwingungen zwischen zwei Wertepaaren; jedoch ergaben Untersuchungen an mehreren Einflussgrößen, dass die Interpolationsfehler bei der Berechnung kubischer Spline-Funktionen sehr viel geringer sind, als die der Polynomregression. Daher ist die Anwendung einer kubischen Spline-Interpolation für den Kraftstoffinjektor bevorzugt.Furthermore, interpolation methods are suitable for determining values between two measured value pairs. In particular, functions with asymptotic behavior can be modeled more realistically in their a-symptomatic areas than with equalization polynomials. This is especially true for linear interpolation. Another possibility of interpolation is the cubic spline interpolation, which allows a smooth harmonic curve. This becomes more accurate the more interpolation points are available. Another difference to the polynomial regression is that all measurement points are reached here. The cubic spline interpolation allows the piecemeal assembly of individual polynomial functions, each formed between two interfaces. The application of the cubic spline interpolation again results in the problem of unwanted oscillations between two value pairs; however, studies on several predictors revealed that the interpolation errors in the calculation of cubic spline functions are much smaller than those of polynomial regression. Therefore, the application of cubic spline interpolation is preferred for the fuel injector.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Programms, dass das Rekursionsverfahren in drei Schleifen 1 bis 3 umsetzt.FIG. 7 shows a flowchart of the program according to the invention, which converts the recursion method into three
Zu Beginn lädt das Programm den realen Output Qist (gemessene Einspritzmengen) der Pumpe P bzw. fordert einen Benutzer auf die entsprechende(n) Größe(n) einzugeben. Ferner lädt das Programm die entsprechenden Soll-Outputs Qsoll und den Sollbereich QGrenzen des Outputs Q. Darüber hinaus lädt das Programm, wie oben beschrieben, die relevanten Daten aus dem "Fehlerkatalog" und ordnet der Variable Qnenn, die einen gewünschten Output (Nennoutput) der Pumpe P repräsentiert, den, bevorzugt gemessenen Istwert, Qist der Pumpe P zu.Initially, the program loads the real output Q is (measured injection quantities) of the pump P or asks a user to enter the appropriate size (s). Furthermore, the program loads the corresponding target outputs Q soll and the target range Q limits of the output Q. In addition, as described above, the program loads the relevant data from the "error catalog" and assigns the variable Q nenn , which produces a desired output ( Nominal output) of the pump P, the, preferably measured actual value, Q is the pump P to.
Für den ersten Durchlauf gelangt das Programm direkt zur inneren Schleife 1 des Flussdiagramms. In der inneren Schleife 1 werden die Werte des Parameters Pi selbst, vom unteren Abmaß Pi,min bis zum oberen Abmaß Pi,max in bestimmten Schrittweiten ΔPi (=Pi,step) verändert. Die hierzu erforderlichen Daten sind bereits aus dem Fehlerkatalog geladen worden. Um die Gleichung (4) im Programm besser handhaben zu können, wurde sie wie folgt umgestellt:
Hier werden die Mengenänderungen ΔQi,j,k aus Gleichung (8) mittels Spline-Interpolation aus den Verläufen der Einspritzmengen Qi,j,k über dem jeweiligen Parameter Pi ermittelt.Here, the quantity changes ΔQ i, j, k from equation (8) are determined by means of spline interpolation from the curves of the injection quantities Q i, j, k above the respective parameter P i .
Wie bereits erwähnt, sind nur die gemessenen Einspritzmengen-Istwerte Qist der Pumpen P bekannt, nicht aber die Istwerte der Parameter Pi selbst. Daher wird angenommen, dass der Parameterwert Pi genau das Nennmaß Pi,nenn hat. Mit der Gleichung (8) wird dies berücksichtigt, da hier Mengenabweichungen vom Parameter-Nennwert Pi,nenn ermittelt werden. Diese Annahme bewirkt also ein Anheben bzw. Absenken der ermittelten Einspritzmengenverläufe Q aus Simulation und Versuch um den Differenzbetrag zu den Mengen-Istwerten Qist. Berechnet werden aber nur die Mengenänderungen zwischen dem Parameter-Nennwert Pi,nenn und dem aktuellen Parameterwert Pi, der sich aus dem Durchlaufen der ersten Schleife 1 ergibt. Dies ist in Fig. 8 dargestellt.As already mentioned, only the measured actual injection quantity values Q ist of the pumps P are known, but not the actual values of the parameters P i themselves. Therefore, it is assumed that the parameter value P i has exactly the nominal value P i, nenn . With the equation (8) this is taken into account, since here quantity deviations from the nominal value P i, nenn are determined. This assumption thus causes a raising or lowering of the determined injection quantity curves Q from simulation and attempt by the difference amount to the quantity actual values Q ist . However, only the quantity changes between the nominal parameter value P i, den and the current parameter value P i resulting from the passage through the
Die Berechnung der Gleichung (7) erfolgt nun in Matrizenform. In den Spalten befinden sich die Vor- VE und Haupteinspritzmengen HE zu den jeweiligen Betriebspunkten. Die Zeilenanzahl wird durch die Anzahl der Durchläufe der ersten Programmschleife 1 bestimmt, die sich aus der Schrittweite und der Größe des Variationsbereichs ergibt.
Alle Einspritzmengen Q zu jeder Parameteränderung ΔPi stehen in der Matrix in einer separaten Zeile. Parallel dazu erfolgt die Bestimmung der Residuen ri,ges in einer weitren Matrix. Sie enthält zu jedem Parameterwert Pi das Residuum ri,ges mit den zugehörigen Einspritzmengen.All injection quantities Q for each parameter change ΔP i are in a separate row in the matrix. At the same time, the determination of the residuals r i, ges takes place in a wider matrix. For each parameter value P i, it contains the residual r i, ges with the associated injection quantities.
Die mittlere Schleife 2 ermöglicht die Berechnung aller im Fehlerkatalog vorhandenen Einflussgrößen Pi. Ist ein Parameter Pi bereits geändert worden, wird er im neuen Berechnungsgang übersprungen. Nachdem die Berechnung der inneren Schleife 1 abgeschlossen ist, wird aus der Matrix aller ermittelten Residuen ri,min die kleinste Abweichung min (ri,ges) herausgesucht. Diese Zeile der Matrix wird dann in einer neuen Matrix für mögliche Ergebnisse gespeichert. Damit ist aber noch nicht gesagt, dass diese Lösung Einspritzmengen Q innerhalb des Sollbereichs QGrenzen liefert. Sie stellt zu dem aktuellen Parameter Pi lediglich die bestmögliche Näherung an den Sollwert Qsoll dar. Dieser Vorgang wird nun für alle Einflussgrößen Pi wiederholt. Man erhält so zu jedem Parameter Pi die bestmögliche Änderung, die in dieser Matrix hinterlegt wird.The
In der äußeren Schleife 3 wird die Anzahl der vorzunehmenden Änderungen bestimmt. Nachdem die Berechnung für alle Parameter Pi erfolgt ist, wird aus der Matrix "Ergebnisse", der Parameter Pi mit dem kleinsten Mengenresiduum ri,min,alle = min (ri,min) ermittelt. Er verkörpert die bestmögliche Näherung an den Sollwert und wird daher in der Matrix für durchzuführende Änderungen gespeichert. Jetzt erst findet der Soll-/IstwertVergleich statt. Befinden sich die berechneten Einspritzmengen Q zu dem Parameter Pi innerhalb des Sollbereichs QGrenzen, wird die Schleife verlassen. Ist dies nicht der Fall, werden die durch die Änderungen bestimmten Mengen für einen neuen Berechnungsgang verwendet. Die Schleife wird so lange durchlaufen, bis alle Einspritzmengen im Sollbereich liegen. Anschließend werden die dafür notwendigen Änderungen von der Software ausgegeben.In the
Beispielsweise eignet sich der Parameter P400 generell zur Erhöhung, oder Verringerung aller Einspritzmengen.For example, parameter P400 is generally suitable for increasing or decreasing all injection quantities.
Das entwickelte Verfahren gestattet eine effektive Rekursion von komplizierten Bauteilen i, die eine Vielzahl von Forderungen erfüllen müssen. Mit dem Verfahren ist es möglich, eine hohe Zweitausbringung in der Fertigung zu gewährleisten. Sie stellt die Basis für eine Gleichstellung der Pumpen P bezüglich ihrer Mengen dar. Für die Anwendung in der Praxis sind Messdaten zu den Einflussgrößen wichtig. Das Verfahren kann nur zuverlässige Aussagen treffen, wenn die Aktualität der verwendeten Daten gegeben ist. Die Änderung eines Parameters Pi im Prozess erfordert eine Aktualisierung der Daten zu den anderen Einflussgrößen.The developed method allows effective recursion of complicated components i which have to meet a variety of requirements. The method makes it possible to ensure a high second application in the production. It represents the basis for equalization of the pumps P with regard to their quantities. For practical application, measurement data on the influencing variables are important. The method can only make reliable statements if the timeliness of the data used is given. The change of a parameter P i in the process requires an update of the data to the other factors.
Das Verfahren ist in diesem Ausführungsbeispiel für die Optimierung der Vor- und Haupteinspritzmengen ausgelegt. Selbstverständlich ist auch die Integration der Nacheinspritzmengen.The method is designed in this embodiment for the optimization of the pilot and main injection quantities. Of course, the integration of Nacheinspritzmengen.
Das Verfahren dient aber nicht nur der Bestimmung der Rekursion, sondern gestattet auch, unter Einbeziehung aller ermittelten Einflussgrößen (einschließlich fester Prozessparameter), eine Ursachenforschung zu betreiben - die Frage: "Welcher Parameter Pi ist für die gemessenen Mengenabweichungen ΔQ zum Sollwert verantwortlich?", kann nun gelöst werden. Das kann nur der Parameter Pi mit dem geringsten Mengenresiduum ri,min,alle sein. Natürlich kann diese Frage nicht mit der Berechnung einer Pumpe P repräsentativ beantwortet werden. Zu viele Einflussgrößen Pi könnten das Ergebnis verfälschen. Erst die Durchführung von Einflussanalysen, insbesondere in der Serienfertigung, an mehreren Pumpen P ermöglicht, aufgrund auftretender Häufigkeiten, die Beantwortung dieser Frage. Werden dann diese ermittelten Fehlerquellen im Prozess eliminiert, ist man dem Sollwert Qsoll automatisch näher gerückt. Eine fortwährende Optimierung garantiert somit eine stetige Verbesserung der Pumpen P und damit verbunden eine Verringerung der Nacharbeit und des Ausschusses.However, the method is not only used to determine the recursion, but also allows, with the involvement of all determined factors (including fixed process parameters) to conduct a cause research - the question: "Which parameter P i is responsible for the measured quantity deviations ΔQ to the setpoint?" , can now be solved. This can only be the parameter P i with the least amount residual r i, min, all . Of course, this question can not be answered representatively with the calculation of a pump P. Too many influencing factors P i could falsify the result. Only the performance of influence analyzes, in particular in series production, on several pumps P makes it possible to answer this question on the basis of occurring frequencies. If then these determined sources of error are eliminated in the process, the setpoint Q is automatically brought closer. Continuous optimization thus guarantees a constant improvement of the pumps P and thus a reduction of the rework and the rejects.
Dieses Verfahren kann selbstverständlich für sämtliche Anwendungsgebiete verwendet werden, in welchen es gilt, eine von mehreren Parametern abhängige Größe (Output) zu optimieren bzw. Einflussanalysen zur Fehlersuche durchzuführen.Of course, this method can be used for all fields of application in which it is necessary to optimize a variable dependent on several parameters (output) or to carry out influence analyzes for troubleshooting.
Claims (29)
die Quantifizierung der Einwirkung der Einflussgröße [Pi] auf den Nennoutput [Qnenn] der Baugruppe [P] in Form einer Einflussfunktion, insbesondere in Form einer mathematischen Einflussfunktion [Qi=f(Pi)], erfolgt.The method of claim 1, wherein in step a2) of the method
the quantification of the influence of the influencing variable [P i ] on the nominal output [Q nenn ] of the assembly [P] takes place in the form of an influence function, in particular in the form of a mathematical influence function [Q i = f (P i )].
ein Bauteil [i] mit derjenigen technischen Funktion in die Baugruppe [P] eingebaut wird, das die geringste Abweichung vom Nennoutput [Qnenn] in der Baugruppe [P] ergeben hat.Method according to one of claims 1 to 3, wherein in step h) of the method
a component [i] to that technical feature in the assembly [P] is incorporated, which has the least deviation from the nominal output [Q nom] in the assembly [P] yield.
die Quantifizierung der Einflussgrößen [Pi] durch Fertigungsanalysen, Vorversuche, Versuche und/oder Simulationen, insbesondere Monte-Carlo-, 1D- und 2D-Simulationen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 9, wherein in step a2) of the method
the quantification of the influencing variables [P i ] by production analyzes, preliminary tests, experiments and / or simulations, in particular Monte Carlo, 1D and 2D simulations takes place.
z. B. gemessene oder empirisch ermittelte, Einzelwerte eines Outputs [Q] der Baugruppe [P] bei dimensionsvariierter Einflussgröße [Pi] mittels einer Näherungsfunktion zu einer jeweiligen Einflussfunktion [Qi] verbunden werden, wobei
die Näherungsfunktion eine Inter- und/oder Extrapolationsfunktion und/oder eine Approximationsfunktion umfasst, wobei
eine Interpolation bevorzugt eine Spline-Interpolation, insbesondere eine kubische Spline-Interpolation ist.Method according to one of claims 1 to 10, wherein in step a1) of the method,
z. B. measured or empirically determined, individual values of an output [Q] of the assembly [P] are connected at dimension variable influence variable [P i ] by means of an approximation function to a respective influence function [Q i ], wherein
the approximation function comprises an interpolation and / or extrapolation function and / or an approximation function, wherein
an interpolation is preferably a spline interpolation, in particular a cubic spline interpolation.
die Einflussfunktion [Qi] das Verhalten der Einflussgröße [Pi] über einen Toleranz-, Abmaß- oder allgemeinen Werte- bzw. Dimensionsbereich [Pi,min ≤ Pi=Pi,neu ≤ Pi,max] der Einflussgröße [Pi] beschreibt, und
die Berechnung einer jeden veränderten Einflussgröße [Pi,neu] über den jeweiligen Bereich [Pi,min ≤ Pi,neu ≤ Pi,max] hinweg stattfindet, wobei,
bevorzugt, die anderen Einflussgrößen [Pi], sofern sie in die betreffenden Einflussgröße [Pi] eingehen, einen festen Wert, bevorzugt ihren Nennwert [Pi,nenn] haben.Method according to one of claims 1 to 11, wherein in step c) of the method
the influence function [Q i ] the behavior of the influencing variable [P i ] over a tolerance, dimension or general value or dimension range [P i, min ≦ P i = P i, new ≦ P i, max ] of the influencing variable [ P i ] describes, and
the calculation of each changed influencing variable [P i, new ] takes place over the respective range [P i, min ≦ P i, new ≦ P i, max ], wherein
preferably, the other influencing variables [P i ], if they enter into the relevant influencing variable [P i ], have a fixed value, preferably their nominal value [P i, nenn ].
die Parametervariation der Einflussgröße [Pi] über den Wertebereich [Pi,min ≤ Pi=Pi,neu ≤ Pi,max] hinweg mit einer gewissen Schrittweite [Pi,step] vollzogen wird.Method according to one of claims 1 to 12, wherein in step c) of the method
the parameter variation of the influencing variable [P i ] over the value range [P i, min ≦ P i = P i, new ≦ P i, max ] is performed with a certain step size [P i, step ].
die veränderte Einflussgröße [Pi,neu] in der modifizierten Einflussfunktion [Qi,neu] dergestalt parametervariiert wird, dass ein Nennwert [Pi,nenn] der Einflussgröße [Pi] in die modifizierte Einflussfunktion [Qi,neu] eingeht, wobei,
bevorzugt, eine Differenz [Pi,neu-Pi,nenn] aus veränderter Einflussgröße [Pi,neu] im jeweilig gültigen Wertebereich [Pi,min ≤ Pi,neu ≤ Pi,max] und dem Nennwert [Pi,Nenn] der Einflussgröße [Pi] gebildet wird, und,
bevorzugt, diese Differenz [Pi,neu-Pi,nenn] mit dem partiellen Differenzial [δQi/δPi] der Einflussfunktion [Qi] nach der Einflussgröße [Pi] multipliziert wird, wodurch sich die Änderung der Einflussfunktion [ΔQi] ergibt.Method according to one of claims 1 to 13, wherein in step c) of the method
the modified influencing variable [P i, new ] in the modified influencing function [Q i, new ] is parameter-varied in such a way that a nominal value [P i, nenn ] of the influencing variable [P i ] is included in the modified influencing function [Q i, new ], in which,
preferably, a difference [P i, new -P i, nenn ] from the changed influencing variable [P i, new ] in the respectively valid value range [P i, min ≦ P i, new ≦ P i, max ] and the nominal value [P i , Nenn ] the influencing variable [P i ] is formed, and,
preferably, this difference [P i, new -P i, nenn ] is multiplied by the partial differential [δQ i / δP i ] of the influence function [Q i ] after the influencing variable [P i ], whereby the change of the influence function [ΔQ i ] yields.
die Berechnung der modifizierten Einflussfunktion [Qi,neu] als Summe [Qi,neu=Qnenn+ΔQi] aus dem ermittelten Istoutput [Qnenn=Qist] der Baugruppe [P] bzw. in einem späteren Durchlauf aus dem berechneten Istwert [Qnenn=Q*i,neu] einer modifizierten Einflussfunktion [Qi,neu], und der Änderung der Einflussfunktion [ΔQi] gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 14, wherein in step c) of the method
the calculation of the modified influence function [Q i, new ] as the sum [Q i, neu = Q nenn + ΔQ i ] from the determined actual output [Q nenn = Q is ] of the assembly [P] or in a later run from the calculated Actual value [ Qnenn = Q * i, new ] of a modified influence function [Q i, new ], and the change of the influence function [ΔQ i ] is formed.
das Residuum [ri,ges] auf der Gaußschen Minimumbedingung basiert, insbesondere aus der Summe der kleinsten Fehlerquadrate jeweils am betreffenden Wert [Pi,neu] der modifizierten Einflussfunktion [Qi,neu(Pi,neu)] gebildet wird,
wobei das Residuum [ri,ges=Σ(QSoll-Qi,neu)2] bevorzugt dadurch gebildet wird, dass Soll- [QSoll] oder Nennoutputs [Qnenn] der Baugruppe [P] mit errechneten Werten der modifizierten Einflussfunktion [Qi,neu] korreliert werden.Method according to one of claims 1 to 15, wherein in step c) of the method
the residual [r i, ges ] is based on the Gaussian minimum condition, in particular is formed from the sum of the least squares of the respective value [P i, new ] of the modified influence function [Q i, new (P i, new )],
wherein the residue [r i, tot = Σ (Q set -Q i, new) 2] preferably is thereby formed that target [Q setpoint] or Rated output [Q nom] of the assembly [P] with calculated values of the modified influence function [Q i, new ] are correlated.
die Residuen [ri,min bis ri,max] in aufsteigender Reihenfolge geordnet werden, wobei, bevorzugt, die entsprechenden Werte von veränderten Einflussgrößen [Pi,neu] und die modifizierten Einflussfunktionen [Qi,neu] mitgeordnet werden und,
bevorzugt, eine Differenz [ΔPi=Pi,neu-Pi,nenn] des Werts der veränderten Einflussgröße [Pi,neu] und des Nennwerts der Einflussgröße [Pi,nenn] der Baugruppe [P] berechnet wird, die ein Maß für eine Änderung an einem Bauteil [i] bzw. an einer Bauteilgruppe [i], der Baugruppe [P] ist.Method according to one of claims 1 to 16, wherein in step d) of the method
the residuals [r i, min to r i, max ] are ordered in ascending order, with, preferably, the corresponding ones Values of changed influencing variables [P i, new ] and the modified influencing functions [Q i, new ] are coordinated and
preferably, a difference [ΔP i = P i, new -P i, nenn ] of the value of the changed influencing variable [P i, new ] and the nominal value of the influencing variable [P i, nenn ] of the assembly [P] is calculated, the one Measure for a change to a component [i] or to a component group [i], which is assembly [P].
bevorzugt alle Residuen [ri,min,alle bis ri,max,alle] in aufsteigender Reihenfolge geordnet werden, wobei, bevorzugt, ausgewählte Werte zu diesen Residuen [ri,min,alle bis ri,max,alle] mitgeordnet werden.Method according to one of claims 1 to 17, wherein in step e) of the method
preferably all residuals [r i, min, all to r i, max, all ] are ordered in ascending order, with, preferably, selected values associated with these residuals [r i, min, all to r i, max, all ] ,
für eine Ausgabe der notwendigen Änderung an der Baugruppe [P] die betreffende Einflussgröße [Pi] und/oder der berechnete vorzeichenbehaftete Wert der herausgefundenen Einflussgröße [P*i,neu] und/oder seine physikalische Einheit und/oder seine allgemeine Bezeichnung [Bauteil i] optisch ausgegeben wird.Method according to one of claims 1 to 18, wherein in step f) of the method
for an output of the necessary change to the module [P], the relevant influencing variable [P i ] and / or the calculated signed value of the determined influencing variable [P * i, new ] and / or its physical unit and / or its general designation [component i] is output optically.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014078959A1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | Westport Power Inc. | Fuel injector calibration and trimming |
CN114941601A (en) * | 2022-06-10 | 2022-08-26 | 潍柴动力股份有限公司 | Method and device for detecting consistency of oil sprayer |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4333762B2 (en) * | 2007-03-23 | 2009-09-16 | 株式会社デンソー | How to box a fuel injection valve |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5229948A (en) * | 1990-11-03 | 1993-07-20 | Ford Motor Company | Method of optimizing a serial manufacturing system |
US5684713A (en) * | 1993-06-30 | 1997-11-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for the recursive design of physical structures |
DE10211201A1 (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Volkswagen Ag | Pump nozzle element for a combustion engine, especially for motor vehicle fuel injection, can alter distance between two buffers |
DE10242811A1 (en) * | 2002-09-14 | 2004-03-25 | Volkswagen Ag | Quality control method for application to auto body assembly in which the actual position of test markers are compared with their design values during production so that faults can be immediately reported and or corrected |
WO2004081682A1 (en) * | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Avl List Gmbh | Method for designing and constructing complex technical products |
-
2005
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2006
- 2006-07-19 EP EP06117466A patent/EP1750006A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5229948A (en) * | 1990-11-03 | 1993-07-20 | Ford Motor Company | Method of optimizing a serial manufacturing system |
US5684713A (en) * | 1993-06-30 | 1997-11-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for the recursive design of physical structures |
DE10211201A1 (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Volkswagen Ag | Pump nozzle element for a combustion engine, especially for motor vehicle fuel injection, can alter distance between two buffers |
DE10242811A1 (en) * | 2002-09-14 | 2004-03-25 | Volkswagen Ag | Quality control method for application to auto body assembly in which the actual position of test markers are compared with their design values during production so that faults can be immediately reported and or corrected |
WO2004081682A1 (en) * | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Avl List Gmbh | Method for designing and constructing complex technical products |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
HSU W ET AL: "Fuzzy application in tolerance design" FUZZY SYSTEMS, 1994. IEEE WORLD CONGRESS ON COMPUTATIONAL INTELLIGENCE ., PROCEEDINGS OF THE THIRD IEEE CONFERENCE ON ORLANDO, FL, USA 26-29 JUNE 1994, NEW YORK, NY, USA,IEEE LNKD- DOI:10.1109/FUZZY.1994.343902, 26. Juni 1994 (1994-06-26), Seiten 1182-1186, XP010122576 ISBN: 978-0-7803-1896-0 * |
YEH-LIANG HSU: "A REVIEW OF STRUCTURAL SHAPE OPTIMIZATION" COMPUTERS IN INDUSTRY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS. AMSTERDAM, NL LNKD- DOI:10.1016/0166-3615(94)90028-0, Bd. 25, Nr. 1, 1. November 1994 (1994-11-01), Seiten 3-13, XP000476758 ISSN: 0166-3615 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014078959A1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | Westport Power Inc. | Fuel injector calibration and trimming |
US9670862B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-06-06 | Westport Power Inc. | Fuel injector calibration and trimming |
CN114941601A (en) * | 2022-06-10 | 2022-08-26 | 潍柴动力股份有限公司 | Method and device for detecting consistency of oil sprayer |
CN114941601B (en) * | 2022-06-10 | 2023-12-15 | 潍柴动力股份有限公司 | Method and device for detecting consistency of fuel injector |
Also Published As
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