ITBO20120311A1 - METHOD FOR DETERMINING THE VALUE OF A PROPORTIONAL CONSTANT THAT LINES A PRESSURE FALL TO THE OVERALL FUEL QUANTITY THAT IS OUTPUT FROM A COMMON CHANNEL IN A FUEL INJECTION SYSTEM - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
“METODO PER DETERMINARE IL VALORE DI UNA COSTANTE PROPORZIONALE CHE LEGA UNA CADUTA DI PRESSIONE ALLA QUANTITÀ DI CARBURANTE COMPLESSIVA CHE È FUORIUSCITA DA UN CANALE COMUNE IN UN IMPIANTO DI INIEZIONE DI CARBURANTE†⠀ œMETHOD FOR DETERMINING THE VALUE OF A PROPORTIONAL CONSTANT THAT LINKS A PRESSURE DROP TO THE TOTAL QUANTITY OF FUEL THAT LEAKS FROM A COMMON CHANNEL IN A FUEL INJECTION SYSTEMâ €
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo per determinare il valore di una costante proporzionale che lega una caduta di pressione alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita da un canale comune in un impianto di iniezione di carburante. The present invention relates to a method for determining the value of a proportional constant which links a pressure drop to the overall quantity of fuel that has escaped from a common channel in a fuel injection system.
ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART
La domanda di brevetto italiana BO2010A000679 propone un metodo per determinare la legge di iniezione effettiva di un iniettore di carburante da testare; il metodo prevede le fasi di: interrompere l’alimentazione di carburante da una pompa carburante ad un canale comune; evitare l’apertura di tutti gli altri iniettori di carburante al di fuori dell’iniettore di carburante da testare; misurare la pressione iniziale del carburante all’interno del canale comune prima di iniziare l’apertura dell’iniettore di carburante da testare; aprire l’iniettore di carburante da testare per un numero di aperture consecutive con uno stesso tempo di attuazione di prova; misurare la pressione finale del carburante all’interno del canale comune dopo avere terminato l’apertura dell’iniettore di carburante da testare; e stimare in funzione di una caduta di pressione nel canale comune la quantità di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore di carburante da testare quando viene aperto per il tempo di attuazione di prova. Italian patent application BO2010A000679 proposes a method for determining the effective injection law of a fuel injector to be tested; the method involves the steps of: cutting off the fuel supply from a fuel pump to a common channel; avoid opening all the other fuel injectors outside the fuel injector to be tested; measure the initial pressure of the fuel inside the common channel before starting the opening of the fuel injector to be tested; open the fuel injector to be tested for a number of consecutive openings with the same test actuation time; measure the final pressure of the fuel inside the common channel after having finished opening the fuel injector to be tested; and estimating as a function of a pressure drop in the common channel the amount of fuel that is actually injected by the fuel injector to be tested when it is opened for the test actuation time.
Come ipotesi più semplice, si assume che la quantità di carburante complessiva che à ̈ stata effettivamente iniettata dall’iniettore di carburante durante le aperture à ̈ pari alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale comune (ovvero si assume che non si verifichino perdite di pressione nel canale comune per altre cause). Secondo una preferita forma di attuazione, tra la caduta di pressione nel canale comune e la quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale comune esiste un relazione lineare diretta, ovvero la quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale comune à ̈ pari alla caduta di pressione moltiplicate per una costante proporzionale. As a simpler hypothesis, it is assumed that the total amount of fuel that has actually been injected by the fuel injector during the openings is equal to the total amount of fuel that has escaped from the common channel (i.e. it is assumed that no there are pressure losses in the common channel for other reasons). According to a preferred embodiment, there is a direct linear relationship between the pressure drop in the common channel and the overall quantity of fuel that has escaped from the common channel, i.e. the total quantity of fuel that has escaped from the common channel is equal to the pressure drop multiplied by a proportional constant.
La domanda di brevetto BO2010A000679 propone di determinare la costante proporzionale che lega la caduta di pressione alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale comune mediante un calcolo numerico (noti il volume interno del canale comune ed il modulo di compressibilità del carburante) oppure sperimentalmente (ovvero eseguendo una apposita misura sperimentale nel canale 5 comune ad esempio utilizzando un apposito iniettore di carburante calibrato). Tuttavia, queste modalità di determinazione della costante proporzionale che lega la caduta di pressione alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale comune presentano l’inconveniente di essere lunghe e complesse per raggiungere una precisione adeguata e, soprattutto, presentano l’inconveniente di non tendere conto delle inevitabili tolleranze costruttive che determinano una certa variabilità del volume interno del canale comune. Patent application BO2010A000679 proposes to determine the proportional constant that binds the pressure drop to the total amount of fuel that has escaped from the common channel by means of a numerical calculation (note the internal volume of the common channel and the fuel compressibility module) or experimentally (i.e. by carrying out a specific experimental measurement in the common channel 5, for example using a suitable calibrated fuel injector). However, these methods of determining the proportional constant that binds the pressure drop to the overall quantity of fuel that has come out of the common channel have the drawback of being long and complex in order to achieve adequate precision and, above all, they have the disadvantage of not taking into account the inevitable construction tolerances that determine a certain variability of the internal volume of the common channel.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo per determinare il valore di una costante proporzionale che lega una caduta di pressione alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita da un canale comune in un impianto di iniezione di carburante, il quale metodo sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica implementazione e permetta di determinare con rapidità e precisione il valore della costante proporzionale che lega la caduta di pressione alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale comune. The purpose of the present invention is to provide a method for determining the value of a proportional constant which binds a pressure drop to the overall quantity of fuel that has escaped from a common channel in a fuel injection system, which method is without of the drawbacks described above and, in particular, is easy and economical to implement and allows to quickly and accurately determine the value of the proportional constant that links the pressure drop to the overall quantity of fuel that is leaking from the common channel.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per determinare il valore di una costante proporzionale che lega una caduta di pressione alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita da un canale comune in un impianto di iniezione di carburante, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. According to the present invention, a method is provided for determining the value of a proportional constant which binds a pressure drop to the overall quantity of fuel that is leaking from a common channel in a fuel injection system, according to what is claimed by the attached claims.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
• la figura 1 à ̈ una vista schematica di un motore a combustione interna provvisto di un impianto di iniezione di tipo common-rail in cui viene applicato il metodo per determinare la legge di iniezione degli iniettori oggetto della presente invenzione; e â € ¢ Figure 1 is a schematic view of an internal combustion engine equipped with a common-rail type injection system in which the method for determining the injection law of the injectors object of the present invention is applied; And
• la figura 2 à ̈ un grafico che illustra la legge di iniezione di un iniettore elettromagnetico di carburante dell’impianto di iniezione della figura 1. FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE â € ¢ Figure 2 is a graph illustrating the law of injection of an electromagnetic fuel injector of the injection system of Figure 1. PREFERRED IMPLEMENTATION FORMS OF THE INVENTION
Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicato nel suo complesso un motore a combustione interna provvisto di quattro cilindri 2 e di un impianto 3 di iniezione di tipo common-rail per l’iniezione diretta di carburante nei cilindri 2 stessi. L’impianto 3 di iniezione comprende quattro iniettori 4 di carburante elettromagnetici, ciascuno dei quali inietta il carburante direttamente all’interno di un rispettivo cilindro 2 del motore 1 e riceve il carburante in pressione da un canale 5 comune (denominato “common-rail†); ciascun iniettore 4 di carburante à ̈ ad esempio realizzato secondo quanto descritto nella domanda di brevetto italiana BO2010A000679. L’impianto 3 di iniezione comprende una pompa 6 di alta pressione che alimenta il carburante al canale 5 comune ed à ̈ azionata direttamente da un albero motore del motore 1 a combustione interna mediante una trasmissione meccanica con un frequenza di attuazione direttamente proporzionale alla velocità di rotazione dell’albero motore. A sua volta, la pompa 6 di alta pressione à ̈ alimentata da una pompa 7 di bassa pressione disposta all’interno di un serbatoio 8 del carburante. In figure 1, the number 1 indicates as a whole an internal combustion engine equipped with four cylinders 2 and a common-rail type injection system 3 for direct injection of fuel into the cylinders 2 themselves. The injection system 3 includes four electromagnetic fuel injectors 4, each of which injects the fuel directly into a respective cylinder 2 of the engine 1 and receives the fuel under pressure from a common channel 5 (called â € œcommon -railâ €); each fuel injector 4 is made for example according to what is described in the Italian patent application BO2010A000679. The injection system 3 includes a high pressure pump 6 which feeds the fuel to the common channel 5 and is driven directly by a drive shaft of the internal combustion engine 1 by means of a mechanical transmission with an actuation frequency directly proportional to the speed rotation of the crankshaft. In turn, the high pressure pump 6 is fed by a low pressure pump 7 arranged inside a fuel tank 8.
Ciascun iniettore 4 di carburante inietta nel corrispondente cilindro 2 una quantità di carburante variabile sotto il controllo di una unità 9 di controllo elettronica (ECU). Il canale 5 comune à ̈ provvisto di un sensore 10 di pressione che misura la pressione P del carburante presente all’interno del canale 5 comune stesso e comunica con l’unità 9 di controllo elettronica. Each fuel injector 4 injects a variable quantity of fuel into the corresponding cylinder 2 under the control of an electronic control unit (ECU). The common channel 5 is provided with a pressure sensor 10 which measures the pressure P of the fuel present inside the common channel 5 itself and communicates with the electronic control unit 9.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, la legge di iniezione (cioà ̈ la legge che lega il tempo T di attuazione alla quantità Q di carburante iniettata ed à ̈ rappresentata dalla curva tempo T di attuazione – quantità Q di carburante iniettato) di ciascun iniettore 4 di carburante à ̈ approssimabile con una retta R1 che approssima una zona balistica B di funzionamento ed una retta R2 che approssima una zona lineare D di funzionamento ed interseca la retta R1. La retta R1 viene identificata da due punti P1 e P2 caratteristici disposti agli estremi della zona balistica B di funzionamento e la retta R2 viene identificata da due punti P3 e P4 caratteristici disposti agli estremi della zona lineare C di funzionamento. Ciascuno dei punti P1-P4 caratteristici presenta un corrispondente tempo t1-t4 di attuazione caratteristico ed una corrispondente quantità q1-q4 di carburante iniettata e l’insieme dei punti P1-P4 caratteristici permette di ricostruire con una adeguata fedeltà la legge di iniezione di un iniettore 4 di carburante. As illustrated in Figure 2, the injection law (i.e. the law that links the actuation time T to the quantity Q of fuel injected and is represented by the actuation time T curve - quantity Q of fuel injected) of each The fuel injector 4 can be approximated with a straight line R1 that approximates a ballistic zone B of operation and a straight line R2 that approximates a linear zone D of operation and intersects the straight line R1. The line R1 is identified by two characteristic points P1 and P2 arranged at the ends of the ballistic zone B of operation and the line R2 is identified by two characteristic points P3 and P4 arranged at the ends of the linear zone C of operation. Each of the characteristic points P1-P4 has a corresponding characteristic actuation time t1-t4 and a corresponding quantity q1-q4 of injected fuel and the set of characteristic points P1-P4 allows to reconstruct with adequate fidelity the injection law of a fuel injector 4.
Ovviamente sono possibili altre forme di attuazione che utilizzano un diverso numero di punti caratteristici e/o una diversa distribuzione dei punti caratteristici; oppure sono possibili ulteriori forme di attuazione che non utilizzano delle rette per approssimare la legge di iniezione (ad esempio potrebbero venire utilizzate delle funzioni spline). Secondo una possibile forma di attuazione, nella zona lineare D di funzionamento (o almeno nella parte terminale in corrispondenza dei tempo T di attuazione più lunghi) viene mantenuta la legge di iniezione nominale, mentre solo nella zona balistica B di funzionamento viene determinata una legge di iniezione effettiva che viene ricostruita conoscendo alcuni punti P1-Pn caratteristici e sostituisce (ovvero aggiorna) la legge di iniezione nominale. Obviously, other embodiments are possible which use a different number of characteristic points and / or a different distribution of the characteristic points; or further embodiments are possible that do not use straight lines to approximate the injection law (for example spline functions could be used). According to a possible embodiment, the nominal injection law is maintained in the linear operating zone D (or at least in the terminal part corresponding to the longer actuation time T), while a law of operation is determined only in the ballistic operating zone B actual injection which is reconstructed knowing some characteristic points P1-Pn and replaces (or updates) the nominal injection law.
Secondo una possibile forma di attuazione, la legge di iniezione effettiva (ovvero i punti P1-Pn caratteristici che definiscono la legge di iniezione effettiva) à ̈ variabile in funzione della pressione P del carburante all’interno del canale 5 comune; in altre parole, ciascun punto P1-Pn caratteristico che definisce la legge di iniezione effettiva viene determinato in corrispondenza di pressioni P del carburante diverse. According to a possible embodiment, the effective injection law (ie the characteristic points P1-Pn that define the effective injection law) is variable as a function of the fuel pressure P inside the common channel 5; in other words, each characteristic point P1-Pn which defines the effective injection law is determined at different fuel pressures P.
Determinare la legge di iniezione effettiva di un iniettore 4 di carburante da testare significa determinare i punti P1-P4 caratteristici della legge di iniezione, quindi significa per ciascun punto P1-P4 caratteristico stimare la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova pari al corrispondente tempo t1-t4 di attuazione caratteristico. Determining the effective injection law of a fuel injector 4 to be tested means determining the points P1-P4 characteristic of the injection law, therefore it means for each characteristic point P1-P4 to estimate the quantity Q of fuel that is actually injected by the injector 4 of fuel to be tested when it is opened for a test actuation time T equal to the corresponding characteristic actuation time t1-t4.
Per ciascun iniettore 4 di carburante da testare e per ciascun tempo T di attuazione di prova, la determinazione della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova prevede di interrompere completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune, di evitare l’apertura di tutti gli altri iniettori 4 di carburante al di fuori dell’iniettore 4 di carburante da testare ed di misurare mediante il sensore 10 di pressione la pressione Pi iniziale del carburante all’interno del canale 5 comune prima di iniziare l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare. Una volta misurata la pressione Pi iniziale del carburante, l’unità 9 di controllo elettronica apre l’iniettore 4 di carburante da testare per un numero Ninjdi aperture (iniettate) consecutive con lo stesso tempo T di attuazione di prova; dopo avere terminato l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare, mediante il sensore 10 di pressione viene misurata la pressione Pf finale del carburante all’interno del canale 5 comune. L’unità 9 di controllo elettronica determina una caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare pari alla differenza tra la pressione Pi iniziale del carburante e la pressione Pf finale del carburante; infine, l’unità 9 di controllo elettronica stima in funzione della caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova. For each fuel injector 4 to be tested and for each test actuation time T, the determination of the quantity Q of fuel that is actually injected by the fuel injector 4 to be tested when it is opened for the test actuation time T provides to completely interrupt the fuel supply from the fuel pump 6 to the common channel 5, to avoid the opening of all the other fuel injectors 4 outside the fuel injector 4 to be tested and to measure by means of the sensor 10 pressure is the initial pressure Pi of the fuel inside the common channel 5 before starting the opening of the fuel injector 4 to be tested. Once the initial fuel pressure Pi has been measured, the electronic control unit 9 opens the fuel injector 4 to be tested for a number of consecutive (injected) openings with the same test actuation time T; after having finished opening the fuel injector 4 to be tested, the final pressure Pf of the fuel inside the common channel 5 is measured by means of the pressure sensor 10. The electronic control unit 9 determines a pressure drop ∠† P in the common channel 5 during the opening of the fuel injector 4 to be tested equal to the difference between the initial fuel pressure Pi and the final pressure Pf of the fuel; finally, the electronic control unit 9 estimates, as a function of the pressure drop ∠† P in the common channel 5, the quantity Q of fuel that is actually injected by the fuel injector 4 to be tested when it is opened for the time T of test implementation.
Una volta ricavata la caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune, l’unità 9 di controllo elettronica stima in funzione della caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune la quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ stata effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante durante le aperture con lo stesso tempo T di attuazione di prova, e quindi calcola la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova dividendo la quantità QTOTdi carburante complessiva per il numero Ninjdi aperture, ovvero: Once the pressure drop ∠† P in common channel 5 has been calculated, the electronic control unit 9 estimates the total quantity QTOT of fuel that has actually been injected by the ™ fuel injector 4 during the openings with the same test actuation time T, and then calculates the quantity Q of fuel that is actually injected by the fuel injector 4 to be tested when it is opened for the test actuation time T dividing the total amount of fuel QTOT by the number of openings, i.e .:
[1] Q = QTOT/ Ninj[1] Q = QTOT / Ninj
Come ipotesi più semplice, si assume che la quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ stata effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante durante le aperture à ̈ pari alla quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune. La dipendenza tra la quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune e la caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune à ̈ determinabile a calcolo o sperimentalmente noti il volume interno del canale 5 comune ed il modulo di compressibilità del carburante; secondo una preferita forma di attuazione, tra la caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune e la quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune esiste un relazione lineare diretta, ovvero: As a simpler hypothesis, it is assumed that the total QTOT of fuel that was actually injected by the fuel injector 4 during the openings is equal to the total QTOT of fuel that escaped from common channel 5. The dependence between the total quantity QTOT of fuel that is released from the common channel 5 and the pressure drop ∠† P in the common channel 5 can be determined by calculation or experimentally known the internal volume of the common channel 5 and the fuel compressibility module ; according to a preferred embodiment, a direct linear relationship exists between the pressure drop ∠† P in the common channel 5 and the total quantity QTOT of fuel that has escaped from the common channel 5, that is:
[2] QTOT= ∆P * K ;La costante K proporzionale dipende dal volume interno del canale 5 comune e dal modulo di compressibilità del carburante e può venire determinata a calcolo o sperimentalmente; il modulo di compressibilità potrebbe variare (leggermente) con temperatura e tipo di carburante, quindi à ̈ possibile determinare a calcolo o apprendere sperimentalmente il valore della costante K proporzionale a diverse temperature del carburante e/o con diversi tipi di carburante. ;Riassumendo, per stimare la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova, l’unità 9 di controllo elettronica interrompe completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune, evita l’apertura di tutti gli altri iniettori 4 di carburante al di fuori dell’iniettore 4 di carburante da testare, misura (dopo avere atteso un primo intervallo di tempo predeterminato) la pressione Pi iniziale del carburante all’interno del canale 5 comune prima di iniziare l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare, apre l’iniettore 4 di carburante da testare per un numero Ninjdi aperture consecutive con lo stesso tempo T di attuazione di prova, ed infine misura (dopo avere atteso un secondo intervallo di tempo predeterminato) la pressione Pf finale del carburante all’interno del canale 5 comune dopo avere terminato l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare. Al termine delle due misure di pressione, l’unità 9 di controllo elettronica determina la caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare e quindi stima in funzione della caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova. ;Come già descritto in precedenza i tempi T di attuazione di prova vengono scelti nell’insieme di tempi t1, t2, t3, t4 di attuazione caratteristici per determinare i punti P1-P4 caratteristici e quindi per ricostruire la legge di iniezione effettiva di ciascun iniettore 4 di carburante mediante le due rette R1 ed R2. ;In una fase di calibrazione iniziale, l’unità 9 di controllo elettronica determina il valore della costante K proporzionale che lega la caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune alla quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune; la determinazione del valore della costante K proporzionale à ̈ propedeutico alla successiva determina della legge di iniezione effettiva in quanto la conoscenza del valore della costante K proporzionale à ̈ essenziale per stimare la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova. ;Vengono di seguito descritte le modalità utilizzate dalla unità 9 di controllo elettronica per determinare il valore della costante K proporzionale che lega la caduta ∆P di pressione nel canale 5 comune alla quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune. ;Inizialmente viene scelta una caduta ∆PDESdi pressione desiderata all’interno del canale 5 comune e tale caduta ∆PDESdi pressione desiderata viene memorizzata in una memoria della unità 9 di controllo elettronica. Inoltre, inizialmente viene scelto un tempo TKdi attuazione di prova che à ̈ uguale per tutti gli iniettori 4 di carburante, appartiene ad una zona lineare D di funzionamento degli iniettori 4 di carburante, e viene anch’esso memorizzato in una memoria della unità 9 di controllo elettronica; il tempo TKdi attuazione di prova può essere diverso dai tempi t1-t4 di attuazione caratteristici dei punti P1-P4 caratteristici in quanto l’unica condizione per la scelta del tempo TKdi attuazione di prova à ̈ che il tempo TKdi attuazione di prova appartenga alla zona lineare D di funzionamento degli iniettori 4 di carburante (ovvero nella zona di funzionamento in cui la legge di iniezione nominale à ̈ sostanzialmente molto simile alla legge di iniezione effettiva). Preferibilmente, il tempo TKdi attuazione di prova appartiene alla parte della zona lineare D di funzionamento degli iniettori 4 di carburante più lontana dalla zona balistica B di funzionamento degli iniettori 4 di carburante. ;In funzione del tempo TKdi attuazione di prova, l’unità 9 di controllo elettronica determina una quantità QKdi carburante di prova che viene iniettata da un iniettore 4 di carburante quando viene aperto per il tempo TKdi attuazione di prova ed in accordo con la legge di iniezione nominale dell’iniettore 4 di carburante. ;Per determinare il valore della costante K proporzionale, l’unità 9 di controllo elettronica esegue una serie di aperture di prova di tutti gli iniettori 4 di carburante con lo stesso tempo TKdi attuazione di prova fino a quando la somma di tutte le cadute ∆P di pressione provocate dalle aperture di prova eguaglia la caduta ∆PDESdi pressione desiderata; quindi, l’unità 9 di controllo elettronica determina il numero Ninjcomplessivo di aperture di prova che sono state eseguite per ottenere la caduta ∆PDESdi pressione desiderata, ed infine l’unità 9 di controllo elettronica calcola la costante K proporzionale dividendo la caduta ∆PDESdi pressione desiderata per il numero Ninjcomplessivo di aperture di prova moltiplicato per la quantità QKdi carburante di prova, ovvero: ;[3] K = ∆PDES/ (Ninj* QK) [2] QTOT = ∠† P * K; The proportional constant K depends on the internal volume of the common channel 5 and on the fuel compressibility module and can be determined by calculation or experimentally; the compressibility module may vary (slightly) with temperature and type of fuel, therefore it is possible to calculate or experimentally learn the value of the constant K proportional to different fuel temperatures and / or with different types of fuel. ; In summary, to estimate the quantity Q of fuel that is actually injected by the fuel injector 4 to be tested when it is opened for a test actuation time T, the electronic control unit 9 completely cuts off the supply of fuel from the fuel pump 6 to the common channel 5, avoids the opening of all the other fuel injectors 4 outside the fuel injector 4 to be tested, measures (after waiting for a first predetermined time interval) the pressure Initial pi of the fuel inside the common channel 5 before starting the opening of the fuel injector 4 to be tested, opens the fuel injector 4 to be tested for a number of consecutive openings with the same time T test actuation, and finally measures (after waiting for a second predetermined time interval) the final pressure Pf of the fuel inside the common channel 5 after having finished opening the The fuel injector 4 to be tested. At the end of the two pressure measurements, the electronic control unit 9 determines the pressure drop ∠† P in the common channel 5 during the opening of the fuel injector 4 to be tested and therefore estimates as a function of the drop ∠† P of pressure in the common channel 5 is the quantity Q of fuel that is actually injected by the fuel injector 4 to be tested when it is opened for the test actuation time T. ; As previously described, the test actuation times T are chosen from the set of characteristic actuation times t1, t2, t3, t4 to determine the characteristic points P1-P4 and therefore to reconstruct the effective injection law of each fuel injector 4 by means of the two straight lines R1 and R2. ; In an initial calibration phase, the electronic control unit 9 determines the value of the proportional constant K which links the pressure drop ∠† P in the common channel 5 to the total quantity QTOT of fuel that has come out of the common channel 5; the determination of the value of the proportional constant K is a prerequisite for the subsequent determination of the actual injection law since the knowledge of the value of the proportional constant K is essential to estimate the quantity Q of fuel that is actually injected by the fuel injector 4 to be tested when it is opened for the test actuation time T. ; The methods used by the electronic control unit 9 to determine the value of the proportional constant K that binds the pressure drop ∠† P in the common channel 5 to the total quantity QTOT of fuel that has come out of the common channel 5 are described below. ; Initially a desired pressure drop ∠† PDES is chosen inside the common channel 5 and this desired pressure drop ∠† PDES is stored in a memory of the electronic control unit 9. Furthermore, initially a test actuation time TK is chosen which is the same for all the fuel injectors 4, belongs to a linear zone D of operation of the fuel injectors 4, and is also memorized in a memory of the unit 9 electronic control; the test actuation time TK can be different from the actuation times t1-t4 characteristic of the characteristic points P1-P4 as the only condition for the choice of the test actuation time TK is that the test actuation time TK belongs to the linear zone D of operation of the fuel injectors 4 (i.e. in the operating zone in which the nominal injection law is substantially very similar to the actual injection law). Preferably, the test actuation time TK belongs to the part of the linear zone D of operation of the fuel injectors 4 which is furthest away from the ballistic zone B of operation of the fuel injectors 4. ; As a function of the test actuation time TK, the electronic control unit 9 determines a quantity QK of test fuel which is injected by a fuel injector 4 when it is opened for the test actuation time TK and in accordance with the law of nominal injection of fuel injector 4. ; To determine the value of the proportional constant K, the electronic control unit 9 carries out a series of test openings of all the fuel injectors 4 with the same test actuation time TK until the sum of all the drops ∠† P of pressure caused by the test openings equals the desired pressure drop ∠† PDES; then, the electronic control unit 9 determines the total number of test openings that have been carried out to obtain the desired pressure drop ∠† PDES, and finally the electronic control unit 9 calculates the proportional constant K by dividing the drop ∠† PDES of desired pressure times the total number of test openings Ninj multiplied by the quantity QK of test fuel, that is:; [3] K = ∠† PDES / (Ninj * QK)
In accordo con una prima forma di attuazione, l’unità 9 di controllo elettronica interrompe completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune prima di iniziare l’esecuzione delle aperture di prova degli iniettori 4 di carburante e fino a quando non sono state terminate tutte le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante. In altre parole, l’unità 9 di controllo elettronica interrompe completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune, misura la pressione Pi iniziale del carburante all’interno del canale 5 comune prima di iniziare le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante, esegue in successione le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante misurando la pressione P del carburante all’interno del canale 5 comune e fino a quando la differenza tra la pressione P del carburante e la pressione Pi iniziale del carburante non à ̈ pari alla caduta ∆PDESdi pressione desiderata, e riprende l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune una volta terminate le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante. According to a first embodiment, the electronic control unit 9 completely cuts off the fuel supply from the fuel pump 6 to the common channel 5 before starting the test openings of the fuel injectors 4 and until all the test openings of the fuel injectors 4 have been completed. In other words, the electronic control unit 9 completely cuts off the fuel supply from the fuel pump 6 to the common channel 5, measures the initial pressure Pi of the fuel inside the common channel 5 before starting the fuel openings. test of the fuel injectors 4, carries out the test openings of the fuel injectors 4 in succession by measuring the fuel pressure P inside the common channel 5 and until the difference between the fuel pressure P and the initial pressure Pi fuel is not equal to the desired pressure drop ∠† PDES, and the fuel supply resumes from the fuel pump 6 to the common channel 5 once the test openings of the fuel injectors 4 have been completed.
In altre parole, la prima forma di attuazione prevede di portare la pressione P del carburante nel canale 5 comune ad una valore di partenza predeterminato (tipicamente superiore al valore nominale in modo tale che la caduta ∆PDESdi pressione desiderata sia centrata sulla pressione nominale), di spegnere la pompa 6 carburante, di eseguire in rapida successione le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante (tipicamente secondo l’ordine di accensione dei cilindri 2) con lo stesso tempo TKdi attuazione di prova, di fermare le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante quando viene raggiunta la caduta ∆PDESdi pressione desiderata, e quindi di riattivare la pompa 6 carburante per tornare alle condizioni iniziali (tipicamente le condizioni nominali). Come detto in precedenza, il valore di partenza predeterminato della pressione P del carburante nel canale 5 comune à ̈ preferibilmente superiore al valore nominale; ad esempio se il valore nominale della pressione P del carburante nel canale 5 comune à ̈ pari a 100 bar e la caduta ∆PDESdi pressione desiderata, allora il valore di partenza predeterminato della pressione P del carburante nel canale 5 comune à ̈ pari a 110 bar per fare in modo che durante la prova la pressione P del carburante nel canale 5 comune rimanga compresa in un intervallo centrato sul valore nominale. In other words, the first embodiment provides for bringing the pressure P of the fuel in the common channel 5 to a predetermined starting value (typically higher than the nominal value so that the desired pressure drop ∠† PDES is centered on the nominal pressure) , to switch off the fuel pump 6, to carry out the test openings of the fuel injectors 4 in rapid succession (typically according to the ignition order of the cylinders 2) with the same test actuation time TK, to stop the test openings of the fuel injectors 4 when the desired pressure drop ∠† PDES is reached, and then to reactivate the fuel pump 6 to return to the initial conditions (typically the nominal conditions). As previously stated, the predetermined starting value of the fuel pressure P in the common channel 5 is preferably higher than the nominal value; for example if the nominal value of the fuel pressure P in common channel 5 is equal to 100 bar and the desired pressure drop ∠† PDES, then the predetermined starting value of the fuel pressure P in common channel 5 is equal to 110 bar to ensure that during the test the pressure P of the fuel in the common channel 5 remains within a range centered on the nominal value.
In questa prima forma di attuazione, tutte le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante vengono eseguite una di seguito all’altra senza mai riattivare la l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune. Di conseguenza, questa prima forma di attuazione à ̈ adatta a venire utilizzata quando il motore 1 a combustione interna à ̈ in condizioni di test e quindi il suo funzionamento à ̈ completamente slegato da esigenze di moto di un veicolo che incorpora il motore 1 a combustione interna (ad esempio quando il veicolo che incorpora il motore 1 a combustione interna à ̈ accoppiato ad un banco a rulli). In this first embodiment, all the test openings of the fuel injectors 4 are performed one after the other without ever reactivating the fuel supply from the fuel pump 6 to the common channel 5. Consequently, this first embodiment is suitable to be used when the internal combustion engine 1 is in test conditions and therefore its operation is completely unrelated to the motion requirements of a vehicle which incorporates the combustion engine 1. internal (for example when the vehicle incorporating the internal combustion engine 1 is coupled to a chassis with rollers).
In accordo con una seconda forma di attuazione (che à ̈ alternativa alla prima forma di attuazione), l’unità 9 di controllo elettronica suddivide le aperture di prova degli iniettori 4 di carburante in una pluralità di gruppi che non vengono eseguiti uno di seguito all’altro senza soluzione di continuità come avviene nella prima forma di attuazione, ma, al contrario, vengono eseguiti uno alla volta e con una riattivazione della pompa 6 carburante tra l’esecuzione di un gruppo di aperture di prova e l’esecuzione del successivo gruppo di aperture di prova. Quindi, in accordo con la seconda forma di attuazione, l’unità 9 di controllo elettronica interrompe completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune prima di iniziare l’esecuzione di un gruppo di aperture di prova degli iniettori 4 di carburante; misura la caduta ∆P di pressione provocata dalle aperture di prova dopo avere eseguito tutte le aperture di prova del gruppo, e riprende l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune dopo avere misurato la caduta ∆P di pressione (ovvero prima di eseguire le apertura di prova del successivo gruppo di aperture di prova). E’ importante sottolineare che un gruppo di aperture di prova degli iniettori 4 di carburante comprende almeno una aperture di prova e quindi potrebbe comprendere anche una sola apertura di prova. Normalmente, ciascun gruppo di aperture di prova degli iniettori 4 di carburante comprende una sola apertura di prova per ciascun iniettore 4 di carburante, ovvero, nel caso di quattro iniettori 4 di carburante, comprende quattro aperture di prova (cioà ̈ una per ciascun iniettore 4 di carburante). In accordance with a second embodiment (which is an alternative to the first embodiment), the electronic control unit 9 divides the test openings of the fuel injectors 4 into a plurality of groups which are not performed one in a row on the other hand without solution of continuity as occurs in the first embodiment, but, on the contrary, they are performed one at a time and with a reactivation of the fuel pump 6 between the execution of a group of test openings and the execution of the next group of test openings. Therefore, according to the second embodiment, the electronic control unit 9 completely cuts off the fuel supply from the fuel pump 6 to the common channel 5 before starting the execution of a group of test openings of the 4 fuel injectors; measures the pressure drop ∠† P caused by the test openings after having made all the test openings of the group, and resumes the fuel supply from the fuel pump 6 to the common channel 5 after measuring the pressure drop ∠† P (i.e. before carrying out the test openings of the next group of test openings). It is important to underline that a group of test openings of the fuel injectors 4 comprises at least one test openings and therefore could also include only one test opening. Normally, each group of test openings of the fuel injectors 4 comprises only one test opening for each fuel injector 4, that is, in the case of four fuel injectors 4, it comprises four test openings (i.e. one for each injector 4 of fuel).
In altre parole, la seconda forma di attuazione prevede di portare la pressione P del carburante nel canale 5 comune ad una valore di partenza predeterminato (tipicamente il valore nominale), di spegnere la pompa 6 carburante, di eseguire un singolo gruppo di aperture di prova degli iniettori 4 di carburante (tipicamente secondo l’ordine di accensione dei cilindri 2) con lo stesso tempo TKdi attuazione di prova (come detto in precedenza, viene normalmente eseguita una sola apertura di prova per ciascun iniettore 4 di carburante), di misurare la caduta ∆P di pressione provocata dalle aperture di prova dopo avere eseguito tutte le aperture di prova del gruppo, e di riattivare la pompa 6 carburante per tornare alle condizioni iniziali (tipicamente le condizioni nominali) dopo avere misurato la caduta ∆P di pressione (ovvero prima di eseguire le apertura di prova del successivo gruppo di aperture di prova). In other words, the second embodiment provides for bringing the pressure P of the fuel in the common channel 5 to a predetermined starting value (typically the nominal value), for switching off the fuel pump 6, for carrying out a single group of test openings of the fuel injectors 4 (typically according to the ignition order of the cylinders 2) with the same test actuation time TK (as previously mentioned, only one test opening is normally performed for each fuel injector 4), to measure the pressure drop ∠† P caused by the test openings after having performed all the test openings of the group, and to reactivate the fuel pump 6 to return to the initial conditions (typically nominal conditions) after having measured the drop ∠† P of pressure (i.e. before testing the next group of test openings).
La seconda forma di attuazione à ̈ adatta a venire utilizzata durante il normale funzionamento del motore 1 a combustione interna, in quanto permette di eseguire un gruppo di aperture di prova degli iniettori 4 di carburante ogni qual volta la quantità QKdi carburante di prova à ̈ uguale, o almeno simile, alla quantità Qd di carburante desiderata per ciascun iniettore 4 di carburante in funzione degli obiettivi del controllo motore. La quantità Qd di carburante desiderata à ̈ simile alla quantità QKdi carburante di prova se la loro differenza à ̈, in valore assoluto, minore ad un valore di soglia predeterminato. The second embodiment is suitable to be used during the normal operation of the internal combustion engine 1, as it allows to perform a group of test openings of the fuel injectors 4 whenever the quantity QK of test fuel is the same. , or at least similar, to the quantity Qd of fuel desired for each fuel injector 4 depending on the objectives of the engine control. The desired quantity Qd of fuel is similar to the quantity QK of test fuel if their difference is, in absolute value, less than a predetermined threshold value.
In altre parole, in una memoria della unità 9 di controllo elettronica viene memorizzata inizialmente la legge di iniezione nominale di ciascun iniettore 4 di carburante; in uso, l’unità 9 di controllo elettronica determina la quantità Qd di carburante desiderata per ciascun iniettore 4 di carburante in funzione degli obiettivi del controllo motore e quindi determina il tempo Td di attuazione desiderato per ciascun iniettore 4 di carburante in funzione della quantità Qd di carburante desiderata utilizzando la legge di iniezione memorizzata in precedenza. Quando la quantità Qd di carburante desiderata à ̈ uguale, o almeno simile, alla quantità QKdi carburante di prova, l’unità 9 di controllo elettronica può eseguire un gruppo di aperture di prova degli iniettori 4 di carburante iniettando esattamente la quantità QKdi carburante di prova al posto della quantità Qd di carburante desiderata; in questo caso à ̈ anche ammessa una “forzatura†del controllo motore iniettando la quantità QKdi carburante di prova al posto della quantità Qd di carburante desiderata, ovvero iniettando una quantità QKdi carburante di prova diversa dalla quantità Qd di carburante desiderata. Tale forzatura del controllo motore, essendo nota a priori e comunque limitata (in ogni caso à ̈ possibile solo se la quantità QKdi carburante à ̈ simile alla quantità Qd di carburante desiderata), non ha un impatto significativo sulla regolarità di funzionamento del motore 1 a combustione interna. In ogni caso, l’unità 9 di controllo elettronica diluisce nel tempo le eventuali forzature del controllo motore, cioà ̈ l’unità 9 di controllo elettronica distanzia temporalmente l’esecuzione di due gruppi di aperture di prova consecutivi quando la quantità QKdi carburante di prova non à ̈ uguale ma solo simile alla quantità Qd di carburante desiderata. In other words, the nominal injection law of each fuel injector 4 is initially stored in a memory of the electronic control unit 9; in use, the electronic control unit 9 determines the quantity Qd of fuel desired for each fuel injector 4 according to the objectives of the engine control and therefore determines the desired actuation time Td for each fuel injector 4 according to the quantity Qd of fuel desired using the previously stored injection law. When the desired quantity Qd of fuel is equal to, or at least similar to, the quantity QK of test fuel, the electronic control unit 9 can perform a group of test openings of the fuel injectors 4 by injecting exactly the quantity QK of fuel of test in place of the desired quantity Qd of fuel; in this case a â € œforcingâ € of the engine control is also allowed by injecting the test fuel quantity QK instead of the desired fuel quantity Qd, or by injecting a test fuel quantity QK different from the desired fuel quantity Qd. This forcing of the engine control, being known a priori and in any case limited (in any case it is possible only if the quantity QK of fuel is similar to the quantity Qd of fuel desired), does not have a significant impact on the regularity of operation of the engine 1 a internal combustion. In any case, the electronic control unit 9 dilutes any forcing of the motor control over time, that is, the electronic control unit 9 temporally distances the execution of two consecutive test openings when the quantity QKdi test fuel is not the same but only similar to the desired amount of fuel Qd.
Quando l’unità 9 di controllo elettronica forza il controllo motore per iniettare la quantità QKdi carburante di prova invece della quantità Qd di carburante desiderata (ovviamente si parla di forzatura se la quantità QKdi carburante di prova à ̈ simile ma comunque diversa dalla quantità Qd di carburante desiderata), l’unità 9 di controllo elettronica può recuperare la differenza tra la quantità Qd di carburante desiderata e la quantità QKdi carburante di prova nel successivo ciclo di iniezione, cioà ̈ nel successivo ciclo di iniezione alla nuova quantità Qd di carburante desiderata può sommare algebricamente la differenza tra la quantità Qd di carburante desiderata e la quantità QKdi carburante di prova. When the electronic control unit 9 forces the engine control to inject the test fuel quantity QK instead of the desired fuel quantity Qd (obviously we speak of forcing if the test fuel quantity QK is similar but still different from the quantity Qd desired fuel quantity), the electronic control unit 9 can recover the difference between the desired quantity Qd of fuel and the quantity QK of test fuel in the next injection cycle, i.e. in the next injection cycle at the new quantity Qd of fuel can add algebraically the difference between the desired fuel quantity Qd and the test fuel quantity QK.
Il sopra descritto metodo per determinare il valore della costante K proporzionale si basa sull’ipotesi (assolutamente realistica) che nella zona lineare D di funzionamento (ovviamente ad una adeguata distanza dalla zona balistica B di funzionamento) la legge di iniezione effettiva degli iniettori 4 di carburante à ̈ molto simile (se non identica) alla legge di iniezione nominale degli iniettori 4 di carburante. In altre parole, si assume che nella zona lineare D di funzionamento (ovviamente ad una adeguata distanza dalla zona balistica B di funzionamento) l’errore tra la legge di iniezione effettiva degli iniettori 4 di carburante e la legge di iniezione nominale degli iniettori 4 di carburante à ̈ minimo. Inoltre, à ̈ importante sottolineare che nella determinazione del valore della costante K proporzionale gli errori assoluti dei quattro iniettori 4 di carburante si sommano algebricamente e quindi à ̈ probabile che nella maggior parte dei casi si verifichi una certa compensazione. The method described above for determining the value of the proportional constant K is based on the (absolutely realistic) hypothesis that in the linear operating zone D (obviously at an adequate distance from the ballistic operating zone B) the actual injection law of the injectors 4 of fuel is very similar (if not identical) to the nominal injection law of 4 fuel injectors. In other words, it is assumed that in the linear zone D of operation (obviously at an adequate distance from the ballistic zone B of operation) the error between the actual injection law of the fuel injectors 4 and the nominal injection law of the injectors 4 of fuel is minimal. Furthermore, it is important to underline that in determining the value of the proportional constant K the absolute errors of the four fuel injectors 4 are added algebraically and therefore it is probable that in most cases some compensation will occur.
E’ importante sottolineare che gli iniettori 4 di carburante vengono aperti uno alla volta ed in sequenza durante l’esecuzione delle aperture di prova, in modo tale che le aperture di prova stesse vengano simmetricamente distribuite su tutti gli iniettori 4 di carburante (cioà ̈ nel complesso di tutte le aperture di prove gli iniettori 4 di carburante vengono aperti lo stesso numero di volte). Quando viene utilizzata la sopra descritta prima forma di attuazione la caduta ∆PDESdi pressione desiderata à ̈ preferibilmente dell’ordine di decine di bar, mentre quando viene utilizzata la sopra descritta seconda forma di attuazione la caduta ∆PDESdi pressione desiderata à ̈ preferibilmente dell’ordine di centinaia di bar. It is important to underline that the fuel injectors 4 are opened one at a time and in sequence during the execution of the test openings, so that the test openings themselves are symmetrically distributed over all the fuel injectors 4 (i.e. ̈ in the complex of all test openings the fuel injectors 4 are opened the same number of times). When the above described first embodiment is used, the desired pressure drop ∠† PDES is preferably of the order of tens of bars, while when the above described second embodiment is used, the desired pressure drop ∠† PDES is preferably of the order of hundreds of bars.
Il sopra descritto metodo per determinare il valore della costante K proporzionale presenta numerosi vantaggi. The method described above for determining the value of the proportional constant K has numerous advantages.
In primo luogo il sopra descritto metodo per determinare il valore della costante K proporzionale permette di calcolare in modo semplice, rapido e completamente automatico il valore della costante K proporzionale che lega la caduta ∆P di pressione alla quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune. First of all, the method described above for determining the value of the proportional constant K allows to calculate in a simple, rapid and completely automatic way the value of the proportional constant K which links the pressure drop ∠† P to the total quantity QTOT of fuel that has escaped. from common channel 5.
Inoltre, il sopra descritto metodo per determinare il valore della costante K proporzionale à ̈ di semplice ed economica implementazione anche in una unità di controllo elettronica esistente in quanto non richiede alcun hardware aggiuntivo rispetto all’hardware già normalmente presente negli impianti di iniezione di carburante, non necessita di una potenza di calcolo elevata, e non comporta una grande occupazione di memoria. Furthermore, the method described above for determining the value of the proportional constant K is simple and economical to implement even in an existing electronic control unit as it does not require any additional hardware compared to the hardware already normally present in fuel injection systems. , does not require high computing power, and does not involve a large memory occupation.
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