WO2005066477A1 - Control method and control unit for the actuator of an injection system - Google Patents

Control method and control unit for the actuator of an injection system Download PDF

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WO2005066477A1
WO2005066477A1 PCT/EP2004/053596 EP2004053596W WO2005066477A1 WO 2005066477 A1 WO2005066477 A1 WO 2005066477A1 EP 2004053596 W EP2004053596 W EP 2004053596W WO 2005066477 A1 WO2005066477 A1 WO 2005066477A1
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control
injection
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actuator
contact switch
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PCT/EP2004/053596
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Joachim Wagner
Jörg WONESCH
Gabriel Marzahn
Willibald SCHÜRZ
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a control method for an actuator for controlling an injector of an injection system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a corresponding control device according to the preamble of claim 15.
  • the actuators for the fuel injectors are controlled in a controlled operation without regulation.
  • Sensors record the operating conditions of the internal combustion engine, such as the driver's request, the engine speed, the coolant temperature and the rail pressure.
  • a program in the engine control calculates the optimal values for the control energy, the start of injection and the end of injection based on predetermined characteristic maps, • in order to inject the correct injection quantity at the right time.
  • a disadvantage of such a controlled operation of the actuators without regulation is the fact that changes in the injection characteristics of the injectors due to wear and aging are not taken into account, which can lead to a considerable deterioration in engine operation.
  • an injection valve with a so-called seat contact switch is known from DE 34 45 721 AI, the seat contact switch making it possible to determine the nozzle needle position and thus the opening time of the injection valve.
  • the control signal for the injection valve corresponds to the opening time determined by the seat contact switch correct the injector so that the injector operates in a controlled manner.
  • the idea of a controlled actuation of an actuator for an injection valve described in this earlier publication has not been pursued in the recent past.
  • a disadvantage of the known controlled control of an actuator for an injector of an injection system is the unsatisfactory control behavior.
  • the invention is therefore based on the object of providing a control method and a corresponding control device for controlling an actuator for an injection system of an internal combustion engine, in which the control behavior is improved.
  • the invention encompasses the general technical teaching that at least two parameters of the control signal for the actuator are set as part of the regulation in order to achieve the desired injection behavior.
  • the first adjustable parameter is preferably the activation duration of the control signal for the actuator
  • the second adjustable parameter is the activation energy of the control signal for the actuator.
  • the invention is not limited to the activation duration and the activation energy, but rather can also be implemented with other adjustable parameters.
  • control duration is preferably set as part of the control, whereas without a needle stop, the control energy of the control signal for the actuator is preferably set.
  • an injector of an injection system for an internal combustion engine reacts particularly energy-sensitively when activated, provided that no needle stop occurs.
  • the control duration of the control signal for the actuator is set as part of the regulation, the control energy preferably being kept constant. This takes place especially with high rail pressure and long activation times. The energy sensitivity is so low that an effective change in the injection quantity can be achieved simply by adjusting the control duration. However, setting the control duration also enables highly precise metering of the desired injection quantity.
  • the control duration is set as part of the control, preferably in the case of main injections for improved quantity addition. division, which manifests itself in an improved engine efficiency.
  • two separate controllers can be provided, which are activated or deactivated depending on the detection of a needle stop on the nozzle needle.
  • the two controllers do not have to be designed as separate components within the scope of the invention, but can also be implemented as different program modules in the context of a control program running in the electronic motor control.
  • a needle stop is preferably determined by a seat contact switch, the seat contact switch generating a status signal which is dependent on the position of the nozzle needle of the injector.
  • Such a seat contact switch is described, for example, in the document DE 34 45 721 AI mentioned at the outset, so that its content is fully attributable to the present description with regard to the structure of a seat contact switch.
  • a needle stop is preferably determined in connection with such a seat contact switch by means of a special interrogation circuit, an alternating signal source preferably being provided which acts upon the seat contact switch with an alternating signal.
  • the alternating signal source is preferably an alternating voltage source, the seat contact switch being part of a voltage divider, so that the electrical voltage dropping across the seat contact switch is dependent on the position of the nozzle needle and thereby forms the status signal.
  • the alternating signal source of the interrogation circuit is preferably connected to the seat contact switch via the same control line. bound, which also controls the actuator. This offers the advantage that a separate line is required in order to apply the alternating signal to the seat contact switch.
  • the alternating signal is preferably coupled into the control line by a coupling capacitor.
  • the signal reported by the seat contact switch is preferably also coupled out via a coupling capacitor.
  • the alternating signal source for interrogating the seat contact switch is connected to the seat contact switch via a separate line.
  • the coupling capacitors for the Einzw. Decoupling is not necessary.
  • the alternating signal for the application of the seat contact switch preferably has a frequency of at least 10 kHz in order to enable sufficiently rapid detection and not to interfere with the injector function and control.
  • the interrogation circuit for interrogating the seat contact switch preferably has a bandpass filter which filters the status signal picked up at the seat contact switch in order to suppress low and high-frequency interference signals.
  • a bandpass filter can consist, for example, of an LCR element, but other configurations of a bandpass filter are also possible.
  • the interrogation circuit for interrogating the seat contact switch preferably has a rectifier in order to filter out either positive or negative half-waves from the status signal.
  • the rectifier can be a simple one-way rectifier, which can consist, for example, of a single diode, preferably only allowing positive half-waves to be passed through, whereas negative half-waves are filtered out.
  • the same richter is preferably arranged behind the bandpass filter in the query circuit.
  • the interrogation circuit according to the invention for interrogating the seat contact switch preferably has a low-pass filter which smoothes the status signal picked up at the seat contact switch, the low-pass filter preferably being arranged behind the rectifier.
  • the low-pass filter can be, for example, an RC element, but other configurations of the low-pass filter are also possible within the scope of the invention.
  • the seat contact switch is not acted upon by an alternating signal for interrogation, but by one
  • the bandpass filter, the rectifier and the lowpass filter can be omitted in the interrogation circuit.
  • the query circuit according to the invention preferably has a Schmitt trigger, which compares the smoothed state signal with a reference voltage and digitizes the state signal in accordance with the comparison.
  • an injection quantity is regulated which determines the injection behavior, which can be, for example, the start of injection, the end of injection and / or the injection duration.
  • control signal preferably being optimized between two successive injection processes.
  • a pilot control is preferably provided, which sets the control signal in accordance with a predetermined target value, the control preferably being superimposed and merely performing an optimization.
  • 1 is a schematic representation of the structure of an injection system for an internal combustion engine
  • Fig. 3 is a circuit diagram of a query circuit for querying a seat contact switch
  • Fig. ⁇ 4 is a timing diagram of the control signal for the actuator and the associated nozzle needle position.
  • FIG. 1 shows an injector 1, which is used in an injection system for an internal combustion engine to inject fuel into the combustion chambers, the injector 1 can be designed in a conventional manner and has a seat contact switch 2, around a needle stop of a nozzle needle of the injector 1.
  • the mechanical actuation of the injector 1 takes place here by an actuator 3, which is preferably a piezoelectric actuator which, in comparison with electromagnetic actuators, enables a more dynamic actuating behavior, which is particularly necessary in the case of pre-injections and multiple injections.
  • the actuator 3 is electrically controlled by a control device 4 via a voltage-side control line 5.1 and a ground-side control line 5.2, the seat contact switch 2 being coupled to the ground-side control line 5.2 via a coupling capacitor C1.
  • an interrogation circuit 6 is also provided, which is shown in detail in FIG. 3 and will be described in detail. It should only be mentioned at this point that the interrogation circuit 6 is also coupled to the control line 5.2 on the ground side. The interrogation of the seat contact switch 2 by the interrogation circuit 6 thus takes place via the same control line 5.2, via which the actuator 3 is also grounded. This offers the advantage that no separate line is required between the query circuit 6 and the seat contact switch 2.
  • the interrogation circuit 6 generates a state signal which is dependent on the position of the nozzle needle of the injector 1, the state signal being transmitted to the control unit 4.
  • the injection is regulated as a function of a target value that the driver of the motor vehicle driven by the internal combustion engine determines by corresponding actuation of the accelerator pedal, a pedal angle PEDA being detected by a pedal value transmitter 7.
  • the pedal value transmitter 7 is connected on the output side to a characteristic element 8, which determines a corresponding injection quantity Q as a function of the pedal angle ⁇ PEDAL , in which the determination of the injection quantity Q can also go into other quantities, which is not shown here for the sake of simplicity.
  • the characteristic curve element 8 is connected to a characteristic field 9, which, depending on the predetermined injection quantity Q, determines a target value t N o, soi ⁇ for the needle opening duration of the injector 1.
  • the determination of the target value t N o, soi ⁇ takes place not only as a function of the predetermined injection quantity Q, but also as a function of a rail pressure P RAI , which is measured by a pressure sensor 10, the rail pressure P RAIL being the fuel pressure reproduces within the common rail.
  • the actual needle opening duration of the injector 1 does not exactly match the activation duration of the actuator 3, since the activation is subject to dead time.
  • the characteristic map 9 is therefore connected to a further characteristic map 11 which, depending on the target value t N0 , soi ⁇ and the rail pressure PRAIL, has a corresponding target value ti, N0 M for the actuation period of the actuator 3 is determined, whereby other operating variables can also be included in the determination of the target value ti, N0 , which is not shown here for the sake of simplicity.
  • the map 11 is connected on the output side to a subtractor 12, the negative input of the subtractor 12 receiving a correction value t K oRRE ⁇ oR, which is provided by a controller 13, as will be described in detail later, so that a correction is made at the output of the subtractor 12 -
  • the ti.Korriier value for the actuation period of actuator 3 appears.
  • the subtracter 12 is therefore the output side to a further characteristic field 14, which in dependence on the value rt ti, e Korrigi for the activation duration of the actuator 3 and the Rail pressure PRAIL determined a nominal value E NOM for the control energy.
  • E NOM the nominal value for the control energy.
  • other operating variables can also be included in the determination of the nominal value E NOM for the control energy, which is not shown here for the sake of simplicity.
  • the characteristic diagram 14 is connected to a further subtractor 15, the negative input of the subtractor 15 being connected to a further controller 16, which supplies a correction value ER OR REKT U R for the control energy.
  • the regulation takes place as a function of a deviation ⁇ t between the predetermined target value t NO , soLL for the needle opening duration on the one hand and an actual value t N0 , ⁇ s ⁇ for the needle opening duration, the actual value t N o, ⁇ s ⁇ is determined for the needle opening duration by means of the seat contact switch 2.
  • the query circuit 6 is connected to an evaluation unit 17, which calculates the actual value t N o, ⁇ s ⁇ of the needle opening duration from the nozzle needle movement detected by the seat contact switch 2.
  • the target value t NO , soLL for the needle opening duration and the measured actual value t N o, ⁇ s ⁇ for the needle opening duration are fed to a subtractor 18, which calculates the target-actual deviation ⁇ t and both the controller 13 and the controller 16 supplies.
  • the two controllers 13, 16 then calculate a corresponding one as a function of the target / actual deviation ⁇ t Correction value t K 0RRE ⁇ uR or ERORREKTUR in order to correct the activation duration or the activation energy.
  • the control described above advantageously enables compensation of influences by temperature, aging,> r, wear or changing fuel qualities on the actuator 3 and the injector 1.
  • the query of the seat contact switch 2 by the query circuit 6 thus takes place via the same control line 5.2, via which the electrical actuation of the actuator 3 also takes place.
  • the interrogation circuit 6 on the ground-side control line 5.2 has a tap for a status signal, the status signal representing the electrical voltage drop across the seat contact switch 2 and thus the switching status of the switch S.
  • the bandpass filter BP filters out low and higher-frequency interference signals from the status signal picked up via the seat contact switch 2.
  • the bandpass filter BP has a tap to which a diode D (D1N4148) which is polarized in the direction of flow is connected, which only passes positive half-waves and filters out negative half-waves.
  • the Schmitt trigger has an adjustable hysteresis behavior and an adjustable threshold value.
  • FIG. 4 finally shows a time diagram, with a solid line 21 representing the course of the control current for the actuator 3, while a dashed line 22 represents the output of the query circuit 6 and thus the state of the seat contact switch 2.
  • the electrical actuation of the actuator 3 begins here at the time t1, until finally the movement of the nozzle needle begins at the time t2, which is then completed at the time t3. At time t3, the injector is fully open.
  • the nozzle needle movement then begins at time t5 until the injection valve is finally completely closed at time t6. It can be seen from the time diagram that the control of the injector 1 has a dead time between the times t1 and t2 and between the times t5 and t6.

Abstract

The invention relates to a control method for an actuator (3) for controlling an injector of an injection system for an internal combustion engine. Said method comprises the following steps: specification of a target value (tNO,Target) for an injection variable that determines the injection behaviour; electrical control of the actuator (3) using an electrical control signal that corresponds to the predefined target value (tNO,Target) for the injection variable; detection of an actual value (tNO,Actual) of the injection variable and control of the injection variable by an adjustment of the control signal in accordance with the determined actual value (tNO,Actual) of the injection variable. For the control process, at least one first parameter (ti,NOM) and a second parameter (ENOM) of the control signal are adjusted, whereby the occurrence of a needle impact during the control of the actuator (3) is verified and either the first parameter (ti,NOM) or the second parameter (ENOM) is adjusted, depending on the result of said verification.

Description

Beschreibungdescription
Regelverfahren und Regeleinrichtung für einen Aktor einer EinspritzanlageControl method and control device for an actuator of an injection system
Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren für einen Aktor zur Ansteuerung eines Injektors einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15.The invention relates to a control method for an actuator for controlling an injector of an injection system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a corresponding control device according to the preamble of claim 15.
Bei derzeit eingesetzten Diesel-Co mon-Rail-Einspritzsystemen erfolgt die Ansteuerung der Aktoren für die KraftStoffinjek- toren in einem gesteuerten Betrieb ohne eine Regelung. Hier- bei erfassen Sensoren die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise den Fahrerwunsch, die Motordrehzahl, die Kühlmitteltemperatur und den Raildruck. Aus den gemessenen Betriebsbedingungen berechnet dann ein Programm in der Motorsteuerung (ECU - Electronic Control Unit) anhand von vorgegebenen Kennfeldern die optimalen Werte für die Ansteuerenergie, den Einspritzbeginn und das Einspritzende, • um die jeweils richtige Einspritzmenge zum richtigen Zeitpunkt einzuspritzen.In the currently used diesel co-rail injection systems, the actuators for the fuel injectors are controlled in a controlled operation without regulation. Sensors record the operating conditions of the internal combustion engine, such as the driver's request, the engine speed, the coolant temperature and the rail pressure. From the measured operating conditions, a program in the engine control (ECU - Electronic Control Unit) calculates the optimal values for the control energy, the start of injection and the end of injection based on predetermined characteristic maps, • in order to inject the correct injection quantity at the right time.
Nachteilig an einem derartigen gesteuerten Betrieb der Aktoren ohne eine Regelung ist die Tatsache, dass verschleiß- und alterungsbedingte Veränderungen der Einspritzcharakteristiken der Injektoren unberücksichtigt bleiben, was zu einer erheblichen Verschlechterung des Motorbetriebs führen kann.A disadvantage of such a controlled operation of the actuators without regulation is the fact that changes in the injection characteristics of the injectors due to wear and aging are not taken into account, which can lead to a considerable deterioration in engine operation.
Darüber hinaus ist aus DE 34 45 721 AI ein Einspritzventil mit einem sogenannten Sitzkontaktschalter bekannt, wobei der Sitzkontaktschalter eine Ermittlung der Düsennadelstellung und damit des Öffnungszeitpunktes des Einspritzventils ermög- licht. Darüber hinaus ist aus dieser Druckschrift bekannt, das Ansteuersignal für das Einspritzventil entsprechend dem durch den Sitzkontaktschalter ermittelten Öffnungszeitpunkt des Einspritzventils zu korrigieren, so dass ein geregelter Betrieb des Einspritzventils erfolgt. Der in dieser älteren Druckschrift beschriebene Gedanke einer geregelten Ansteuerung eines Aktors für ein Einspritzventil wurde jedoch in der jüngeren Vergangenheit nicht weiter verfolgt.Furthermore, an injection valve with a so-called seat contact switch is known from DE 34 45 721 AI, the seat contact switch making it possible to determine the nozzle needle position and thus the opening time of the injection valve. In addition, it is known from this document that the control signal for the injection valve corresponds to the opening time determined by the seat contact switch correct the injector so that the injector operates in a controlled manner. However, the idea of a controlled actuation of an actuator for an injection valve described in this earlier publication has not been pursued in the recent past.
Nachteilig an der bekannten geregelten Ansteuerung eines Aktors für einen Injektor einer Einspritzanlage ist das unbefriedigende Regelungsverhalten.A disadvantage of the known controlled control of an actuator for an injector of an injection system is the unsatisfactory control behavior.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Regelverfahren und eine entsprechende Regeleinrichtung zur Ansteuerung eines Aktors für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem das Regelverhalten verbessert ist.The invention is therefore based on the object of providing a control method and a corresponding control device for controlling an actuator for an injection system of an internal combustion engine, in which the control behavior is improved.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem vorstehend beschriebenen bekannten Regelverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich einer Regeleinrichtung wird die Aufgabedagegen durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.This object is achieved on the basis of the known control method described above according to the preamble of claim 1 by the characterizing features of claim 1. With regard to a control device, on the other hand, the task is solved by the features of claim 15.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, dass im Rahmen der Regelung mindestens zwei Parameter des Steuer- signals für den Aktor eingestellt werden, um das gewünschte Einspritzverhalten zu erzielen.The invention encompasses the general technical teaching that at least two parameters of the control signal for the actuator are set as part of the regulation in order to achieve the desired injection behavior.
Bei dem erfindungsgemäßen Regelverfahren bzw. der entsprechenden Regeleinrichtung wird geprüft, ob bei der Ansteuerung des Aktors ein Nadelanschlag der Düsennadel des Injektors auftritt, wobei in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung entweder der erste Parameter oder der zweite Parameter des Steuersignals für den Aktor eingestellt wird.In the control method according to the invention or the corresponding control device, it is checked whether a needle stop of the nozzle needle of the injector occurs when the actuator is actuated, depending on the result of the test either the first parameter or the second parameter of the control signal for the actuator being set.
Vorzugsweise ist der erste einstellbare Parameter die Ansteuerdauer des Steuersignals für den Aktor, während der zweite einstellbare Parameter die Ansteuerenergie des Steuersignals für den Aktor ist. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der im Rahmen der Regelung einstellbaren Parameter des Steuersignals für den Aktor nicht auf die Ansteuerdauer und die Ansteuerenergie beschränkt, sondern vielmehr auch mit anderen einstellbaren Parametern realisierbar.The first adjustable parameter is preferably the activation duration of the control signal for the actuator, while the second adjustable parameter is the activation energy of the control signal for the actuator. However, with regard to the parameters of the control signal for the actuator that can be set in the context of the regulation, the invention is not limited to the activation duration and the activation energy, but rather can also be implemented with other adjustable parameters.
Vorzugsweise wird beim Auftreten eines Nadelanschlags im Rahmen der Regelung die Ansteuerdauer eingestellt, wohingegen ohne einen Nadelanschlag vorzugsweise die Ansteuerenergie des Steuersignals für den Aktor eingestellt wird.When a needle stop occurs, the control duration is preferably set as part of the control, whereas without a needle stop, the control energy of the control signal for the actuator is preferably set.
Dies ist vorteilhaft, da ein Injektor einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bei einer Ansteuerung besonders energiesensibel reagiert, sofern kein Nadelanschlag auftritt. Dies bedeutet, dass eine geringe Korrektur der Ansteuerenergie bei ansonsten konstanter Ansteuerdauer eine entsprechend feine Änderung der Einspritzmenge ermöglicht. Damit lässt sich eine hochgenaue Dosierung sehr geringer Einspritzmengen realisieren, wie sie besonders bei hohem Raildruck und sehr kurzen Ansteuerdauern benötigt werden, z.B. bei einer Voreinspritzung zur Geräuschverringerung und insbesondere zur Vermeidung des sogenannten "Nageins" oder bei einer Nacheinspritzung zur Verbesserung der Abgaswerte.This is advantageous since an injector of an injection system for an internal combustion engine reacts particularly energy-sensitively when activated, provided that no needle stop occurs. This means that a slight correction of the control energy with an otherwise constant control duration enables a correspondingly fine change in the injection quantity. This enables highly precise dosing of very small injection quantities to be achieved, such as are required especially with high rail pressure and very short activation times, e.g. in a pre-injection to reduce noise and in particular to avoid so-called "nagging" or in a post-injection to improve the exhaust gas values.
Falls dagegen beim Betrieb des Aktors ein Nadelanschlag der Düsennadel auftritt, wird im Rahmen der Regelung die Ansteuerdauer des Steuersignals für den Aktor eingestellt, wobei die Ansteuerenergie vorzugsweise konstant gehalten wird. Dies findet vor allem bei hohem Raildruck und langen Ansteuerdau- ern statt. Die Energiesensibilität ist dabei so gering, dass allein über eine Einstellung der Ansteuerdauer eine wirksame Veränderung der Einspritzmenge erreicht werden kann. Auch eine Einstellung der Ansteuerdauer ermöglicht jedoch eine hochgenaue Dosierung der gewünschten Einspritzmenge. Die Einstel- lung der Ansteuerdauer erfolgt im Rahmen der Regelung vorzugsweise bei Haupteinspritzungen zur verbesserten Mengenzu- teilung, was sich vorteilhaft in einem verbesserten Motornutzungsgrad äußert.If, on the other hand, a needle stop of the nozzle needle occurs during operation of the actuator, the control duration of the control signal for the actuator is set as part of the regulation, the control energy preferably being kept constant. This takes place especially with high rail pressure and long activation times. The energy sensitivity is so low that an effective change in the injection quantity can be achieved simply by adjusting the control duration. However, setting the control duration also enables highly precise metering of the desired injection quantity. The control duration is set as part of the control, preferably in the case of main injections for improved quantity addition. division, which manifests itself in an improved engine efficiency.
Zur Einstellung der beiden Parameter (z.B. Ansteuerenergie und Ansteuerdauer) können zwei getrennte Regler vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von der Detektion eines Nadelanschlags der Düsennadel aktiviert bzw. deaktiviert werden. Die beiden Regler müssen jedoch im Rahmen der Erfindung nicht als separate Bauteile ausgeführt sein, sondern können auch im Rahmen eines in der elektronischen Motorsteuerung ablaufenden Steuerprogramms als unterschiedliche Programmmodule implementiert sein.To set the two parameters (e.g. control energy and control duration), two separate controllers can be provided, which are activated or deactivated depending on the detection of a needle stop on the nozzle needle. However, the two controllers do not have to be designed as separate components within the scope of the invention, but can also be implemented as different program modules in the context of a control program running in the electronic motor control.
Die Ermittlung eines Nadelanschlags erfolgt vorzugsweise durch einen Sitzkontaktschalter, wobei der Sitzkontaktschalter ein Zustandssignal erzeugt, das von der Position der Düsennadel des Injektors abhängig ist.A needle stop is preferably determined by a seat contact switch, the seat contact switch generating a status signal which is dependent on the position of the nozzle needle of the injector.
Ein derartiger Sitzkontaktschalter ist beispielsweise in der bereits eingangs erwähnten Druckschrift DE 34 45 721 AI beschrieben, so dass deren Inhalt hinsichtlich des Aufbaus eines Sitzkontaktschalters der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.Such a seat contact switch is described, for example, in the document DE 34 45 721 AI mentioned at the outset, so that its content is fully attributable to the present description with regard to the structure of a seat contact switch.
Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung eines Nadelanschlags in Verbindung mit einem derartigen Sitzkontaktschalter durch eine besondere Abfrageschaltung, wobei vorzugsweise eine Wechselsignalquelle vorgesehen ist, die den Sitzkontaktschalter mit einem Wechselsignal beaufschlagt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Wechselsignalquelle um eine Wechselspannungsquelle, wobei der Sitzkontaktschalter Bestandteil eines Spannungsteilers ist, so dass die über dem Sitzkontaktschalter abfallende elektrische Spannung von der Position der Düsennadel abhängig ist und dadurch das Zustandssignal bildet.A needle stop is preferably determined in connection with such a seat contact switch by means of a special interrogation circuit, an alternating signal source preferably being provided which acts upon the seat contact switch with an alternating signal. The alternating signal source is preferably an alternating voltage source, the seat contact switch being part of a voltage divider, so that the electrical voltage dropping across the seat contact switch is dependent on the position of the nozzle needle and thereby forms the status signal.
Die Wechselsignalquelle der Abfrageschaltung ist vorzugsweise über dieselbe Steuerleitung mit dem Sitzkontaktschalter ver- bunden, über die auch die Ansteuerung des Aktors erfolgt. Dies bietet den Vorteil, dass auf eine separate Leitung erforderlich ist, um den Sitzkontaktschalter mit dem Wechselsignal zu beaufschlagen. Die Einkopplung des Wechselsignals in die Steuerleitung erfolgt hierbei vorzugsweise durch einen Koppelkondensator. Darüber hinaus erfolgt vorzugsweise auch die Auskopplung des von dem Sitzkontaktschalter zurückgemeldeten Signals über einen Koppelkondensator.The alternating signal source of the interrogation circuit is preferably connected to the seat contact switch via the same control line. bound, which also controls the actuator. This offers the advantage that a separate line is required in order to apply the alternating signal to the seat contact switch. The alternating signal is preferably coupled into the control line by a coupling capacitor. In addition, the signal reported by the seat contact switch is preferably also coupled out via a coupling capacitor.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Wechselsignalquelle für die Abfrage des Sitzkontaktschalters über eine separate Leitung mit dem Sitzkontaktschalter verbunden ist. In diesem Fall können die Koppelkondensatoren für die Einbzw. Auskopplung entfallen.However, it is alternatively also possible that the alternating signal source for interrogating the seat contact switch is connected to the seat contact switch via a separate line. In this case, the coupling capacitors for the Einzw. Decoupling is not necessary.
Vorzugsweise weist das Wechselsignal für die Beaufschlagung des Sitzkontaktschalters eine Frequenz von mindestens 10 kHz auf, um eine ausreichend schnelle Erfassung zu ermöglichen und die Injektorfunktion und -ansteuerung nicht zu stören.The alternating signal for the application of the seat contact switch preferably has a frequency of at least 10 kHz in order to enable sufficiently rapid detection and not to interfere with the injector function and control.
Weiterhin weist die Abfrageschaltung zur Abfrage des Sitzkontaktschalters vorzugsweise ein Bandpassfilter auf, welches das an dem Sitzkontaktschalter abgegriffene Zustandssignal filtert, um nieder- und höherfrequente Störsignale zu unter- drücken. Ein derartiges Bandpassfilter kann beispielsweise aus einem LCR-Glied bestehen, jedoch sind auch andere Ausgestaltungen eines Bandpassfilters möglich.Furthermore, the interrogation circuit for interrogating the seat contact switch preferably has a bandpass filter which filters the status signal picked up at the seat contact switch in order to suppress low and high-frequency interference signals. Such a bandpass filter can consist, for example, of an LCR element, but other configurations of a bandpass filter are also possible.
Darüber hinaus weist die Abfrageschaltung zur Abfrage des Sitzkontaktschalters vorzugsweise einen Gleichrichter auf, um entweder positive oder negative Halbwellen aus dem Zustandssignal wegzufiltern. Bei dem Gleichrichter kann es sich um einen einfachen Einweggleichrichter handeln, der beispielsweise aus einer einzigen Diode bestehen kann, wobei vorzugs- weise nur positive Halbwellen durchgelassen werden, wohingegen negative Halbwellen herausgefiltert werden. Der Gleich- richter ist in der Abfrageschaltung vorzugsweise hinter dem Bandpassfilter angeordnet.In addition, the interrogation circuit for interrogating the seat contact switch preferably has a rectifier in order to filter out either positive or negative half-waves from the status signal. The rectifier can be a simple one-way rectifier, which can consist, for example, of a single diode, preferably only allowing positive half-waves to be passed through, whereas negative half-waves are filtered out. The same richter is preferably arranged behind the bandpass filter in the query circuit.
Ferner weist die erfindungsgemäße Abfrageschaltung zur Abfra- ge des Sitzkontaktschalters vorzugsweise ein Tiefpassfilter auf, welches das an dem Sitzkontaktschalter abgegriffene Zustandssignal glättet, wobei das Tiefpassfilter vorzugsweise hinter dem Gleichrichter angeordnet ist. Bei dem Tiefpassfilter kann es sich beispielsweise um ein RC-Glied handeln, je- doch sind im Rahmen der Erfindung auch andere Ausgestaltungen des Tiefpassfilters möglich.Furthermore, the interrogation circuit according to the invention for interrogating the seat contact switch preferably has a low-pass filter which smoothes the status signal picked up at the seat contact switch, the low-pass filter preferably being arranged behind the rectifier. The low-pass filter can be, for example, an RC element, but other configurations of the low-pass filter are also possible within the scope of the invention.
Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass der Sitzkontaktschalter zur Abfrage nicht mit ei- nem Wechselsignal beaufschlagt wird, sondern mit einemHowever, there is also the possibility within the scope of the invention that the seat contact switch is not acted upon by an alternating signal for interrogation, but by one
Gleichstrom- bzw. Gleichspannungssignal. In diesem Fall können das Bandpassfilter, der Gleichrichter und das Tiefpassfilter in der Abfrageschaltung entfallen.DC or DC signal. In this case, the bandpass filter, the rectifier and the lowpass filter can be omitted in the interrogation circuit.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Abfrageschaltung vorzugsweise einen Schmitt-Trigger auf, der das geglättete Zustandssignal mit einer Referenzspannung vergleicht und das Zustandssignal entsprechend dem Vergleich digitalisiert.Furthermore, the query circuit according to the invention preferably has a Schmitt trigger, which compares the smoothed state signal with a reference voltage and digitizes the state signal in accordance with the comparison.
Ferner ist zu erwähnen, dass im Rahmen der erfindungsgemäßen Regelung eine Einspritzgröße geregelt wird, die das Einspritzverhalten bestimmt, wobei es sich beispielsweise um den Einspritzbeginn, das Einspritzende und/oder die Einspritzdauer handeln kann.It should also be mentioned that, within the scope of the regulation according to the invention, an injection quantity is regulated which determines the injection behavior, which can be, for example, the start of injection, the end of injection and / or the injection duration.
Die eigentliche Regelung erfolgt hierbei vorzugsweise diskontinuierlich zwischen aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen, wobei vorzugsweise jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen eine Optimierung des Steuersignals er- folgt. Schließlich ist noch zu erwähnen, dass zusätzlich zu der Regelung vorzugsweise eine Vorsteuerung vorgesehen ist, welche das Steuersignal entsprechend einem vorgegebenen Soll-Wert einstellt, wobei die Regelung vorzugsweise überlagert ist und lediglich eine Optimierung vornimmt.The actual control is preferably carried out discontinuously between successive injection processes, the control signal preferably being optimized between two successive injection processes. Finally, it should also be mentioned that, in addition to the control, a pilot control is preferably provided, which sets the control signal in accordance with a predetermined target value, the control preferably being superimposed and merely performing an optimization.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are explained in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiment of the invention with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des Aufbaus einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,1 is a schematic representation of the structure of an injection system for an internal combustion engine,
Fig. 2 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,2 is a control equivalent circuit diagram of the control device according to the invention,
Fig. 3 einen Schaltplan einer Abfrageschaltung zur Abfrage eines Sitzkontaktschalters sowieFig. 3 is a circuit diagram of a query circuit for querying a seat contact switch and
Fig.α4 ein Zeitdiagramm des Steuersignals für den Aktor und der zugehörigen Düsennadelstellung.Fig.α4 is a timing diagram of the control signal for the actuator and the associated nozzle needle position.
Die stark vereinfachte Übersichtsdarstellung in Figur 1 zeigt einen Injektor 1, der in einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine eingesetzt wird, um Kraftstoff in die Brennräume einzuspritzen, wobei der Injektor 1 in herkömmlicher Weise ausgeführt sein kann und einen Sitzkontaktschalter 2 aufweist, um einen Nadelanschlag einer Düsennadel des Injektors 1 erfassen zu können.The greatly simplified overview in Figure 1 shows an injector 1, which is used in an injection system for an internal combustion engine to inject fuel into the combustion chambers, the injector 1 can be designed in a conventional manner and has a seat contact switch 2, around a needle stop of a nozzle needle of the injector 1.
Die mechanische Ansteuerung des Injektors 1 erfolgt hierbei durch einen Aktor 3, wobei es sich vorzugsweise um einen piezoelektrischen Aktor handelt, der im Vergleich zu elektromag- netischen Aktoren ein dynamischeres Stellverhalten ermöglicht, was insbesondere bei Vor- und Mehrfacheinspritzungen erforderlich ist. Die elektrische Ansteuerung des Aktors 3 erfolgt durch ein Steuergerät 4 über eine spannungsseitige Steuerleitung 5.1 und eine masseseitige Steuerleitung 5.2, wobei der Sitzkon- taktschaler 2 über einen Koppelkondensator Cl an die masseseitige Steuerleitung 5.2 angekoppelt ist.The mechanical actuation of the injector 1 takes place here by an actuator 3, which is preferably a piezoelectric actuator which, in comparison with electromagnetic actuators, enables a more dynamic actuating behavior, which is particularly necessary in the case of pre-injections and multiple injections. The actuator 3 is electrically controlled by a control device 4 via a voltage-side control line 5.1 and a ground-side control line 5.2, the seat contact switch 2 being coupled to the ground-side control line 5.2 via a coupling capacitor C1.
Zur Abfrage des Sitzkontaktschalters 2 ist ferner eine Abfrageschaltung 6 vorgesehen, die detailliert in Fig. 3 darge- stellt ist und noch eingehend beschrieben wird. Es ist an dieser Stelle lediglich zu erwähnen, dass die Abfrageschaltung 6 ebenfalls an die masseseitige Steuerleitung 5.2 angekoppelt ist. Die Abfrage des Sitzkontaktschalters 2 durch die Abfrageschaltung 6 erfolgt also über dieselbe Steuerleitung 5.2, über die auch die masseseitige Ansteuerung des Aktors 3 erfolgt. Dies bietet den Vorteil, dass keine separate Leitung zwischen der Abfrageschaltung 6 und dem Sitzkontaktschalter 2 erforderlich ist.To interrogate the seat contact switch 2, an interrogation circuit 6 is also provided, which is shown in detail in FIG. 3 and will be described in detail. It should only be mentioned at this point that the interrogation circuit 6 is also coupled to the control line 5.2 on the ground side. The interrogation of the seat contact switch 2 by the interrogation circuit 6 thus takes place via the same control line 5.2, via which the actuator 3 is also grounded. This offers the advantage that no separate line is required between the query circuit 6 and the seat contact switch 2.
Die Abfrageschaltung 6 erzeugt ein Zustandssignal, das von der Position der Düsennadel des Injektors 1 abhängig ist, wobei das Zustandssignal zu dem Steuergerät 4 übertragen wird.The interrogation circuit 6 generates a state signal which is dependent on the position of the nozzle needle of the injector 1, the state signal being transmitted to the control unit 4.
Im Folgenden wird nun das in Fig. 2 dargestellte regelungs- technische Ersatzschaltbild der in Fig. 1 dargestellten Einspritzanlage beschrieben.The control-technical equivalent circuit diagram of the injection system shown in FIG. 1 is now described below.
Die Regelung der Einspritzung erfolgt hierbei in Abhängigkeit von einem Soll-Wert, den der Fahrer des von der Brennkraftma- schine angetriebenen Kraftfahrzeugs durch eine entsprechende Betätigung des Gaspedals bestimmt, wobei ein Pedalwinkel PEDA von einem Pedalwertgeber 7 erfasst wird.The injection is regulated as a function of a target value that the driver of the motor vehicle driven by the internal combustion engine determines by corresponding actuation of the accelerator pedal, a pedal angle PEDA being detected by a pedal value transmitter 7.
Der Pedalwertgeber 7 ist ausgangsseitig mit einem Kennlinien- glied 8 verbunden, das in Abhängigkeit von dem Pedalwinkel ΦPEDAL eine entsprechende Einspritzmenge Q bestimmt, wobei in die Bestimmung der Einspritzmenge Q auch andere Größen eingehen können, was hier zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.The pedal value transmitter 7 is connected on the output side to a characteristic element 8, which determines a corresponding injection quantity Q as a function of the pedal angle Φ PEDAL , in which the determination of the injection quantity Q can also go into other quantities, which is not shown here for the sake of simplicity.
Ausgangsseitig ist das Kennlinienglied 8 mit einem Kennfeld 9 verbunden, das in Abhängigkeit von der vorgegebenen Ein- spritzmenge Q einen Soll-Wert tNo,soiι für die Nadelöffnungsdauer des Injektors 1 bestimmt. Die Bestimmung des Soll- Wertes tNo,soiι erfolgt jedoch nicht nur in Abhängigkeit von der vorgegebenen Einspritzmenge Q, sondern auch in Abhängig- keit von einem Raildruck PRAI , der von einem Drucksensor 10 gemessen wird, wobei der Raildruck PRAIL den Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rail wiedergibt.On the output side, the characteristic curve element 8 is connected to a characteristic field 9, which, depending on the predetermined injection quantity Q, determines a target value t N o, soiι for the needle opening duration of the injector 1. The determination of the target value t N o, soiι takes place not only as a function of the predetermined injection quantity Q, but also as a function of a rail pressure P RAI , which is measured by a pressure sensor 10, the rail pressure P RAIL being the fuel pressure reproduces within the common rail.
Die tatsächliche Nadelöffnungsdauer des Injektors 1 stimmt nicht exakt mit der Ansteuerdauer des Aktors 3 überein, da die Ansteuerung totzeitbehaftet ist. Zur Berücksichtigung von elektrischen und hydraulischen Totzeiten ist das Kennfeld 9 deshalb mit einem weiteren Kennfeld 11 verbunden, das in Abhängigkeit von dem Soll-Wert tN0,soiι und dem Raildruck PRAIL einen entsprechenden Soll-Wert ti,N0M für die Ansteuerdauer des Aktors 3 bestimmt, iwobei in die Bestimmung des Soll- Wertes ti,N0 auch andere Betriebsgrößen eingehen können, was hier zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.The actual needle opening duration of the injector 1 does not exactly match the activation duration of the actuator 3, since the activation is subject to dead time. To take account of electrical and hydraulic dead times, the characteristic map 9 is therefore connected to a further characteristic map 11 which, depending on the target value t N0 , soiι and the rail pressure PRAIL, has a corresponding target value ti, N0 M for the actuation period of the actuator 3 is determined, whereby other operating variables can also be included in the determination of the target value ti, N0 , which is not shown here for the sake of simplicity.
Das Kennfeld 11 ist ausgangsseitig mit einem Subtrahierer 12 verbunden, wobei der negative Eingang des Subtrahierers 12 einen Korrekturwert tKoRREκoR erhält, der von einem Regler 13 bereit gestellt wird, wie später noch detailliert beschrieben wird, so dass am Ausgang des Subtrahierers 12 ein korrigier- ter Wert ti.Korriier für die Ansteuerdauer des Aktors 3 erscheint.The map 11 is connected on the output side to a subtractor 12, the negative input of the subtractor 12 receiving a correction value t K oRREκoR, which is provided by a controller 13, as will be described in detail later, so that a correction is made at the output of the subtractor 12 - The ti.Korriier value for the actuation period of actuator 3 appears.
Bei der Ansteuerung des Aktors 3 ist jedoch nicht nur die Ansteuerdauer ti,Korigiert wichtig, sondern auch die Ansteuerener- gie. Der Subtrahierer 12 ist deshalb ausgangsseitig mit einem weiteren Kennfeld 14 verbunden, das in Abhängigkeit von dem Wert ti,Korrigiert für die Ansteuerdauer des Aktors 3 und dem Raildruck PRAIL einen nominellen Wert ENOM für die Ansteuerenergie ermittelt. In die Bestimmung des nominellen Wertes ENOM für die Ansteuerenergie können jedoch auch weitere Betriebsgrößen eingehen, was hier zur Vereinfachung nicht dar- gestellt ist.When actuating the actuator 3, however, not only the actuation duration ti, corrected is important, but also the actuation energy. The subtracter 12 is therefore the output side to a further characteristic field 14, which in dependence on the value rt ti, e Korrigi for the activation duration of the actuator 3 and the Rail pressure PRAIL determined a nominal value E NOM for the control energy. However, other operating variables can also be included in the determination of the nominal value E NOM for the control energy, which is not shown here for the sake of simplicity.
Ausgangsseitig ist das Kennfeld 14 mit einem weiteren Subtrahierer 15 verbunden, wobei der negative Eingang des Subtrahierers 15 mit einem weiteren Regler 16 verbunden ist, der einen Korrekturwert ERORREKTUR für die Ansteuerenergie liefert.On the output side, the characteristic diagram 14 is connected to a further subtractor 15, the negative input of the subtractor 15 being connected to a further controller 16, which supplies a correction value ER OR REKT U R for the control energy.
Am Ausgang des Subtrahierers 15 erscheint also ein korrigierter Wert EKORRIGIERT ür die Ansteuerenergie des Aktors 3.At the output of subtractor 15, a corrected value EKORRIGIERT appears for the control energy of actuator 3.
Im Folgenden wird nun die Funktion der beiden Regler 13, 16 beschrieben, wobei der Regler 13 eine Korrektur des nominellen Wertes tι,N0M der Ansteuerdauer ermöglicht, während der Regler 16 eine Korrektur des nominellen Wertes ENOM der Ansteuerenergie erlaubt.In the following the function of the two controllers 13, 16 described N0 M of the activation duration is now, the controller 13 T I a correction of the nominal value, allowing, during the controller 16, a correction of the nominal value E of the driving power NOM allowed.
Die Regelung erfolgt hierbei in Abhängigkeit von einer;Abwei- chung Δt zwischen dem vorgegebenen Soll-Wert tNO,soLL für die Nadelöffnungsdauer einerseits und einem Ist-Wert tN0,ιsτ für die Nadelöffnungsdauer, wobei der Ist-Wert tNo,ιsτ für die Na- delöffnungsdauer mittels des Sitzkontaktschalters 2 ermittelt wird. Hierzu ist die Abfrageschaltung 6 mit einer Auswerteeinheit 17 verbunden, die aus der von dem Sitzkontaktschalter 2 detektierten Düsennadelbewegung den Ist-Wert tNo,τsτ der Nadelöffnungsdauer berechnet.The regulation takes place as a function of a deviation Δt between the predetermined target value t NO , soLL for the needle opening duration on the one hand and an actual value t N0 , ιsτ for the needle opening duration, the actual value t N o, ιsτ is determined for the needle opening duration by means of the seat contact switch 2. For this purpose, the query circuit 6 is connected to an evaluation unit 17, which calculates the actual value t N o, τsτ of the needle opening duration from the nozzle needle movement detected by the seat contact switch 2.
Der Soll-Wert tNO,soLL für die Nadelöffnungsdauer und der gemessene Ist-Wert tNo,ιsτ für die Nadelöffnungsdauer werden einem Subtrahierer 18 zugeführt, der die Soll-Ist-Abweichung Δt berechnet und sowohl dem Regler 13 als auch dem Regler 16 zuführt. Die beiden Regler 13, 16 berechnen dann in Abhängigkeit von der Soll-Ist-Abweichung Δt einen entsprechenden Korrekturwert tK0RREκτuR bzw. ERORREKTUR, um die Ansteuerdauer bzw. die Ansteuerenergie zu korrigieren.The target value t NO , soLL for the needle opening duration and the measured actual value t N o, ιsτ for the needle opening duration are fed to a subtractor 18, which calculates the target-actual deviation Δt and both the controller 13 and the controller 16 supplies. The two controllers 13, 16 then calculate a corresponding one as a function of the target / actual deviation Δt Correction value t K 0RREκτuR or ERORREKTUR in order to correct the activation duration or the activation energy.
Von Bedeutung ist hierbei, dass nicht beide Regler 13, 16 gleichzeitig arbeiten, sondern nur einer der beiden Regler 13, 16, wobei die Auswahl des Reglers 13, 16 in Abhängigkeit davon erfolgt, ob während des Betriebs ein Nadelanschlag der Düsennadel des Injektors 1 erfolgt. Ein derartiger Nadelanschlag wird mittels des Sitzkontaktschalters 2 ermittelt, wo- bei im Falle eines Nadelanschlags der Regler 13 aktiviert wird, wohingegen ansonsten der Regler 16 aktiviert wird, da die Auswerteeinheit 17 für den Sitzkontaktschalter 2 mit dem Regler 16 über einen Inverter 19 verbunden ist. Bei einem Nadelanschlag während des normalen Betriebs des Injektors 1 er- folgt also eine Korrektur der Ansteuerdauer, wohingegen die Ansteuerenergie korrigiert wird, solange kein Nadelanschlag auftritt.It is important here that not both regulators 13, 16 work at the same time, but only one of the two regulators 13, 16, the selection of regulators 13, 16 taking place depending on whether a needle stop of the nozzle needle of the injector 1 occurs during operation , Such a needle stop is determined by means of the seat contact switch 2, the controller 13 being activated in the event of a needle stop, whereas the controller 16 is otherwise activated since the evaluation unit 17 for the seat contact switch 2 is connected to the controller 16 via an inverter 19. In the event of a needle stop during normal operation of the injector 1, the control duration is corrected, whereas the control energy is corrected as long as no needle stop occurs.
Die vorstehend beschriebene Regelung ermöglicht vorteilhaft eine Kompensation von Einflüssen durch Temperatur, Alterung, > r, Verschleiß oder wechselnden Kraftstoffqualitäten auf den Aktor 3 und den Injektor 1.The control described above advantageously enables compensation of influences by temperature, aging,> r, wear or changing fuel qualities on the actuator 3 and the injector 1.
Im Folgenden wird nun anhand von Fig. 3 der Aufbau der Abfra- geschaltung 6 zur Abfrage des Sitzkontaktschalters 2 beschrieben.The structure of the interrogation circuit 6 for interrogating the seat contact switch 2 will now be described below with reference to FIG. 3.
Der Sitzkontaktschalter 2 ist hierbei durch ein Ersatzschaltbild aus zwei Widerständen R1=100Ω, R2=250kΩ, einer Isolati- onskapazität C≤o und einem idealen Schalter S dargestellt, wobei der Widerstand Rl in Reihe mit dem idealen Schalter S geschaltet ist, während der Widerstand R2 und die Isolationskapazität Ciso parallel zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand Rl und dem Schalter S geschaltet ist. Weiterhin ist der Sitzkontaktschalter 2 über den Koppelkondensator Cl an die masseseitige Steuerleitung 5.2 angekoppelt, wie bereits vorstehend erwähnt wurde.The seat contact switch 2 is represented here by an equivalent circuit diagram consisting of two resistors R1 = 100Ω, R2 = 250kΩ, an insulation capacitance C ≤ o and an ideal switch S, the resistor R1 being connected in series with the ideal switch S, while the resistor R2 and the insulation capacitance Ciso is connected in parallel to the series circuit comprising the resistor R1 and the switch S. Furthermore, the seat contact switch 2 is coupled to the ground-side control line 5.2 via the coupling capacitor C1, as has already been mentioned above.
Die Abfrageschaltung 6 weist zur Abfrage des Sitzkontaktschalters 2 eine Wechselspannungsquelle 20 auf, die über einen Koppelkondensator C2=10nF an die masseseitige Steuerleitung 5.2 angekoppelt ist. Die Abfrage des Sitzkontaktschalters 2 durch die Abfrageschaltung 6 erfolgt also über diesel- be Steuerleitung 5.2, über die auch die elektrische Ansteuerung des Aktors 3 erfolgt. Dies bietet den Vorteil, dass auf eine zusätzliche Leitung zur Abfrage des Sitzkontaktschalters 2 verzichtet werden kann. Die Wechselspannungsquelle 20 koppelt hierbei ein WechselspannungsSignal mit einer Frequenz f=10kHz und einer Spannungsamplitude U=5V in die masseseitige Steuerleitung 5.2 ein.To interrogate the seat contact switch 2, the interrogation circuit 6 has an AC voltage source 20, which is coupled to the ground-side control line 5.2 via a coupling capacitor C2 = 10nF. The query of the seat contact switch 2 by the query circuit 6 thus takes place via the same control line 5.2, via which the electrical actuation of the actuator 3 also takes place. This offers the advantage that an additional line for querying the seat contact switch 2 can be dispensed with. The AC voltage source 20 couples an AC voltage signal with a frequency f = 10 kHz and a voltage amplitude U = 5 V into the ground-side control line 5.2.
Zwischen dem Koppelkondensator Cl und dem Koppelkondensator C2 weist die Abfrageschaltung 6 an der masseseitigen Steuer- leitung 5.2 einen Abgriff für ein Zustandssignal auf, wobei das Zustandssignal die über dem Sitzkontaktschalter 2 abfallende elektrische Spannung und damit den Schaltzustand des Schalters S wiedergibt.Between the coupling capacitor C1 and the coupling capacitor C2, the interrogation circuit 6 on the ground-side control line 5.2 has a tap for a status signal, the status signal representing the electrical voltage drop across the seat contact switch 2 and thus the switching status of the switch S.
An dem Abgriff ist ein Bandpassfilter BP angeschlossen, wobei das Bandpassfilter in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Kondensator C3=2,2nF, einer Induktivität L=10μH und einem Widerstand R3=100Ω besteht. Das Bandpassfilter BP filtert aus dem über dem Sitzkontaktschalter 2 abgegriffenen Zustandssig- nal nieder- und höherfrequente Störsignale aus.A bandpass filter BP is connected to the tap, the bandpass filter in this exemplary embodiment consisting of a capacitor C3 = 2.2nF, an inductance L = 10μH and a resistor R3 = 100Ω. The bandpass filter BP filters out low and higher-frequency interference signals from the status signal picked up via the seat contact switch 2.
Zwischen der Induktivität L und dem Widerstand R3 weist das Bandpassfilter BP einen Abgriff auf, an dem eine in Durchflussrichtung gepolte Diode D (D1N4148) angeschlossen ist, die nur positive Halbwellen durchläset und negative Halbwellen herausfiltert . Hinter der Diode D folgt ein Tiefpassfilter TP, das aus einem Kondensator C4=5nF und einem Potentiometer R4 besteht, wobei das Potentiometer R4 in diesem Ausführungsbeispiel auch auf einen Widerstandswert von R4=lkΩ eingestellt ist.Between the inductance L and the resistor R3, the bandpass filter BP has a tap to which a diode D (D1N4148) which is polarized in the direction of flow is connected, which only passes positive half-waves and filters out negative half-waves. A low-pass filter TP, which consists of a capacitor C4 = 5nF and a potentiometer R4, follows behind the diode D, the potentiometer R4 in this exemplary embodiment also being set to a resistance value of R4 = lkΩ.
In der Abfrageschaltung 6 folgt anschließend ein Schmitt- Trigger, der aus einem Differenzverstärker OP, mehreren Widerständen R5=8,59kΩ, R6=lkΩ, einem Potentiometer R7=20kΩ, einem Widerstand R8=2800Ω und einer Gleichspannungsquelle 21 mit einer Spannung von 10V besteht, so dass am Ausgang des Operationsverstärkers OP ein digitalisiertes Zustandssignal erscheint, das anzeigt, ob ein Nadelanschlag erfolgt ist oder nicht. Der Schmitt-Trigger weist hierbei ein einstellbares Hystereseverhalten und einen einstellbaren Schwellenwert auf.In the interrogation circuit 6 there follows a Schmitt trigger, which consists of a differential amplifier OP, several resistors R5 = 8.59kΩ, R6 = lkΩ, a potentiometer R7 = 20kΩ, a resistor R8 = 2800Ω and a DC voltage source 21 with a voltage of 10V , so that a digitized status signal appears at the output of the operational amplifier OP, which indicates whether a needle has been struck or not. The Schmitt trigger has an adjustable hysteresis behavior and an adjustable threshold value.
Figur 4 zeigt schließlich ein Zeitdiagramm, wobei eine durchgezogene Linie 21 den Verlauf des Steuerstroms für den Aktor 3 wiedergibt, während eine gestrichelte Linie 22 den Aus- gang der Abfrageschaltung 6 und damit den Zustand des Sitzkontaktschalters 2 darstellt.FIG. 4 finally shows a time diagram, with a solid line 21 representing the course of the control current for the actuator 3, while a dashed line 22 represents the output of the query circuit 6 and thus the state of the seat contact switch 2.
Zum Zeitpunkt tl beginnt hierbei die elektrische Ansteuerung des Aktors 3, bis schließlich zum Zeitpunkt t2 die Bewegung der Düsennadel beginnt, was dann zum Zeitpunkt t3 abgeschlossen ist. Zum Zeitpunkt t3 ist also das Einspritzventil vollständig geöffnet.The electrical actuation of the actuator 3 begins here at the time t1, until finally the movement of the nozzle needle begins at the time t2, which is then completed at the time t3. At time t3, the injector is fully open.
Zum Zeitpunkt t4 beginnt dann die erneute Ansteuerung des Ak- tors 3, um das Einspritzventil zu schließen.At time t4, actuation of actuator 3 then begins again in order to close the injection valve.
Mit einer zeitlichen Verzögerung beginnt dann zum Zeitpunkt t5 die Düsennadelbewegung, bis das Einspritzventil schließlich zum Zeitpunkt t6 vollständig geschlossen ist. Aus dem Zeitdiagramm ist ersichtlich, dass die Ansteuerung des Injektors 1 zwischen dem Zeitpunkt tl und t2 sowie zwischen dem Zeitpunkt t5 und t6 jeweils eine Totzeit aufweist.With a time delay, the nozzle needle movement then begins at time t5 until the injection valve is finally completely closed at time t6. It can be seen from the time diagram that the control of the injector 1 has a dead time between the times t1 and t2 and between the times t5 and t6.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. The invention is not restricted to the preferred exemplary embodiment described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope of protection.

Claims

Patentansprücheclaims
1. Regelverfahren für einen Aktor (3) zur Ansteuerung eines Injektors einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, 5 mit den folgenden Schritten: - Vorgabe eines Soll-Werts (tNo,soiι) für eine das Einspritzverhalten bestimmende Einspritzgröße, - Elektrische Ansteuerung des Aktors (3) mit einem elektrischen Steuersignal entsprechend dem vorgegebenen Soll-Wert 10 (tN0,soiι) für die Einspritzgröße, - Erfassung eines Ist-Werts (tNo,ist) der Einspritzgröße, - Regelung der Einspritzgröße durch eine Einstellung des Steuersignals in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Wert (tNo,ist) der Einspritzgröße, 15 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, - dass im Rahmen der Regelung mindestens ein erster Parameter ( i,N0M) und ein zweiter Parameter (ENOM) des Steuersignals eingestellt werden, und - dass geprüft wird, ob bei der Ansteuerung des Aktors (3) 20 ein Nadelanschlag auftritt, wobei in Abhängigkeit von dem- •■ Ergebnis der Prüfung entweder der erste Parameter (ti,Noι) oder der zweite Parameter (ENOM) eingestellt wird.1. Control method for an actuator (3) for controlling an injector of an injection system for an internal combustion engine, 5 with the following steps: - specification of a target value (t N o, soiι) for an injection quantity determining the injection behavior, - electrical control of the actuator (3) with an electrical control signal corresponding to the predetermined target value 10 (t N0 , soiι) for the injection quantity, - detection of an actual value (t N o, actual) of the injection quantity, - regulation of the injection quantity by setting the control signal in Dependency on the determined actual value (t N o, ist) of the injection quantity, 15 characterized in that - at least one first parameter (i, N0 M) and one second parameter (E N OM) of the control signal are set as part of the control, and - that is checked whether (3) 20, a needle stop occurs in the control of the actuator, wherein a function of DEM • ■ result of the check either the first parameter (ti, Noι) or the second parameter (E NO M) is set.
2. Regelverfahren nach Anspruch 1, 25 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste einstellbare Parameter (ti,N0M) die Ansteuerdauer des Steuersignals ist, während der zweite einstellbare Parameter (ENOM) die Ansteuerenergie des Steuersignals ist.2. Control method according to claim 1, 25 characterized in that the first adjustable parameter (ti, N0 M) is the activation period of the control signal, while the second adjustable parameter (E NOM ) is the activation energy of the control signal.
30 3. Regelverfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einem Nadelanschlag die Ansteuerdauer (ti,N0M) eingestellt wird, wohingegen bei keinem Nadelanschlag die Ansteuerenergie (ENOM) eingestellt wird.30 3. Control method according to claim 1 and 2, characterized in that the control duration (ti, N 0M) is set at a needle stop, whereas the control energy (E NOM ) is set at no needle stop.
35 4. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die das Einspritzverhalten bestimmende Einspritzgröße der Einspritzbeginn, das Einspritzende und/oder die Einspritzdauer ist. 5. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regelung zeitlich diskontinuierlich zwischen aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen erfolgt. 6. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ist-Wert (tNo,ist) der Einspritzgröße mittels eines Sitzkontaktschalters (2) ermittelt wird, wobei der Sitzkontaktschalter (2) ein Zustandssignal erzeugt, das von der Po- sition der Düsennadel des Injektors (1) abhängig ist.35 4. Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the injection quantity determining the injection behavior is the start of injection, the end of injection and / or the injection duration. 5. Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the control takes place discontinuously between successive injection processes. 6. Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the actual value (t N o, ist) of the injection quantity is determined by means of a seat contact switch (2), the seat contact switch (2) generating a status signal which is from the position the nozzle needle of the injector (1) is dependent.
■ 7. Regelverfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Aktor (3) über eine Steuerleitung (5.2) mit einem Steuergerät (4) verbunden ist, wobei das Steuersignal von dem Steuergerät (4) über die Steuerleitung (5.2) zu dem Aktor (3) übertragen wird, während die Abfrage des Zustandssignals über dieselbe Steuerleitung (5.2) erfolgt. 8. Regelverfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sitzkontaktschalter (2) zur Ermittlung der Position der Düsennadel mit einem Wechselsignal mit einer bestimmten Frequenz beaufschlagt wird, wobei zur Bestimmung des Zu- Standssignals die über dem Sitzkontaktschalter (2) abfallende Spannung gemessen wird.7. Control method according to claim 6, characterized in that the actuator (3) is connected via a control line (5.2) to a control unit (4), the control signal from the control unit (4) via the control line (5.2) to the actuator ( 3) is transmitted while the status signal is queried via the same control line (5.2). 8. Control method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the seat contact switch (2) is acted upon to determine the position of the nozzle needle with an alternating signal with a certain frequency, the falling over the seat contact switch (2) to determine the status signal Voltage is measured.
9. Regelverfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Frequenz des Wechselsignals mindestens 10 kHz beträgt . 9. Control method according to claim 8, characterized in that the frequency of the alternating signal is at least 10 kHz.
10. Regelverfahren nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zustandssignal bandpassgefiltert wird.10. Control method according to claim 8 or 9, so that the status signal is bandpass filtered.
11. Regelverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus dem Zustandssignal entweder positive oder negative Halbwellen weggefiltert werden.11. Control method according to one of claims 8 to 10, d a d u r c h g e k e n n e e c h n e t that either positive or negative half-waves are filtered out of the state signal.
12. Regelverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zustandssignal geglättet wird.12. Control method according to one of claims 8 to 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the status signal is smoothed.
13. Regelverfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das geglättete Zustandssignal mit einer Referenzspannung verglichen wird und das Zustandssignal entsprechend dem Vergleich digitalisiert wird.13. Control method according to claim 12, so that the smoothed state signal is compared with a reference voltage and the state signal is digitized in accordance with the comparison.
14. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g eck e n n z e i c h n e t, dass zusätzlich zu der Regelung eine Vorsteuerung des elektrischen Steuersignals entsprechend dem vorgegebenen Soll-Wert (tN0,soiι) erfolgt.14. Control method according to one of the preceding claims, characterized in that, in addition to the control, the electrical control signal is precontrolled in accordance with the predetermined target value (t N0 , soiι).
15. Regeleinrichtung für einen Aktor (3) eines Injektors einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit15. Control device for an actuator (3) of an injector of an injection system for an internal combustion engine
- einem Stellglied zur elektrischen Ansteuerung des Aktors (3) mit einem Steuersignal entsprechend einem vorgegebenen Soll-Wert (tNo,soiι) für eine das Einspritzverhalten bestimmende Einspritzgröße,- An actuator for electrical control of the actuator (3) with a control signal corresponding to a predetermined target value (tNo, soiι) for an injection variable determining the injection behavior,
- einer Detektionseinrichtung zur Erfassung eines Ist-Werts (tNo,ist) der Einspritzgröße sowie- A detection device for detecting an actual value (t N o, ist) of the injection quantity and
- einem Regler zur Regelung der Einspritzgröße in Abhängig- keit von dem ermittelten Ist-Wert (tNo,ist) durch eine entsprechende Einstellung des Steuersignals für den Aktor (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Rahmen der Regelung mindestens ein erster Parameter (ti,N0M> und ein zweiter Parameter (EN0M) des Steuersignals einstellbar ist, unda controller for regulating the injection quantity as a function of the actual value determined (t N o, ist) by a corresponding setting of the control signal for the actuator (3), characterized in that at least a first parameter (ti, N0 M> and a second parameter (E N0M ) of the control signal can be set as part of the regulation, and
- dass die Detektionseinrichtung (2, 6, 17) einen Nadelanschlag der Düsennadel des Injektors (1) erfasst, wobei in Abhängigkeit von der Detektion eines Nadelanschlags der Düsennadel eine Einstellung des ersten Parameters (ti,Nθm) oder des zweiten Parameters (ENom) erfolgt.- That the detection device (2, 6, 17) detects a needle stop of the nozzle needle of the injector (1), with a setting of the first parameter (ti, Nθ m) or the second parameter (E nom ) he follows.
16. Regeleinrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste einstellbare Parameter (ti,N0M) die Ansteuerdauer des Steuersignals ist, während der zweite einstellbare Parameter (EN0M) die Ansteuerenergie des Steuersignals ist.16. Control device according to claim 15, characterized in that the first adjustable parameter (ti, N 0M) is the control duration of the control signal, while the second adjustable parameter (E N0M ) is the control energy of the control signal.
17. Regeleinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, einen ersten Regler (13) zur Beeinflussung des ersten Parame- ters (ti,N0M) des Steuersignals und einen zweiten Regler (16) zur Beeinflussung des zweiten Parameters (ENOM) des Steuersignals .17. Control device according to claim 15 or 16, characterized in that a first controller (13) for influencing the first parameter (ti, N0 M) of the control signal and a second controller (16) for influencing the second parameter (E NO M) Control signal.
18. Regeleinrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass, wobei die Detektionseinrichtung (2, 6, 17) in Abhängigkeit von der Detektion eines Nadelanschlags einen der beiden Regler (13, 16) aktiviert und den anderen Regler (13, 16) deaktiviert .18. Control device according to claim 17, so that the detection device (2, 6, 17) activates one of the two controllers (13, 16) and deactivates the other controller (13, 16) depending on the detection of a needle stroke.
19. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die das Einspritzverhalten bestimmende Einspritzgröße der Einspritzbeginn, das Einspritzende und/oder die Ein- spritzdauer ist.19. Control device according to one of claims 15 to 18, so that the injection quantity determining the injection behavior is the start of injection, the end of injection and / or the duration of injection.
20. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regelung zeitlich diskontinuierlich zwischen aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen erfolgt.20. Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the control is carried out discontinuously between successive injection processes.
21. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Detektionseinrichtung einen Sitzkontaktschalter (2) aufweist.21. Control device according to one of claims 15 to 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the detection device has a seat contact switch (2).
22. Regeleinrichtung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Wechselsignalquelle (19) vorgesehen ist, die den Sitzkontaktschalter (2) mit einem Wechselsignal beaufschlagt, wobei der Sitzkontaktschalter (2) ein Zustandssignal abgibt, das von der Position der Düsennadel abhängig ist.22. Control device according to claim 21, so that an alternating signal source (19) is provided, which acts on the seat contact switch (2) with an alternating signal, the seat contact switch (2) emitting a status signal which is dependent on the position of the nozzle needle.
23. Regeleinrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Wechselsignal eine Frequenz aufweist, die mindestens 10 kHz beträgt.23. Control device according to claim 22, so that the alternating signal has a frequency that is at least 10 kHz.
24. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sitzkontaktschalter (2) ausgangsseitig mit einem Bandpassfilter (BP) verbunden ist, um das Zustandssignal zu filtern.24. Control device according to one of claims 21 to 23, so that the seat contact switch (2) is connected on the output side to a bandpass filter (BP) in order to filter the status signal.
25. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sitzkontaktschalter (2) ausgangsseitig mit einem Gleichrichter (D) verbunden ist, um entweder positive oder negative Halbwellen aus dem Zustandssignal wegzufiltern.25. Control device according to one of claims 21 to 24, so that the seat contact switch (2) is connected on the output side to a rectifier (D) in order to filter out either positive or negative half-waves from the status signal.
26. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sitzkontaktschalter (2) ausgangsseitig mit einem Tiefpassfilter (TP) verbunden ist, welches das Zustandssignal glättet .26. Control device according to one of claims 21 to 25, characterized in that the seat contact switch (2) is connected on the output side to a low-pass filter (TP), which smoothes the status signal.
27. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sitzkontaktschalter (2) ausgangsseitig mit einem Schmitt-Trigger (R7-R10, OP, 20) verbunden ist, der das geglättete Zustandssignal mit einer Referenzspannung vergleicht und das Zustandssignal entsprechend dem Vergleich digitalisiert.27. Control device according to one of claims 21 to 26, characterized in that the seat contact switch (2) is connected on the output side to a Schmitt trigger (R7-R10, OP, 20) which compares the smoothed state signal with a reference voltage and the state signal corresponding to the Digitized comparison.
28. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, eine gemeinsame Steuerleitung (5.2) zur Übertragung des Steuersignals für den Aktor (3) und zur Abfrage des Zustandssig- nals .28. Control device according to one of claims 22 to 27, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t, a common control line (5.2) for transmitting the control signal for the actuator (3) and for querying the status signal.
29. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Vorsteuerung zur Einstellung des Steuersignals für den Aktor (3) entsprechend dem vorgegebenen Soll-Wert (tNo,soiι) für die Einspritzgröße. 29. Control device according to one of claims 15 to 28, characterized by a pilot control for setting the control signal for the actuator (3) according to the predetermined target value (t N o, soiι) for the injection quantity.
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