WO2012031896A1 - Verfahren zur regelung der einspritzmenge eines piezoinjektors eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Verfahren zur regelung der einspritzmenge eines piezoinjektors eines kraftstoffeinspritzsystems Download PDF

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WO2012031896A1
WO2012031896A1 PCT/EP2011/064567 EP2011064567W WO2012031896A1 WO 2012031896 A1 WO2012031896 A1 WO 2012031896A1 EP 2011064567 W EP2011064567 W EP 2011064567W WO 2012031896 A1 WO2012031896 A1 WO 2012031896A1
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needle
time
control
control method
injection
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PCT/EP2011/064567
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Anselm Schwarte
Steffen Lehner
Manfred Kramel
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
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    • F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the injection quantity of a piezoelectric actuator and a piezoelectric actuator movable nozzle needle having Piezoin ectors of a fuel ⁇ fuel injection system.
  • the object of the invention is to provide a method for controlling the injection quantity of a piezo injector of a fuel injection system in which the accuracy of the injection quantity is increased.
  • the switching specified in claim 1 allows, in dependence on the current injection quantity different ⁇ To use control method and this abandonedstestal ⁇ th, that the injection quantity accuracy is increased in comparison to be ⁇ known methods.
  • a first control method and in Vollhub injector operation a second control method is performed.
  • the first control method is characterized in that both a needle closing time equalization and a needle flight time equalization is performed.
  • the needle flight time corresponds to the time duration between the time of the start of the discharge of the electrical drive signal of the actuator and the time of the end of the injection.
  • the second control method is characterized in that a Nadelschliesszeittician- equality, but no needle flight equality is performed.
  • This switching of the controller structure results in a substantial increase in the accuracy of the injection quantity.
  • ⁇ sondere is achieved by the present process that for small injection quantities in ballistic needle movement, the deviations of the injection quantity of the respective overall demanded injection quantity are greatly reduced. Since the number of injections with small injection quantities is large in the case of multiple injections, this large reduction in the deviations of the injection quantity from the required injection quantity in the ballistic injector mode is of great importance in practice.
  • FIG. 1 is a block diagram of a control device according to the invention
  • 2 shows a diagram of the needle flying time T_OPP4 over the control period TI for illustrating the basic course of the behavior of the controlled system of the Re ⁇ gelungs orcardi
  • FIG. 3 shows a diagram for illustrating a control with simultaneous correction of the start of the injection and the injection time as well as a control in which only a correction of the injection time is undertaken
  • Figure 4 diagrams illustrating the control principle for equality of needle closing time and Na ⁇ delflugzeit in ballistic In ektor ses.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a control device according to the invention.
  • This control device has a first input El, a second input E2, an output A, a first regulator 1, a second regulator 2, a subtractor 3 and a switch 4, which
  • the input E1 of the control device is setpoint T_OPP4S for the needle flight time of the injector needle of
  • Control unit is provided and depends on the je ⁇ present present driver's request.
  • an actual value T_OPP4I is provided for the needle flight time of the injector needle of the Piezoinj ectors, for example, for the purpose of an on-board diagnosis or for
  • the switch 4 is by means of a switch control signal, wel ⁇ ches of the device shown in the figure 1 is supplied via the input E2, in a switching position a or a Switching position b switchable.
  • This switch control signal is also provided by the higher-level control unit. Is mo ⁇ mentan a small injection quantity before, then the switch control signal turns on the switch 4 in its switching position a. Is currently a large injection quantity before, then scarf ⁇ tet the switch control signal to switch 4 into its switching position ⁇ b.
  • a small injection quantity is in the ballistic
  • the injectors of the piezoelectric injector are only partially open, so that a small amount of fuel is injected into an associated cylinder of the motor vehicle. This is the case when the fuel injection system is in a partial lift mode.
  • the switch 4 is in its switching position a, so that the controller 1 is activated.
  • the controller 1 performs a first control method in which a temporal change of the needle closing time is performed and in which further a temporal change of the start time of the electrical control of the piezoelectric actuator is performed.
  • This first control method is carried out by means of a PI controller.
  • a temporal change of the start timing with entspre ⁇ chender change of the activation duration of the electrical connections of the piezoelectric actuator control is carried out such control in the first method is that the needle flying time coincides with a reference needle flying time.
  • This reference needle flight time is provided by the manufacturer of the
  • Piezoinj ector using a reference Piezoinj ector determined.
  • Data describing this reference time point are stored non-volatile in the form of a characteristic map in a memory, so that they are available during operation of the fuel injection system.
  • a large injection quantity is present in a Vollhub Anlagensart of the fuel injection system, in which the injection ⁇ nozzles of the Piezoin ector are completely open and the In ektornadel is located at its open needle stop.
  • the switch 4 is in its switching position b, so that the controller 2 is activated.
  • the controller 2 performs a second control method in which a temporal change of the Nadelschsted Anlagenzeit ⁇ point is made, the needle flight time is not changed.
  • This second control method is carried out by means of a P-controller.
  • a temporal change of the needle closing time point ⁇ takes place in such a way in the second regulation process ⁇ that the needle closing timing coincides with a Re ference ⁇ needle closing timing.
  • This reference needle closing time is determined by the manufacturer of the piezo injector using a reference piezo injector. Data describing this reference needle closing time is stored non-volatile in a memory so that it is available during operation of the fuel injection system.
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating the basic course of the behavior of the controlled system of the control device.
  • the duration TI of the electrical control of the actuator and along the ordinate the needle flight time T_OPP_4 is plotted.
  • a ballistic area I and a full-lift area II are provided.
  • the ballistic range is for drive durations smaller than a dashed threshold TI-G.
  • the full-stroke range is available for activation durations which are greater than the limit value TI-G.
  • the needle flight time increases with increasing activation duration at least substantially linearly.
  • the injector needle is at its stop and the needle flight time is no longer increased or remains constant.
  • the present invention is carried out in missiles, ie at low instantaneous injection amount, a re ⁇ gelung both in the sense of a needle close timing equality and a needle flight time of equality, and in the full lift, ie at large instantaneous injection amount, a control in the sense of Nadelsch thoroughlyzeittician- Equalization, in which case when the value TI-G for the Anêtdau ⁇ he is exceeded, is switched from the ballistic controller operation in the Vollhubregler compassion.
  • FIG. 3 shows a diagram illustrating a scheme with simultaneous correction of the start of injection and the injection timing as well as in out ⁇ finally a correction of the injection time is made a control.
  • this diagram is along the ordinate of the
  • the curve K1 represents a reference current profile that corresponds to the current characteristic of a conventional control method.
  • the curve K2 veran ⁇ illustrates the correction of the start timing of the electrical drive of the piezoelectric actuator in the sense of advancement of this starting time. The following relationship applies:
  • TI_OFS_CTL_SOI_COR [cyl, inj] I-Control + K (TI, PFU) ⁇ P-Control.
  • the curve K3 illustrates the correction of the needle closing time in the sense of a time shift of the needle closing ⁇ time. The following relationship applies:
  • the curve K5 illustrates the correction of the needle closing ⁇ time point in terms of a time shift of Nadelsch conveniently- time. The following relationship applies:
  • TI_OFS_CTL_TI_CTL_ [cyl, in] 1 ⁇ P-Control.
  • SOI-ref is a reference value for the start of the injection
  • EOI ref a reference value for the end of the injection.
  • FIG. 4 shows diagrams for illustrating the rule ⁇ principle for equalization of needle closing time and Na ⁇ gelflugzeit.
  • the drive voltage U of the actuator of the piezoelectric element is plotted over the time t.
  • the drive current I of the actuator is plotted over time.
  • the injection rate IR of the piezo injector is plotted over time t.
  • the lower diagram shows the time axis are longitudinally t a reference value OPPL-ref for the needle opening timing OPP1, a Refe ⁇ Limit value OPP4-ref for the needle closing timing OPP4 and a reference value EOI ref for the end of the injection angege ⁇ ben.
  • Piezoinj ectors determined by a reference Piezoinj ector and was stored non-volatile in a memory and is ⁇ half in the operation of the motor vehicle for performing a method according to the invention is available.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Einspritzmenge eines einen Piezoaktor und eine vom Piezoaktor bewegbare Düsennadel aufweisenden Piezoinj ektors eines Kraftstoffeinspritzsystems. In Abhängigkeit von der momentanen Einspritzmenge wird zwischen verschiedenen Regelungsverfahren umgeschaltet. In einem ballistischen Injektorbetrieb wird ein erstes Regelungsverfahren durchgeführt, bei welchem sowohl eine Nadelschließzeitpunkt-Gleichstellung als auch eine Nadelflugzeit-Gleichstellung durchgeführt wird. In einem Vollhubinjektorbetrieb wird ein zweites Regelungsverfahren durchgeführt, bei welchem eine Nadelschließzeitpunkt-Gleichstellung, aber keine Nadelflugzeit-Gleichstellung durchgeführt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Regelung der Einspritzmenge eines
Piezoin ektors eines Kraftstoffeinspritzsystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Einspritzmenge eines einen Piezoaktor und eine vom Piezoaktor bewegbare Düsennadel aufweisenden Piezoin ektors eines Kraft¬ stoffeinspritzsystems .
Es sind bereits Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsysteme be¬ kannt, die mit direkt angetriebenen Injektoren arbeiten. Bei derartigen Injektoren wirkt der primäre Aktor, der einen Antrieb nach dem piezoelektrischen Prinzip aufweist, mechanisch direkt auf die Düsennadel des jeweiligen Piezoinj ektors . Auf¬ grund von mechanischen Kraftrückwirkungen von der Düsennadel auf den Aktor kann dieser auch als Sensor verwendet werden. Dadurch ist es möglich, den Schließzeitpunkt der Düsennadel exakt zu detektieren und als Regelgröße für die Einspritzmen- ge des Piezoinj ektors zu verwenden.
Um eine hohe Einspritzmengengenauigkeit gewährleisten zu kön¬ nen, bedarf es einer Regelung der Einspritzmenge, welche Bau¬ teiltoleranzen, Verschleiß- und Störgrößen, insbesondere Bau- teiltemperaturen, des Piezoinj ektors erfasst und korrigiert bzw. kompensiert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Regelung der Einspritzmenge eines Piezoinj ektors eines Kraft- stoffeinspritzsystems anzugeben, bei welchem die Genauigkeit der Einspritzmenge erhöht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die im Anspruch 1 angegebene Umschaltung erlaubt es, in Ab¬ hängigkeit von der momentanen Einspritzmenge unterschiedliche Regelungsverfahren zu verwenden und diese derart auszugestal¬ ten, dass die Einspritzmengengenauigkeit im Vergleich zu be¬ kannten Verfahren erhöht ist. In vorteilhafter Weise unterscheidet das beanspruchte Verfahren zwischen einem ballisti- sehen In ektorbetrieb, bei dem kleine Einspritzmengen vorlie¬ gen, und einem Vollhub-In ektorbetrieb, bei dem große Ein¬ spritzmengen vorliegen. Im ballistischen Injektorbetrieb wird ein erstes Regelungsverfahren und im Vollhub-Injektorbetrieb ein zweites Regelverfahren durchgeführt. Das erste Regelungs- verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl eine Nadelschließzeitpunkt-Gleichstellung als auch eine Nadelflugzeit- Gleichstellung vorgenommen wird. Die Nadelflugzeit entspricht dabei der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt des Entladebeginns des elektrischen Ansteuersignais des Aktors und dem Zeitpunkt des Endes der Injektion. Das zweite Regelungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Nadelschliesszeitpunkt- Gleichstellung, aber keine Nadelflugzeit-Gleichstellung durchgeführt wird. Diese Umschaltung der Reglerstruktur hat eine wesentliche Erhöhung der Genauigkeit der Einspritzmenge zur Folge. Insbe¬ sondere wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass für kleine Einspritzmengen bei ballistischer Nadelbewegung die Abweichungen der Einspritzmenge von der jeweils ge- forderten Einspritzmenge stark reduziert sind. Da die Anzahl der Einspritzungen mit kleinen Einspritzmengen bei Mehrfacheinspritzungen groß ist, ist diese starke Reduzierung der Abweichungen der Einspritzmenge von der geforderten Einspritzmenge im ballistischen Injektorbetrieb für die Praxis von ho- her Bedeutung.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Zeichnungen . Es zeigt
Figur 1 eine Blockdarstellung einer Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung, Figur 2 ein Diagramm der Nadelflugzeit T_OPP4 über der Ansteuerdauer TI zur Veranschaulichung des prinzipiellen Verlaufs des Verhaltens der Regelstrecke der Re¬ gelungs orrichtung,
Figur 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Regelung mit gleichzeitiger Korrektur des Startes der Injektion und der Einspritzzeit sowie einer Regelung, bei der ausschließlich eine Korrektur der Einspritzzeit vor- genommen wird, und
Figur 4 Diagramme zur Veranschaulichung des Regelungsprinzips zur Gleichstellung von Nadelschließzeitpunkt und Na¬ delflugzeit bei ballistischem In ektorbetrieb.
Die Figur 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Diese Regelungsvorrichtung weist einen ersten Eingang El, einen zweiten Eingang E2, einen Ausgang A, einen ersten Regler 1, einen zweiten Regler 2, einen Subtrahierer 3 und einen Schalter 4 auf, welcher
Schaltstellungen a und b hat.
Dem Eingang El der Regelungsvorrichtung wird ein Sollwert T_OPP4S für die Nadelflugzeit der Injektornadel des
Piezoinj ektors zugeführt, welcher von einem übergeordneten
Steuergerät zur Verfügung gestellt wird und abhängig vom je¬ weils vorliegenden Fahrerwunsch ist. Am Ausgang A der Regelungsvorrichtung wird ein Istwert T_OPP4I für die Nadelflugzeit der Injektornadel des Piezoinj ektors bereitgestellt, der beispielsweise zum Zwecke einer Onboard-Diagnose oder zum
Zwecke einer Anzeige auf einem Display verwendet werden kann. Des Weiteren wird dieser Istwert T_OPP4I an den Subtrahierer 3 zurückgeführt und in diesem vom Sollwert T_OPP4S subtra¬ hiert. Das dabei erhaltene Differenzsignal wird dem Schalter 4 zugeführt.
Der Schalter 4 ist mittels eines Schaltersteuersignals, wel¬ ches der in der Figur 1 gezeigten Vorrichtung über deren Eingang E2 zugeführt wird, in eine Schaltstellung a oder eine Schaltstellung b schaltbar. Auch dieses Schaltersteuersignal wird vom übergeordneten Steuergerät bereitgestellt. Liegt mo¬ mentan eine kleine Einspritzmenge vor, dann schaltet das Schaltersteuersignal den Schalter 4 in seine Schaltstellung a. Liegt momentan eine große Einspritzmenge vor, dann schal¬ tet das Schaltersteuersignal den Schalter 4 in seine Schalt¬ stellung b.
Eine kleine Einspritzmenge liegt im ballistischen
In ektorbetrieb vor, in welchem der piezoelektrischer Aktor derart bestromt wird, dass die In ektornadel nicht bis an ih¬ ren Nadelanschlag fliegt. In diesem ballistischen
Injektorbetrieb sind die Einspritzdüsen des Piezoinj ektors nur teilweise geöffnet, so dass eine kleine Kraftstoffmenge in einen zugehörigen Zylinder des Kraftfahrzeugs eingespritzt wird. Dies ist dann der Fall, wenn sich das Kraftstoffein- spritzsystem in einer Teilhubbetriebsart befindet. In diesem ballistischen Injektorbetrieb befindet sich der Schalter 4 in seiner Schaltstellung a, so dass der Regler 1 aktiviert ist. Der Regler 1 führt ein erstes Regelungsverfahren durch, bei welchem eine zeitliche Veränderung des Nadelschließzeitpunktes vorgenommen wird und bei welchem des Weiteren eine zeitliche Veränderung des StartZeitpunkts der elektrischen An- steuerung des piezoelektrischen Aktors durchgeführt wird.
Dieses erste Regelungsverfahren erfolgt mittels eines PI- Reglers. Vorzugsweise erfolgt beim ersten Regelungsverfahren eine zeitliche Veränderung des StartZeitpunkts mit entspre¬ chender Veränderung der Ansteuerdauer der elektrischen An- Steuerung des piezoelektrischen Aktors derart, dass die Nadelflugzeit mit einer Referenznadelflugzeit übereinstimmt. Diese Referenznadelflugzeit wird vom Hersteller des
Piezoinj ektors unter Verwendung eines Referenz-Piezoinj ektors ermittelt. Daten, die diesen Referenzzeitpunkt beschreiben, werden in Form eines Kennfeldes in einem Speicher nichtflüchtig hinterlegt, so dass sie im Betrieb des Kraftstoffein- spritzsystems zur Verfügung stehen. Eine große Einspritzmenge liegt in einer Vollhubbetriebsart des Kraftstoffeinspritzsystems vor, in welcher die Einspritz¬ düsen des Piezoin ektors vollständig geöffnet sind und die In ektornadel sich an ihrem geöffneten Nadelanschlag befin- det. In der Vollhubbetriebsart befindet sich der Schalter 4 in seiner Schaltstellung b, so dass der Regler 2 aktiviert ist. Der Regler 2 führt ein zweites Regelungsverfahren durch, bei welchem eine zeitliche Veränderung des Nadelschließzeit¬ punktes vorgenommen wird, die Nadelflugzeit jedoch nicht ver- ändert wird. Dieses zweite Regelungsverfahren erfolgt mittels eines P-Reglers. Vorzugsweise erfolgt beim zweiten Regelungs¬ verfahren eine zeitliche Veränderung des Nadelschließzeit¬ punktes derart, dass der Nadelschließzeitpunkt mit einem Re¬ ferenz-Nadelschließzeitpunkt übereinstimmt. Dieser Referenz- nadelschließzeitpunkt wird vom Hersteller des Piezoinj ektors unter Verwendung eines Referenz-Piezoinj ektors ermittelt. Daten, die diesen Referenz-Nadelschließzeitpunkt beschreiben, werden in einem Speicher nichtflüchtig hinterlegt, so dass sie im Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems zur Verfügung stehen.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des prinzipiellen Verlaufs des Verhaltens der Regelstrecke der Regelungsvorrichtung. Dabei ist längs der Abszisse die Dauer TI der elektrischen Ansteuerung des Aktuators und längs der Ordinate die Nadelflugzeit T_OPP_4 aufgetragen. Gemäß dem dargestellten Diagramm ist ein ballistischer Bereich I und ein Vollhubbereich II vorgesehen. Der ballistische Bereich liegt für Ansteuerdauern vor, die kleiner als ein gestrichelt gezeichneter Grenzwert TI-G sind. Der Vollhubbereich liegt für Ansteuerdauern vor, die größer sind als der Grenzwert TI- G.
Im ballistischen Bereich I steigt die Nadelflugzeit mit zu- nehmender Ansteuerdauer zumindest im Wesentlichen linear an.
Im Vollhubbereich II befindet sich die Injektornadel an ihrem Anschlag und die Nadelflugzeit erhöht sich nicht mehr bzw. bleibt konstant. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt im ballistischen Bereich, d. h. bei geringer momentaner Einspritzmenge, eine Re¬ gelung sowohl im Sinne einer Nadelschließzeitpunkt-Gleichstellung als auch einer Nadelflugzeit-Gleichstellung, und im Vollhubbereich, d. h. bei großer momentaner Einspritzmenge, eine Regelung im Sinne einer Nadelschließzeitpunkt-Gleichstellung, wobei dann, wenn der Wert TI-G für die Ansteuerdau¬ er überschritten wird, vom ballistischen Reglerbetrieb in den Vollhubreglerbetrieb umgeschaltet wird.
Die Figur 3 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Regelung mit gleichzeitiger Korrektur des Startes der Injektion und der Einspritzzeit sowie einer Regelung, bei der aus¬ schließlich eine Korrektur der Einspritzzeit vorgenommen wird. In diesem Diagramm ist längs der Ordinate der dem
Piezoaktor des Injektors zugeführte Strom aufgetragen.
Auf der linken Seite der Figur 3 ist der ballistische
Reglerbetrieb veranschaulicht. Dabei stellt die Kurve Kl ei- nen Referenz-Stromverlauf dar, der der Stromkennlinie eines herkömmlichen Regelverfahrens entspricht. Die Kurve K2 veran¬ schaulicht die Korrektur des StartZeitpunkts der elektrischen Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors im Sinne einer Vorverlagerung dieses StartZeitpunktes . Dabei gilt die folgende Beziehung:
TI_OFS_CTL_SOI_COR [cyl, inj ] = I-Control+K ( TI , PFU) · P-Control .
Die Kurve K3 veranschaulicht die Korrektur des Nadelschließ- Zeitpunktes im Sinne einer Zeitverschiebung des Nadelschlie߬ zeitpunktes. Dabei gilt die folgende Beziehung:
TI_OFS_CTL_TI_CTL [cyl, inj ] = 1 · P-Control
0, for steady State.
Auf der rechten Seite von Figur 3 ist der Vollhub-Reglerbe¬ trieb veranschaulicht. Dabei stellt die Kurve K4 einen Refe¬ renzstromverlauf dar. Es gilt die folgende Beziehung: OFS CTL SOI COR[cyl,inj]
Die Kurve K5 veranschaulicht die Korrektur des Nadelschlie߬ zeitpunktes im Sinne einer Zeitverschiebung des Nadelschließ- Zeitpunktes. Dabei gilt die folgende Beziehung:
TI_OFS_CTL_TI_CTL_[cyl, in ] = 1 · P-Control.
In beiden Darstellung der Figur 3 sind mit gestrichelten Li nien Referenzwerte dargestellt. Bei SOI-ref handelt es sich um einen Referenzwert für den Start der Injektion, bei EOI- ref um einen Referenzwert für das Ende der Injektion.
Die Figur 4 zeigt Diagramme zur Veranschaulichung des Regel¬ prinzips zur Gleichstellung von Nadelschließzeitpunkt und Na¬ gelflugzeit .
Dabei ist im Diagramm gemäß der Figur 4a die Ansteuerspannung U des Aktors des Piezoinj ektors über der Zeit t aufgetragen. Im Diagramm gemäß der Figur 4b ist der Ansteuerstrom I des Aktors über der Zeit aufgetragen. Im Diagramm gemäß der Figur 4c ist die Injektionsrate IR des Piezoinj ektors über der Zeit t aufgetragen.
Im Diagramm gemäß der Figur 4a sind insgesamt vier Spannungs¬ verläufe gezeigt, wobei der Spannungsverlauf Ul einer Refe¬ renzinjektion, der Spannungsverlauf U2 der Anwendung einer offenen Regelschleife, der Spannungsverlauf U3 einer herkömm¬ liche Regelung und der Spannungsverlauf U4 einer Regelung ge¬ mäß der Erfindung zugehörig ist. Es ist ersichtlich, dass der Spannungsverlauf U4 zeitlich vor den anderen Spannungsverläu¬ fen beginnt und zeitlich als letztes endet.
Im Diagramm gemäß der Figur 4b sind insgesamt vier Stromverläufe gezeigt, wobei der Stromverlauf II einen Referenzstrom' verlauf, der Stromverlauf 12 der Anwendung einer offenen Regelschleife, der Stromverlauf 13 einen Stromverlauf bei al¬ leiniger Verschiebung des Nadelschließzeitpunktes und der Stromverlauf 14 einen Stromverlauf gemäß der Erfindung be¬ schreibt .
Im Diagramm gemäß der Figur 4c sind insgesamt vier Injekti- onsratenverläufe gezeigt, wobei der Verlauf IR1 einem Refe¬ renzverlauf, der Verlauf IR2 dem Verlauf bei Anwendung einer offenen Regelschleife, der Verlauf IR3 einer Regelung mit Zeitverschiebung des Nadelschließzeitpunktes und der Verlauf IR4 einer Regelung mit Vorverlegung des StartZeitpunktes der elektrischen Ansteuerung eines piezoelektrischen Aktors und mit einer Zeitverschiebung des Nadelschließzeitpunktes ent¬ spricht .
Im unteren Diagramm sind längs der Zeitachse t ein Referenz- wert OPPl-ref für den Nadelöffnungszeitpunkt OPP1, ein Refe¬ renzwert OPP4-ref für den Nadelschließzeitpunkt OPP4 sowie ein Referenzwert EOI-ref für das Ende der Injektion angege¬ ben . Durch die bei der vorliegenden Erfindung vorgenommene Nadel- schliesszeitpunkt-Gleichstellung und die Nadelflugzeit- Gleichstellung wird erreicht, dass die Einspritzmenge eines jeweiligen Piezoinj ektors individuell an einen vorgegebenen Referenzwert angepasst wird, der vom Hersteller des
Piezoinj ektors anhand eines Referenz-Piezoinj ektors ermittelt und in einem Speicher nichtflüchtig hinterlegt wurde und des¬ halb im Betrieb des Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung zur Verfügung steht. Durch diese individuelle Anpassung des Nadelschließzeitpunktes und deer Nadelflugzeit eines Piezoinj ektors an den jeweils vorge¬ gebenen Referenzwert werden Bauteiltoleranzen, Verschleiß- und Störgrößen, insbesondere auch Bauteiltemperaturverände¬ rungen des Oiezoinj ektors korrigiert bzw. ausgeglichen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung der Einspritzmenge eines einen Piezoaktor und eine vom Piezoaktor bewegbare Düsennadel auf- weisenden Piezoin ektors eines Kraftstoffeinspritzsystems , dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der momenta¬ nen Einspritzmenge zwischen verschiedenen Regelungsverfahren umgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ballistischen In ektorbetrieb, bei dem kleine Ein¬ spritzmengen vorliegen, ein erstes Regelungsverfahren und in einem Vollhubin ektorbetrieb, bei dem große Einspritzmengen vorliegen, ein zweites Regelungsverfahren durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des ersten Regelungsverfahrens sowohl eine Nadelschließzeitpunkt-Gleichstellung als auch eine Nadelflugzeit-Gleichstellung durchgeführt wird und bei der Durchführung des zweiten Regelungsverfahrens eine Nadel¬ schließzeitpunkt-Gleichstellung, aber keine Nadelflugzeit- Gleichstellung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des ersten Regelungsverfahrens ein PI-
Regler und bei der Durchführung des zweiten Regelungsverfahrens ein P-Regler verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass bei der Durchführung des ersten Regelungsverfahrens eine zeitliche Veränderung des StartZeitpunkts der elektrischen Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung des StartZeitpunkts der elektri¬ schen Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors derart durchgeführt wird, dass die Nadelflugzeit mit einer Referenznadel¬ flugzeit übereinstimmt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenznadelflugzeit unter Verwendung eines Referenz- Piezoin ektors ermittelt wird und dass die Referenznadelflug- zeit beschreibende Daten in einem Speicher nichtflüchtig hin¬ terlegt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des zweiten Regelungsver- fahrens eine zeitliche Veränderung des Nadelschließzeitpunktes durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung des Nadelschließzeitpunktes derart durchgeführt wird, dass der Nadelschließzeitpunkt mit einem Referenz-Nadelschließzeitpunkt übereinstimmt .
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz-Nadelschließzeitpunkt unter Verwendung eines Re- ferenz-Piezoin ektors ermittelt wird und den Referenz- Nadelschließzeitpunkt beschreibende Daten in einem Speicher nichtflüchtig hinterlegt werden.
PCT/EP2011/064567 2010-09-06 2011-08-24 Verfahren zur regelung der einspritzmenge eines piezoinjektors eines kraftstoffeinspritzsystems WO2012031896A1 (de)

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US13/820,762 US9611823B2 (en) 2010-09-06 2011-08-24 Method for controlling the injection quantity of a piezoinjector of a fuel injection system

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