WO2017178140A1 - VERFAHREN ZUM ERMITTELN DES SERVOVENTILSCHLIEßZEITPUNKTES BEI PIEZOGETRIEBENEN INJEKTOREN UND KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM - Google Patents

VERFAHREN ZUM ERMITTELN DES SERVOVENTILSCHLIEßZEITPUNKTES BEI PIEZOGETRIEBENEN INJEKTOREN UND KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the servo-valve closure timing at piezogetrie ⁇ surrounded injectors and on the other hand a fuel injection system in which finds use such a method.
  • Such a method involves a fuel injection system which has at least one piezo injector, in particular piezoelectric injector.
  • Piezoinj ector has a piezoelectric actuator, which operates indirectly, ie via a servo valve, a closure element of the injector.
  • the injected fuel amount is substantially defined by the Publ ⁇ recording duration of the servo valve.
  • the Publ ⁇ opening time point of the servo valve is ⁇ ge measure on the basis of an electric feedback signal of the piezo actuator acting as a sensor.
  • the present invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, which allows a particularly accurate adjustment of the injected fuel quantity.
  • the piezo actuator as a sensor and detecting the voltage profile on the piezo actuator; Evaluating the voltage increase after the end of the discharge phase by comparing the corresponding feedback signal on the piezo actuator with a desired value;
  • the discharging of the piezoactuator vary until the feedback signal corresponds to the target value, to obtain a ⁇ op-optimized discharge
  • a servo-driven injector has a mechanical or hydraulic connection between the actuator and the servo valve.
  • this can be used as a sensor to measure the pressure profile in the valve chamber, in particular during the closing phase of the servo valve.
  • the pressure in the servo valve chamber increases from about 5 to 10% of the rail pressure to the rail pressure.
  • the discharge is stopped, and acquires the measured voltage profile at the piezoelectric actuator in which OF INVENTION ⁇ to the invention method.
  • the pie ⁇ zoaktuator must close the servo valve in the first place, the appropriate discharge of the piezo actuator must be large enough to close the servo valve.
  • the discharge time must be small enough to measure at least part of the pressure increase. According to the invention now the correct discharge time is determined.
  • an evaluation of the voltage increase at the piezoactuator is carried out after the end of the discharge.
  • the appropriate feedback signal is compared with a desired value, and the Entla ⁇ dezeit is changed until the feedback signal corresponds to the target value.
  • An optimized discharge time is then obtained.
  • the servo valve closing time is then defined as a defined offset with respect to the optimized discharge time.
  • the servo valve closure timing then determined can be used for a ⁇ position of the injected fuel quantity then, so that can be improved in terms of the injected fuel quantity accuracy.
  • the amplitude of the voltage increase at the piezoactuator is preferably measured as a voltage increase.
  • the inventive method can be carried out during the driving operation of a piezoelectric injector, in particular Piezodieselinj ector, having vehicle.
  • a piezoelectric injector in particular Piezodieselinj ector, having vehicle.
  • there is an on-board detection of the servo valve closing timing instead of. This on-board measurement is used to adapt the control of the injector to reduce the tolerances of the amount of fuel injected.
  • the present invention further relates to a Kraftstoffein- injection system with at least one piezo-driven injector and a control unit, which is characterized in that the control unit is designed to carry out the method described above.
  • the servovalve closing time determined by the control unit is specifically used by the control unit for setting the injected fuel quantity.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of the individual steps of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows three diagrams which show the dependence of the piezoelectric voltage on different discharge times
  • Figure 3 is a diagram showing the piezo voltage at the optimized discharge time.
  • Figure 4 is a diagram showing the feedback signal from ⁇ dependence of the discharge time.
  • Fuel injection system of a vehicle which is provided with at least one Piezodieselinj ector and a control unit.
  • the corresponding piezoelectric actuator has a piezoactuator which actuates a servo valve which serves to open and close a nozzle needle.
  • the method described here involves determining the servovalve closing time of the piezo-diesel injector.
  • a conventional input is in this case injection process carried out for closing the servo valve with subsequent discharge of the piezo actuator, wherein the Ent ⁇ charging phase is stopped.
  • the piezoactuator is used as a sensor, and the voltage profile at the piezoactuator is detected after the end of the discharge phase.
  • step 3 the corresponding voltage increase after the end of the discharge phase is evaluated by comparing the corresponding feedback signal on the piezo actuator with a desired value.
  • step 4 the discharge time of the Pie ⁇ zoaktuators is varied until such time as the feedback signal corresponds to the target value in order to obtain in this way an optimized Ent ⁇ charging time.
  • step 5 the servo valve closing timing is defined as a defined offset with respect to the op ⁇ -optimized discharge.
  • the method thus depends on the determination of the optimized discharge time.
  • three diagrams are shown, each representing the dependence of the piezoelectric voltage of the time, in the left diagram at a low discharge, in the middle diagram at an optimized discharge and in the right diagram at a large discharge time (each for the raw signal and the filtered signal). It can be seen that at the low discharge time in the left diagram of Figure 2, a fairly long and strong voltage rise occurs immediately after the end of the Ent ⁇ charging process. In the middle diagram (optimized discharge time), a voltage increase occurs immediately after the end of the discharge process. There is almost no increase in voltage in the right diagram (only a small increase in voltage due to leakage current effects).
  • FIG. 3 shows a diagram that substantially corresponds to the middle diagram of FIG. 2 and shows the optimal discharge time (raw signal and filtered signal).
  • FIG. 4 shows the dependence of the feedback signal on the discharge time in conjunction with the corresponding optimum.

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Ermitteln des Servoventilschließzeitpunktes bei piezogetriebenen Injektoren und ein Kraftstoffeinspritzsystem beschrieben. Bei dem Verfahren wird nach dem Stoppen der Entladephase eines Piezoaktuators dieser als Sensor verwendet und das Spannungsprofil am Piezoaktuator erfasst. Hierbei wird der Spannungsanstieg nach dem Ende der Entladephase durch Vergleich des entsprechenden Feedbacksignals am Piezoaktuator mit einem Sollwert ausgewertet, wobei die Entladezeit des Piezoaktuators so lange variiert wird, bis das Feedbacksignal dem Sollwert entspricht, um auf diese Weise eine optimierte Entladezeit zu erhalten. Der Servoventilschließzeitpunkt wird dann als abgeleiteter Wert der optimierten Entladezeit definiert. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Steuereinheit, die zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln des Servoventilschließzeitpunktes bei piezogetriebenen Injektoren und Kraftstoffeinspritzsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zum Ermitteln des Servoventilschließzeitpunktes bei piezogetrie¬ benen Injektoren und zum anderen ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem ein derartiges Verfahren Verwendung findet.
Bei einem derartigen Verfahren geht es um ein Kraftstoffeinspritzsystem, das mindestens einen Piezoinj ektor, insbesondere Piezodieselinj ektor, aufweist. Ein derartiger Piezoinj ektor besitzt einen Piezoaktuator, der auf indirekte Weise, d.h. über ein Servoventil, ein Verschlusselement des Injektors betätigt. Bei einem derartigen Injektor mit Servoventil wird die eingespritzte Kraftstoffmenge im Wesentlichen durch die Öff¬ nungsdauer des Servoventils definiert. Dabei wird der Öff¬ nungszeitpunkt des Servoventils auf der Basis eines elektrischen Feedbacksignals des als Sensor wirkenden Piezoaktuators ge¬ messen. Mit diesem Verfahren kann jedoch nicht der Schließzeitpunkt des Servoventils gemessen werden, da hierbei die Amplitude der auf den Piezoaktuator einwirkenden Kraft zu gering ist. Infolgedessen verbleibt hierbei eine Ungewissheit in Bezug auf die Öffnungsdauer des Servoventils.
Es ist bekannt, den Schließzeitpunkt des Servoventils auf der Basis von drei Informationen zu schätzen: - dem Servoventilöffnungszeitpunkt ,
- der auf den Piezoaktuator aufgebrachten elektrischen
Energie, da diese mit der Formänderung des Piezoaktuators korreliert, und
- der Entladezeit. Dieses Schätzverfahren wird jedoch durch diverse Störfaktoren beeinflusst und ist relativ ungenau. So wird keine Genauigkeit von +/- 5 \is erreicht (ein typischer Wert der angeforderten Einspritzmengengenauigkeit) .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das eine besonders genaue Einstellung der eingespritzten Kraftstoffmenge ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art durch die folgenden Schritte gelöst:
Durchführen eines Einspritzvorganges und Stoppen der Ent- ladephase eines Piezoaktuators;
Verwenden des Piezoaktuators als Sensor und Erfassen des Spannungsprofils am Piezoaktuator; Auswerten des Spannungsanstieges nach dem Ende der Entladephase durch Vergleich des entsprechenden Feedbacksignals am Piezoaktuator mit einem Sollwert;
Variieren der Entladezeit des Piezoaktuators so lange, bis das Feedbacksignal dem Sollwert entspricht, zum Erhalt einer op¬ timierten Entladezeit; und
Definieren des Servoventilschließzeitpunktes als definierter Offset in Bezug auf die optimierte Entladezeit.
Bei einem servobetriebenen Injektor besteht eine mechanische oder hydraulische Verbindung zwischen dem Aktuator und dem Servoventil. Bei einem Piezoaktuator kann dieser als Sensor benutzt werden, um das Druckprofil im Ventilraum zu messen, und zwar insbesondere während der Schließphase des Servoventils . Während dieser Phase steigt der Druck im Servoventilraum von etwa 5 bis 10 % des Raildrucks bis zum Raildruck. Um diesen Druckanstieg genau zu messen, wird bei dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren die Entladephase gestoppt und das am Piezoaktuator gemessene Spannungsprofil erfasst. Da der Pie¬ zoaktuator in erster Linie das Servoventil schließen muss, muss die entsprechende Entladezeit des Piezoaktuators groß genug sein, um das Servoventil zu schließen. Andererseits muss die Entladezeit klein genug sein, um mindestens einen Teil des Druckanstieges messen zu können. Erfindungsgemäß wird nunmehr die richtige Entladezeit ermittelt.
Im Fall einer geringen Entladezeit ist die Signalqualität gut, jedoch das Risiko einer Verzögerung des Schließens des Ser- voventils aufgrund einer zu kurzen Entladezeit hoch. Ande¬ rerseits ist bei einer langen Entladezeit die Signalqualität schlecht.
Um die geeignete Entladezeit zu ermitteln, wird erfindungsgemäß eine Auswertung des Spannungsanstieges am Piezoaktuator nach dem Ende des Entladens durchgeführt. Hierbei wird das entsprechende Feedbacksignal mit einem Sollwert verglichen, und die Entla¬ dezeit wird so lange verändert, bis das Feedbacksignal dem Sollwert entspricht. Es wird dann eine optimierte Entladezeit erhalten . Der Servoventilschließzeitpunkt wird dann als definierter Offset in Bezug auf die optimierte Entladezeit definiert. Der dann ermittelte Servoventilschließzeitpunkt kann dann zur Ein¬ stellung der eingespritzten Kraftstoffmenge verwendet werden, so dass sich die Genauigkeit in Bezug auf die eingespritzte Kraftstoffmenge verbessern lässt.
Vorzugsweise wird als Spannungsanstieg die Amplitude des Spannungsanstieges am Piezoaktuator gemessen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann während des Fahrbetriebes eines einen Piezoinj ektor, insbesondere Piezodieselinj ektor, aufweisenden Fahrzeuges durchgeführt werden. Es findet somit eine On-Board-Detektion des Servoventilschließzeitpunktes statt. Diese On-Board-Messung wird zur Adaptierung der Steuerung des Injektors benutzt, um die Toleranzen der eingespritzten Kraftstoffmenge zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffein- spritzsystem mit mindestens einem piezogetriebenen Injektor und einer Steuereinheit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinheit zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Hierbei wird speziell der von der Steuereinheit ermittelte Servoventilschließzeitpunkt von dieser zur Einstellung der eingespritzten Kraftstoffmenge verwendet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ablaufdiagramm der einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 drei Diagramme, die die Abhängigkeit der Pie- zospannung von unterschiedlichen Entladezeiten zeigen;
Figur 3 ein Diagramm, das die Piezospannung bei der optimierten Entladezeit zeigt; und
Figur 4 ein Diagramm, das das Feedbacksignal in Ab¬ hängigkeit von der Entladezeit zeigt.
Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft ein
Kraftstoffeinspritzsystem eines Fahrzeuges, das mit mindestens einem Piezodieselinj ektor und einer Steuereinheit versehen ist. Der entsprechende Piezodieselinj ektor weist einen Piezoaktuator auf, der ein Servoventil betätigt, das zum Öffnen und Schließen einer Düsennadel dient . Bei dem hier beschriebenen Verfahren geht es darum, den Servoventilschließzeitpunkt des Piezodieselin- jektors zu ermitteln. In Schritt 1 des Verfahrens wird hierbei ein üblicher Ein- spritzvorgang mit nachfolgender Entladephase des Piezoaktuators zum Schließen des Servoventils durchgeführt, wobei die Ent¬ ladephase gestoppt wird. Gemäß Schritt 2 wird der Piezoaktuator als Sensor verwendet, und das Spannungsprofil am Piezoaktuator wird nach dem Ende der Entladephase erfasst.
Gemäß Schritt 3 wird der entsprechende Spannungsanstieg nach dem Ende der Entladephase ausgewertet, indem das entsprechende Feedbacksignal am Piezoaktuator mit einem Sollwert verglichen wird. Schließlich wird in Schritt 4 die Entladezeit des Pie¬ zoaktuators so lange variiert, bis das Feedbacksignal dem Sollwert entspricht, um auf diese Weise eine optimierte Ent¬ ladezeit zu erhalten. In Schritt 5 wird der Servoventil- schließzeitpunkt als definierter Offset in Bezug auf die op¬ timierte Entladezeit definiert.
Bei dem Verfahren kommt es somit auf die Ermittlung der optimierten Entladezeit an. In Figur 2 sind drei Diagramme dargestellt, die jeweils die Abhängigkeit der Piezospannung von der Zeit darstellen, und zwar im linken Diagramm bei einer geringen Entladezeit, im mittleren Diagramm bei einer optimierten Entladezeit und im rechten Diagramm bei einer großen Entladezeit (jeweils für das Rohsignal und das gefilterte Signal) . Dabei kann man erkennen, dass bei der geringen Entladezeit im linken Diagramm der Figur 2 ein ziemlich langer und starker Spannungsanstieg unmittelbar nach dem Ende des Ent¬ ladeprozesses auftritt. Im mittleren Diagramm (optimierte Entladezeit) tritt ein Spannungsanstieg unmittelbar nach dem Ende des Entladeprozesses auf. Im rechten Diagramm ist nahezu kein Spannungsanstieg festzustellen (nur ein geringer Spannungsanstieg infolge von Kriechstromeffekten) .
Man kann erkennen, dass im Fall der geringen Entladezeit zwar eine gute Signalqualität vorhanden ist, jedoch das Risiko einer
Verzögerung beim Servoventilschließvorgang hoch ist. Bei der großen Entladezeit ist die Signalqualität schlecht. Eine op¬ timale Signalqualität ergibt sich beim mittleren Diagramm. Figur 3 zeigt ein Diagramm, das im Wesentlichen dem mittleren Diagramm von Figur 2 entspricht und die optimale Entladezeit wiedergibt (Rohsignal und gefiltertes Signal) . Figur 4 zeigt die Abhängigkeit des Feedbacksignals von der Entladezeit in Verbindung mit dem entsprechenden Optimum.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln des Servoventilschließzeit- punktes bei piezogetriebenen Injektoren mit den folgenden Schritten:
(1) Durchführen eines Einspritzvorganges und Stoppen der Entladephase eines Piezoaktuators;
(2) Verwenden des Piezoaktuators als Sensor und
Erfassen des Spannungsprofils am Piezoaktuator;
(3) Auswerten des Spannungsanstieges nach dem Ende der Entladephase durch Vergleich des entspre¬ chenden Feedbacksignals am Piezoaktuator mit einem Sollwert;
(4) Variieren der Entladezeit des Piezoaktuators so lange, bis das Feedbacksignal dem Sollwert entspricht, zum Erhalt einer optimalen Entla¬ dezeit; und
(5) Definieren des Servoventilschließzeitpunktes als definierter Offset in Bezug auf die opti¬ mierte Entladezeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Spannungsanstieg die Amplitude des Spannungsan¬ stieges am Piezoaktuator gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es während des Fahrbetriebes eines einen piezo¬ getriebenen Injektor aufweisenden Fahrzeuges durchgeführt wird.
4. Kraftstoffeinspritzsystem mit mindestens einem piezogetriebenen Injektor und einer Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Steuereinheit ermit¬ telte Servoventilschließzeitpunkt von dieser zu Ein¬ stellung der eingespritzten Kraftstoffmenge verwendet wird .
PCT/EP2017/054055 2016-04-15 2017-02-22 VERFAHREN ZUM ERMITTELN DES SERVOVENTILSCHLIEßZEITPUNKTES BEI PIEZOGETRIEBENEN INJEKTOREN UND KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM WO2017178140A1 (de)

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