DE102017209587A1 - Method for controlling an injector for fuel injection - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Injektors zur Kraftstoffeinspritzung beschrieben. Ausgehend von dem Verlauf einer elektrischen Größe wird eine Kenngröße ermittelt wird, die ein Prellen eines beweglichen Elements des Injektors charakterisiert. Ausgehend von dieser Kenngröße erfolgt eine Korrektur der Ansteuerung des Injektors.A method for controlling an injector for fuel injection will be described. Based on the course of an electrical quantity, a parameter is determined which characterizes a bouncing of a movable element of the injector. Based on this parameter, a correction of the control of the injector.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung eines Injektors zur Kraftstoffeinspritzung. Solche Injektoren zur Kraftstoffeinspritzung werden sowohl bei Dieselbrennkraftmaschinen als auch bei Benzinbrennkraftmaschinen eingesetzt. Bei solchen Injektoren wird über die Auswertung der Spannung, die an den Injektoren anliegt bzw. des Stroms, der durch die Injektoren fließt, der Schließzeitpunkt des Schaltventils bzw. der Düsennadel bestimmt. Die so ermittelten Größen bezüglich des Schließzeitpunkts werden zur Regelung verwendet, d. h. der Schließzeitpunkt wird auf einen vorgegebenen Schließzeitpunkt eingeregelt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Schließdauer, d. h. die Zeitdauer zwischen dem Öffnen und Schließen des Injektors auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird.The invention is based on a method for controlling an injector for fuel injection. Such injectors for fuel injection are used in both diesel internal combustion engines and gasoline internal combustion engines. In such injectors is determined by the evaluation of the voltage applied to the injectors and the current flowing through the injectors, the closing time of the switching valve or the nozzle needle. The values thus determined with regard to the closing time are used for regulation, i. H. the closing time is adjusted to a predetermined closing time. Alternatively it can be provided that the closing period, d. H. the time period between the opening and closing of the injector is adjusted to a predetermined desired value.

Durch dynamische Effekte, insbesondere im Niederdruckbereich kommt es zu einem Prellen des Ankers des magnetischen Stellglieds. Wenn die Preller zu stark sind, kommt es zu einer verlängerten Einspritzung mit ungewollter Mehrmenge. Die Anforderung an die Robustheit der Systeme gegenüber solchen Störungen werden aber immer höher. D. h. die Mengenanforderung werden genauer bzw. es werden preiswertere Druckregelsysteme eingesetzt, die vermehrt zu Prellern neigen. Es soll diese Mehrmenge, die durch Prellen verursacht wird, kompensiert werden.Due to dynamic effects, especially in the low pressure range, there is a bouncing of the armature of the magnetic actuator. If the bumpers are too strong, it comes to a prolonged injection with unwanted extra amount. However, the demands on the robustness of the systems against such disturbances are becoming ever higher. Ie. The quantity requirement is more accurate or cheaper pressure control systems are used, which are more prone to bouncing. It is this extra amount, which is caused by bouncing, be compensated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die durch das Prellen verursachte Mehrmenge kompensiert werden kann.The method according to the invention with the features of the independent claim has the advantage over the prior art that the additional amount caused by the bouncing can be compensated.

Erfindungsgemäß wird ausgehend von dem Verlauf einer elektrischen Größe eine Kenngröße ermittelt wird, die ein Prellen eines beweglichen Elements des Injektors charakterisiert, ausgehend von dieser Kenngröße erfolgt eine Korrektur der Ansteuerung des Injektors.According to the invention, based on the course of an electrical variable, a parameter is determined which characterizes a bouncing of a movable element of the injector, starting from this parameter a correction of the control of the injector takes place.

Üblicher Weise wird zur Auswertung des Schließzeitpunkts das Maximum des Sensorstroms, der durch den Injektor fließt, ausgewertet. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die weiteren lokalen Maxima im zeitlichen Verlauf des Stroms ein Prellen erkannt und die Mengenfehler bei folgenden Einspritzungen korrigiert werden können. Insbesondere die Amplitude und/oder die Phasenlage dieser weiteren lokalen Maxima werden als Kenngrößen zur Ermittlung des Prellens und der Intensität des Prellens verwendet.Usually, to evaluate the closing time, the maximum of the sensor current flowing through the injector is evaluated. According to the invention, it has been recognized that the further local maxima in the time course of the current can be recognized as bouncing and the quantity errors can be corrected in subsequent injections. In particular, the amplitude and / or the phase position of these further local maxima are used as parameters for determining the bounce and the intensity of the bounce.

Dadurch ergibt sich eine verbesserte Zumessgenauigkeit bei der Kraftstoffeinspritzung und damit verbesserte Emissionen und ein verbesserter Schutz des Motors. Des Weiteren ergibt sich eine erhöhte Toleranzunempfindlichkeit gegenüber Toleranzen im hydraulischen System, insbesondere im Niederdruck oder Rücklaufsystem.This results in an improved metering accuracy in the fuel injection and thus improved emissions and improved protection of the engine. Furthermore, there is an increased tolerance insensitivity to tolerances in the hydraulic system, in particular in the low pressure or return system.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Ermittlung der lokalen Maxima eine Abklingfunktion der elektrischen Größe berücksichtigt wird. Dies bedeutet, es wird nur die Amplitude, die oberhalb der Abklingfunktion liegt zur Ermittlung der Maxima herangezogen.It is particularly advantageous if a decay function of the electrical variable is taken into account when determining the local maxima. This means that only the amplitude which lies above the decay function is used to determine the maxima.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen neuen Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, insbesondere Sourcecode mit Compilier- und/oder Verlinkungsanweisungen, wobei der Programmcode das Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte eines der beschriebenen Verfahren ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird, also insbesondere kompiliert und/oder verlinkt wird. Dieser Programmcode kann insbesondere durch Quellcode gegeben sein, welche beispielsweise von einem Server im Internet herunterladbar ist.In a further aspect, the invention relates to a new program code together with processing instructions for creating a computer program executable on a control unit, in particular source code with compilation and / or linking instructions, the program code giving the computer program for carrying out all the steps of one of the described methods, if he the processing instructions are converted into an executable computer program, that is in particular compiled and / or linked. This program code can be given in particular by source code, which can be downloaded for example from a server on the Internet.

Figurenlistelist of figures

Es zeigt:

• 1 wesentliche Elemente eines Kraftstoffeinspritzsystems,
• 2 verschiedene, über der Zeit aufgetragene Signale und
• 3 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

It shows:

• 1 essential elements of a fuel injection system,
• 2 various signals plotted over time and
• 3 a flow chart of the procedure according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 sind wesentliche Elemente eines Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Ein Injektor ist mit 100 bezeichnet. Dieser beinhaltet im Wesentlichen neben verschiedenen mechanischen Bauteilen einen Aktor 110. Der Aktor 110 wird von einer Endstufe 120 eines Steuergeräts angesteuert. Ferner wertet die Endstufe 120 bzw. das Steuergerät den Strom, der durch den Aktor 110 fließt bzw. die am Aktor anliegende Spannung, aus. Durch Ansteuern des Aktors 110 gibt der Injektor 100 die Einspritzung von Kraftsoff in die Brennkraftmaschine frei bzw. beendet diese. Durch Auswerten des Stromverlaufs und/oder des Spannungsverlaufs kann das Schließen bzw. Öffnen des Injektors bzw. des Aktors 110 erkannt werden.In 1 are shown essential elements of a fuel injection system. An injector is with 100 designated. This essentially includes an actuator in addition to various mechanical components 110 , The actor 110 is from a power amplifier 120 controlled by a control unit. Furthermore evaluates the power amplifier 120 or the controller, the current through the actuator 110 flows or the voltage applied to the actuator, off. By controlling the actuator 110 gives the injector 100 the injection of Kraftsoff in the internal combustion engine free or terminates this. By evaluating the current profile and / or the voltage curve, the closing or opening of the injector or the actuator 110 be recognized.

In der 2 sind verschiedene Signale über der Zeit aufgetragen. Zum einen ist in Teil 2a der Hub H der Ventilnadel des Aktors bzw. des Injektors dargestellt. In Teil 2b der entsprechende Stromverlauf dargestellt. Die verschiedenen Werte sind nur grob schematisch und stark abstrahiert dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 endet die Bestromung des Aktors. Dies hat zur Folge, dass der Strom schnell auf den Wert Null abfällt. Nach einer gewissen Zeit bewegt sich die Ventilnadel in Richtung ihrer Schließstellung. Zum Zeitpunkt t2 erreicht die Ventilnadel ihre Schließstellung. Kurz vor Erreichen der Schließstellung steigt der Strom durch den Injektor wieder an und erreicht beim Schließzeitpunkt bzw. kurz danach ein lokales Maximum. Bewegt sich die Ventilnadel ab dem Zeitpunkt t3 wieder in Richtung ihrer geöffneten Position, so spricht man von dem so genannten Prellen. Dies führt dazu, dass der Strom I kurzzeitig wieder ansteigt. Dieser kurzzeitige Anstieg bzw. dieses zweite lokale Maximum des Stroms wird zur Erkennung des Prellvorgangs ausgewertet.In the 2 Different signals are plotted over time. For one thing is in part 2a the hub H the valve needle of the actuator or the injector shown. In part 2 B the corresponding current profile is shown. The different values are only roughly schematic and highly abstracted. At the time t1 the energization of the actuator ends. As a result, the current drops rapidly to zero. After a certain time, the valve needle moves in the direction of its closed position. At the time t2 the valve needle reaches its closed position. Shortly before reaching the closed position, the current rises again through the injector and reaches a local maximum at the closing time or shortly thereafter. If the valve needle moves from the time t3 again in the direction of its open position, this is called the bouncing. This causes the electricity I briefly rises again. This short-term increase or this second local maximum of the current is evaluated to detect the bounce process.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass im Stromverlauf nach dem ersten Strommaximum, das durch das Ventilschließen ausgelöst ist, weitere lokale Maximal auftreten. Diese sind nicht unbedingt gleichbedeutend mit einer ungewollten Mehrmenge, da diese durch die mechanischen Schwingungen innerhalb der Bauteile verursacht werden. Diese Schwingungen sind jedoch bekannt, da sie durch die mechanischen Größen des Injektors bestimmt werden. Bei Abweichungen von diesen Grundschwingungen, insbesondere bei größeren Veränderungen der Amplituden liegt jedoch eine mechanische Abhebung des Stellglieds aus seinem Ventilsitz vor, welches zu einer unerwünschten Einspritzmengenerhöhung führt.According to the invention, it has been recognized that further local maximum occur in the course of the current after the first current maximum, which is triggered by the valve closing. These are not necessarily synonymous with an unwanted extra amount, as they are caused by the mechanical vibrations within the components. However, these vibrations are known because they are determined by the mechanical sizes of the injector. In the case of deviations from these fundamental vibrations, in particular with larger changes in the amplitudes, however, there is a mechanical lift-off of the actuator from its valve seat, which leads to an undesirable increase in the injection quantity.

Durch das Abheben aus dem Sitz verändert sich die Geschwindigkeit der Luftspaltänderung im Magnetkreis, was zu einer Änderungen der Stromgradienten führt. Diese Änderung der Stromgradienten führen wiederum zu einer Änderung der Phasenlage und/oder der Periodenlänge der Nebenmaxima. Bei einem Abheben des Ankers aus dem Sitz kommt es zudem auch zu einer größeren Luftspaltänderung zwischen den Polflächen des Jochs und des Ankers. Diese größeren Änderungen führen zu einer erhöhten Amplitude der Nebenmaxima.Lifting from the seat alters the rate of air gap change in the magnetic circuit, resulting in changes in current gradients. This change in the current gradients in turn lead to a change in the phase position and / or the period length of the secondary maxima. When lifting the armature from the seat, there is also a larger air gap change between the pole faces of the yoke and the armature. These larger changes lead to an increased amplitude of the secondary maxima.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Abklingverhalten des Stroms nicht nur vom Magnetkreis sondern auch von der systematischen elektrischen Anbindung abhängig ist. Daher wird dies erfindungsgemäß bei der Bewertung des Stroms berücksichtigt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Sensorsignal mit einer Abklingfunktion, beispielsweise einer Geraden, wie sie in 2 gestrichelt dargestellt ist, korrigiert wird. Dadurch wird eine Normierung des Signalverlaufs erreicht und somit eine bessere Bewertung des Signals ermöglicht.According to the invention, it has been recognized that the decay behavior of the current is dependent not only on the magnetic circuit but also on the systematic electrical connection. Therefore, this is considered according to the invention in the evaluation of the current. Preferably, it is provided that the sensor signal with a decay function, for example, a straight line, as shown in FIG 2 dashed lines, is corrected. As a result, a normalization of the signal curve is achieved, thus enabling a better evaluation of the signal.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein Einsatz von höheren mathematischen Funktionen für die Analyse des Prellverhaltens möglich.In a particularly advantageous embodiment, it is possible to use higher mathematical functions for the analysis of the bounce behavior.

In 3 ist ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dargestellt. In einem ersten Schritt 300 wird eine Sollansteuerdauer vorgegeben. Diese wird vorzugsweise, abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der Drehzahl, dem Fahrerwunsch und dem Kraftstoffdruck im Rail ermittelt. Dieses Signal gelangt zu einer Injektoransteuerung 310. Diese steuert die Injektoren derart an, dass diese zu einem bestimmten Zeitpunkt die Einspritzung freigeben und zu einem zweiten bestimmten Zeitpunkt die Einspritzung beenden. Im Anschluss an die Ansteuerung erfolgt in Schritt 320 die Auswertung des durch den Aktor fließenden Stroms in Schritt 320. Durch Auswerten der lokalen Maxima des Stroms wird zum einen der Schließzeitpunkt des Ventils als auch ein möglicher Prellvorgang erkannt. Durch Auswerten des Stroms wird auf die Prellhöhe und die Prelldauer geschlossen. Dies erfolgt in Schritt 330. Im anschließenden Schritt 340 wird mittels eines Kennfelds, ausgehend von den Kenngrößen für den Prellvorgang ein Mengenfehler ermittelt. Dieser Mengenfehler gelangt über Schritt 350 zu dem Schritt 360, in dem ausgehend von dem Mengenfehler ein Korrekturwert für die Ansteuerdauer ermittelt wird. Dieser Korrekturwert wird dem Ausgangssignal des Schritts 300 überlagert. Das heißt die Ansteuerdauer wird mit einem Korrekturwert korrigiert, der von der Prellhöhe und der Prelldauer abhängt. Diese beiden Größen werden aus dem Stromverlauf ermittelt.In 3 a flow chart of the procedure according to the invention is shown. In a first step 300 a Sollansteuerdauer is specified. This is preferably determined depending on the operating state of the internal combustion engine, such as the speed, the driver's request and the fuel pressure in the rail. This signal reaches an injector control 310 , This controls the injectors so that they release the injection at a certain time and terminate the injection at a second specific time. Following the activation takes place in step 320 the evaluation of the current flowing through the actuator in step 320 , By evaluating the local maxima of the current, the closing time of the valve as well as a possible bouncing process are detected on the one hand. By evaluating the current, the bounce height and the bounce duration are closed. This is done in step 330 , In the subsequent step 340 is determined by means of a map, starting from the parameters for the bounce a quantity error. This quantity error gets over step 350 to the step 360 in which, based on the quantity error, a correction value for the activation duration is determined. This correction value becomes the output signal of the step 300 superimposed. That is, the drive duration is corrected with a correction value that depends on the bounce height and the bounce duration. These two quantities are determined from the current profile.

Im Idealfall wird beim nächsten Einspritzvorgang durch die Korrektur dieselbe Kraftstoffmenge eingespritzt, wie ohne Prellvorgang.Ideally, the same amount of fuel is injected during the next injection process by the correction, as without bouncing process.

Claims (8)

Verfahren zur Steuerung eines Injektors zur Kraftstoffeinspritzung, das ausgehend von dem Verlauf einer elektrischen Größe eine Kenngröße ermittelt wird, die ein Prellen eines beweglichen Elements des Injektors charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dieser Kenngröße eine Korrektur der Ansteuerung des Injektors erfolgt.Method for controlling an injector for fuel injection, which is determined based on the course of an electrical variable, a characteristic that characterizes a bouncing of a movable element of the injector, characterized in that based on this characteristic, a correction of the control of the injector. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Kenngröße lokale Maxima im Verlauf der elektrischen Größe ausgewertet werden.Method according to Claim 1 , characterized in that for determining the characteristic local maxima are evaluated in the course of electrical size. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der lokalen Maxima eine Abklingfunktion der elektrischen Größe berücksichtigt wird. Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that a decay function of the electrical variable is taken into account in the determination of the local maxima. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dass als elektrische Größe, der Strom, der durch den Injektor fließt und/oder die Spannung, die am Injektor anliegt ausgewertet wird.Method according to one of the preceding claims, that as an electrical variable, the current flowing through the injector and / or the voltage applied to the injector is evaluated. Computerprogramm, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.Computer program that is designed to perform all the steps of one of the methods according to one of Claims 1 to 4 perform. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 5 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 5 is stored. Steuergerät, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.Control unit, which is designed to perform all the steps of one of the methods according to one of Claims 1 to 4 perform. Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, wobei der Programmcode das Computerprogramm nach Anspruch 5 ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt werden.Program code, along with processing instructions for creating a computer program executable on a controller, wherein the program code retrieves the computer program Claim 5 results when converted into an executable computer program according to the processing instructions.

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