EP1138916A2 - Method for controlling an electrically operated injection valve of an internal combustion engine - Google Patents

Method for controlling an electrically operated injection valve of an internal combustion engine Download PDF

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EP1138916A2 EP01104673A EP01104673A EP1138916A2 EP 1138916 A2 EP1138916 A2 EP 1138916A2 EP 01104673 A EP01104673 A EP 01104673A EP 01104673 A EP01104673 A EP 01104673A EP 1138916 A2 EP1138916 A2 EP 1138916A2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/3809—Common rail control systems

Definitions

  • the invention is based on a method for correcting the Control voltage of an electrically operated actuator Injector for an internal combustion engine according to the Genus of the main claim. It is already known at Common rail injection systems to use injectors which a piezoelectric actuator for indirect actuation use a nozzle needle. The actuator comes with a Control voltage activated and actuated with the help of its Change in length of the injector nozzle needle. The The control voltage must match the current one Pressure ratios in the common rail system can be adjusted because otherwise no or no satisfactory injection of the fuel takes place. Furthermore, it is required the drive voltage at high speed to adapt to the given conditions and if possible to change injection synchronously.
  • the inventive method for correcting the Control voltage of an electrically operated actuator Injector for an internal combustion engine with the characteristic features of the main claim has the compared to the advantage that an injection-synchronous correction the control voltage occurs through certain offset values. It is particularly advantageous that the voltage correction is based on is based on a universal functional structure and not knowledge of the dependence on individuals Operating parameters such as rail pressure, temperature or the like needs and essentially in sync with Fuel injection runs. This is the procedure universally applicable and requires in an advantageous manner no complex adjustments to individual engine types or Injection systems.
  • This Adaptation factor takes into account the individual operating and Environmental parameters and can easily be for one certain system type, for example, found empirically become.
  • the Adjustment factor is an optimal correction of the Control voltage possible.
  • the selected offset values become advantageous synchronized with the control voltage to the control circuit transferred so that the desired drive voltage for Control of the actuator is available directly.
  • FIG. 1 An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained.
  • the figure shows a block diagram of a Control circuit.
  • the figure shows a basic block diagram, according to which the offset values for the control voltage U a are formed.
  • n values for the offset voltage from the past are stored, n being an arbitrarily selected positive integer.
  • the stored offset values thus contain the respective maximum Mx and minimum Mn with which the previous control voltages U a were formed.
  • Y offset values are now fed to the comparators 2 and 4, the comparator 2 looking for the maximum Mx and the comparator 4 for the minimum Mn.
  • Y is a predetermined number for the offset values to be checked.
  • the maximum offset value is then available at the output of the comparator 2 and the minimum offset value is available for further processing at the output of the comparator 4.
  • a correction element 3 is provided with which a factor k that can be applied depending on the vehicle or engine type can be determined.
  • the output of the correction element 3 is fed to an input of a multiplier 5 or 6.
  • the output of the comparators 2 and 4 is routed to this multiplier 5, 6, so that the minimum and maximum offset values Mx and Mn can be adapted with the factor k of the correction element 3.
  • the weighted offset values are then available at the output of multipliers 5 and 6, which are limited in limitation stages 7 and 8.
  • a certain number of offset values for example U 1 , U 2 etc., are determined, which lie between the weighted limit values Umax or Umin at the outputs of the multipliers 5, 6.

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

The method involves increasing or reducing the drive voltage depending on the operating conditions of the injection valve. Past offset values for the drive voltage are stored, the highest and lowest (Mx, Mn) are selected and used to form a maximum bandwidth for the offset values that remains available for subsequent operation and any required adaptation of the drive voltage.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Korrektur der Ansteuerspannung eines elektrisch betriebenen Aktors eines Einspritzventils für einen Verbrennungsmotor nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon bekannt, bei Common-Rail-Einspritzsystemen Einspritzventile zu verwenden, die einen piezoelektrischen Aktor zur indirekten Betätigung einer Düsennadel verwenden. Der Aktor wird dabei mit einer Ansteuerspannung aktiviert und betätigt mit Hilfe seiner Längenänderung die Düsennadel des Einspritzventils. Die Ansteuerspannung muß dabei auf die momentanen Druckverhältnisse im Common-Rail-System angepaßt werden, da ansonsten keine oder keine zufriedenstellende Einspritzung des Kraftstoffs stattfindet. Des weiteren ist es erforderlich, die Ansteuerspannung mit hoher Geschwindigkeit an die gegebenen Verhältnisse anzupassen und möglichst einspritzsynchron zu verändern. In der Praxis ist dies jedoch schwierig, da die Daten für die Ansteuerspannung in der Regel über eine serielle Schnittstelle an eine Ansteuerschaltung geführt werden, die mit einem gewissen Zeittakt von z. B. 20 bzw. 100 Millisekunden übertragen werden. Es hat sich herausgestellt, daß sich innerhalb dieser Zeitspanne die aktuellen Betriebaparameter und damit die Einspritzbedingungen schon geändert haben können.The invention is based on a method for correcting the Control voltage of an electrically operated actuator Injector for an internal combustion engine according to the Genus of the main claim. It is already known at Common rail injection systems to use injectors which a piezoelectric actuator for indirect actuation use a nozzle needle. The actuator comes with a Control voltage activated and actuated with the help of its Change in length of the injector nozzle needle. The The control voltage must match the current one Pressure ratios in the common rail system can be adjusted because otherwise no or no satisfactory injection of the fuel takes place. Furthermore, it is required the drive voltage at high speed to adapt to the given conditions and if possible to change injection synchronously. In practice it is however difficult because the data for the drive voltage in usually via a serial interface to a Control circuit are performed with a certain Timing of z. B. 20 or 100 milliseconds become. It has been found that within the current operating parameters and thus the injection conditions may have already changed.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur der Ansteuerspannung eines elektrisch betriebenen Aktors eines Einspritzventils für einen Verbrennungsmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, daß eine einspritzsynchrone Korrektur der Ansteuerspannung durch gewisse Offsetwerte erfolgt. Besonders vorteilhaft ist, daß die Spannungskorrektur auf der Grundlage einer universellen Funktionsstruktur beruht und nicht der Kenntnis der Abhängigkeit von einzelnen Betriebsparametern, wie Raildruck, Temperatur oder ähnlichen bedarf und im wesentlichen synchron zur Kraftstoffeinspritzung verläuft. Dadurch ist das Verfahren universell anwendbar und erfordert in vorteilhafter Weise keine aufwendigen Anpassungen an einzelne Motortypen oder Einspritzsysteme.The inventive method for correcting the Control voltage of an electrically operated actuator Injector for an internal combustion engine with the characteristic features of the main claim has the compared to the advantage that an injection-synchronous correction the control voltage occurs through certain offset values. It is particularly advantageous that the voltage correction is based on is based on a universal functional structure and not knowledge of the dependence on individuals Operating parameters such as rail pressure, temperature or the like needs and essentially in sync with Fuel injection runs. This is the procedure universally applicable and requires in an advantageous manner no complex adjustments to individual engine types or Injection systems.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des nach dem Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Offset-Werte der vergangenen Ansteuerungen gespeichert wurden und aus dem Verlauf dieser gespeicherten Offsetwerte eine Bandbreite für den Bereich festgelegt wird, in dem die nächste Ansteuerspannung liegen soll. Durch die Aussortierung der ältesten Offsetwerte können auf einfache Weise die neuen Offset-Werte nachgeführt werden. Durch die permanente Nachführung der Offsetwerte erfolgt automatisch eine Anpassung an die aktuellen Erfordernisse. By those listed in the dependent claims Measures are advantageous training and Improvements to those specified in the main claim Procedure possible. It is particularly advantageous that the Offset values of past controls saved and from the history of these stored offset values a bandwidth is set for the area in which the next control voltage should be. Through the Sorting out the oldest offset values can be done easily Way the new offset values are tracked. Through the permanent tracking of the offset values takes place automatically an adaptation to current requirements.

Günstig ist auch, daß die aussortierten Offsetwerte mit einem Anpassungsfaktor multipliziert werden. Dieser Anpassungsfaktor berücksichtigt die einzelnen Betriebs- und Umweltparameter und kann auf einfache Weise für einen bestimmten Systemtyp beispielsweise empirisch gefunden werden. Insbesondere auch durch eine variable Festlegung des Anpassungsfaktors ist eine optimale Korrektur der Ansteuerspannung möglich.It is also favorable that the sorted out offset values with be multiplied by an adjustment factor. This Adaptation factor takes into account the individual operating and Environmental parameters and can easily be for one certain system type, for example, found empirically become. In particular also by a variable definition of the Adjustment factor is an optimal correction of the Control voltage possible.

Mit Hilfe der Offsetwerte läßt sich auf einfache Weise die erforderliche Ansteuerspannung für den Aktor bilden, die zur Berücksichtigung aller Parameter erforderlich ist.With the help of the offset values, the form the required control voltage for the actuator Consideration of all parameters is required.

Die ausgewählten Offset-Werte werden vorteilhaft zeitsynchron mit der Ansteuerspannung an die Steuerschaltung übertragen, so daß die gewünschte Ansteuerspannung zur Steuerung des Aktors direkt zur Verfügung steht.The selected offset values become advantageous synchronized with the control voltage to the control circuit transferred so that the desired drive voltage for Control of the actuator is available directly.

Da sich der Raildruck in einem Common-Rail System sehr schnell ändern kann, ist eine dynamische Anpassung der Ansteuerspannung erforderlich.Since the rail pressure is very high in a common rail system can change quickly is a dynamic adjustment of the Control voltage required.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Ansteuerschaltung.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. The figure shows a block diagram of a Control circuit.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Die Figur zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild, nach dem die Offsetwerte für die Ansteuerspannung Ua gebildet werden. In einem Speicher 1 sind n Werte für die Offset-Spannung aus der Vergangenheit gespeichert, wobei n eine beliebig gewählte positve, ganze Zahl sein kann. Die gespeicherten Offsetwerte enthalten somit das jeweilige Maximum Mx und Minimum Mn, mit dem die vorherigen Ansteuerspannungen Ua gebildet wurden. Aus der Vielzahl der gespeicherten Offset-werte werden nun Y Offsetwerte den Komparatoren 2 und 4 zugeführt, wobei der Komparator 2 aus diesen Werten das Maximum Mx und der Komparator 4 das Minimum Mn heraussucht. Y ist dabei eine vorgegebene Zahl für die zu überprüfenden Offset-Werte. Am Ausgang des Komparators 2 steht dann der maximale Offsetwert und am Ausgang des Komparators 4 der minimale Offsetwert für die Weiterverarbeitung zur Verfügung.The figure shows a basic block diagram, according to which the offset values for the control voltage U a are formed. In a memory 1, n values for the offset voltage from the past are stored, n being an arbitrarily selected positive integer. The stored offset values thus contain the respective maximum Mx and minimum Mn with which the previous control voltages U a were formed. From the large number of stored offset values, Y offset values are now fed to the comparators 2 and 4, the comparator 2 looking for the maximum Mx and the comparator 4 for the minimum Mn. Y is a predetermined number for the offset values to be checked. The maximum offset value is then available at the output of the comparator 2 and the minimum offset value is available for further processing at the output of the comparator 4.

Weiterhin ist ein Korrekturglied 3 vorgesehen, mit dem ein je nach Fahrzeug- oder Motortyp applizierbarer Faktor k festlegbar ist. Der Ausgang des Korrekturgliedes 3 ist auf einen Eingang eines Multiplizierers 5 bzw. 6 geführt. Desweiteren ist auf diesen Multiplizierer 5, 6 der Ausgang der Komparatoren 2 bzw. 4 geführt, so daß der minimale bzw. maximale Offsetwert Mx bzw. Mn mit dem Faktor k des Korrekturgliedes 3 angepaßt werden kann. Am Ausgang der Multiplizierer 5 bzw. 6 stehen dann die gewichteten Offset-Werte zur Verfügung, die in Begrenzungsstufen 7 und 8 begrenzt werden. In einem nachgeschalteten Modul 9 wird eine gewisse Anzahl von Offset-Werten, beispielsweise U1, U2 usw. bestimmt, die zwischen den an den Ausgängen der Multiplizierer 5, 6 liegenden gewichteten Grenzwerten Umax bzw. Umin liegen. Diese Werte können in Abhängigkeit von den Betriebsparametern gewählt sein und sind vorzugsweise im Ansteuerbaustein der Ansteuerschaltung gespeichert. Sie stehen dann zur Bildung der Ansteuerspannung einspritzsynchron zur Verfügung.Furthermore, a correction element 3 is provided with which a factor k that can be applied depending on the vehicle or engine type can be determined. The output of the correction element 3 is fed to an input of a multiplier 5 or 6. Furthermore, the output of the comparators 2 and 4 is routed to this multiplier 5, 6, so that the minimum and maximum offset values Mx and Mn can be adapted with the factor k of the correction element 3. The weighted offset values are then available at the output of multipliers 5 and 6, which are limited in limitation stages 7 and 8. In a downstream module 9, a certain number of offset values, for example U 1 , U 2 etc., are determined, which lie between the weighted limit values Umax or Umin at the outputs of the multipliers 5, 6. These values can be selected as a function of the operating parameters and are preferably stored in the control module of the control circuit. They are then available in injection-synchronous fashion to form the control voltage.

Mit der Bestimmung des Maximums und des Minimums der letzten y tatsächlich ausgewählten Offsetwerte ist sichergestellt, daß die Bandbreite der Offsetwerte immer den tatsächlichen, aktuellen Erfordernissen entspricht. Dabei ist bereits berücksichtigt, daß zum Vorhalt gegenüber schnellen Rail-Druckänderungen der applizierbare Faktor des Korrekturgliedes 3 enthalten ist. Die Begrenzung durch die Bandbreite stellt sicher, daß einerseits Ausreißer von Meßwerten, beispielsweise aufgrund von Störungen eliminiert werden. Andererseits kann die Bandbreite nicht zu klein werden, weil beispielsweise bei zurückliegenden y Ansteuerungen keine bzw. nur minimale Offset-Spannungen erforderlich waren.By determining the maximum and minimum of the last y actually selected offset values is ensured that the range of the offset values always corresponds to the actual corresponds to current requirements. Is already there takes into account that to counteract rapid rail pressure changes the applicable factor of Correction element 3 is included. The limitation by the Bandwidth ensures that on the one hand outliers of Measured values, for example due to interference, are eliminated become. On the other hand, the bandwidth cannot be too small because, for example, y Controls no or only minimal offset voltages were required.

Claims (9)

Verfahren zur Korrektur der Ansteuerspannung (Ua) eines elektrisch betriebenen Aktors eines Einspritzventils für einen Verbrennungsmotor, wobei die Ansteuerspannung (Ua) in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Einspritzventils und/oder des Verbrennungsmotors erhöht oder erniedrigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Offset-Werte für die Ansteuerspannung (Ua) aus der Vergangenheit gespeichert werden, daß aus der Vielzahl der gespeicherten Offset-Werte der höchste und der niedrigste Offset-Wert (Mx, Mn) aussortiert wird und daß die aussortierten beiden Offset-Werte (Mx, Mn) eine maximale Bandbreite für die Offset-Werte bilden, die für eine nachfolgende Ansteuerung und dabei erforderliche Anpassung der Ansteuerspannung (Ua) zur Verfügung steht.Method for correcting the control voltage (U a ) of an electrically operated actuator of an injection valve for an internal combustion engine, the control voltage (U a ) being increased or decreased as a function of operating conditions of the injection valve and / or the internal combustion engine, characterized in that offset values for the control voltage (U a ) from the past are stored, that the highest and the lowest offset value (Mx, Mn) are sorted out from the large number of stored offset values and that the sorted out two offset values (Mx, Mn) are one form the maximum bandwidth for the offset values, which is available for subsequent control and the necessary adjustment of the control voltage (Ua). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder neuen Ansteuerung des Aktors die neuen Offset-Werte gespeichert werden, wobei das älteste Offset-Paar aus der Rechnung eliminiert wird, und daß aus den verbliebenen Offset-Werten erneut der höchste und niedrigste Offset-Wert bestimmt wird.Method according to Claim 1, characterized in that the new offset values are stored after each new activation of the actuator, the oldest offset pair being eliminated from the calculation, and in that the highest and lowest offset values are again from the remaining offset values. Value is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daßdie aussortierten Offset-Werte (Mx, Mn) mit einem Anpassungsfaktor (K) multipliziert werden. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the sorted-out offset values (Mx, Mn) are multiplied by an adaptation factor (K). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungsfaktor (K) in Abhängigkeit von System- und/oder Betriebsbedingungen gewählt wird.A method according to claim 3, characterized in that the adaptation factor (K) is selected as a function of system and / or operating conditions. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungsfaktor (K) in Abhängigkeit von Umweltbedingungen gewählt wird.Method according to Claim 3 or 4, characterized in that the adaptation factor (K) is chosen as a function of environmental conditions. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungsfaktor (K) variabel ist.Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the adaptation factor (K) is variable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem maximalen und dem minimalen gewichteten Offset-Wert (Umax, Umin) weitere Korrekturwerte für die Ansteuerspannung (U1, U2) gebildet werden, die zwischen den beiden Grenzwerten (Umax, Umin) liegen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that further correction values for the control voltage (U 1 , U 2 ) are formed from the maximum and the minimum weighted offset value (Umax, Umin), which between the two limit values (Umax, Umin ) lie. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Offset-Werte vorzugsweise Zeitsynchron mit einer Soll-Ansteuerspannung an einen Ansteuerbaustein übertragen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the selected offset values are preferably transmitted to a control module in a time-synchronized manner with a target control voltage. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der Ansteuerspannung in Abhängigkeit vom Raildruck in einem Common-Rail-System gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target value of the control voltage is selected in a common rail system as a function of the rail pressure.
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