EP1860307B1 - Verfahren zur Steuerung eines piezoelektrischen Aktuators - Google Patents

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EP1860307B1 EP06254039A EP06254039A EP1860307B1 EP 1860307 B1 EP1860307 B1 EP 1860307B1 EP 06254039 A EP06254039 A EP 06254039A EP 06254039 A EP06254039 A EP 06254039A EP 1860307 B1 EP1860307 B1 EP 1860307B1
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damping
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602Fuel pressure

Definitions

  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a piezoelectric actuator 1 including a stack 2 of capacitive piezoelectric elements 4, which are effectively connected in parallel.
  • the charge switch Q1 is connected between the non-injector side of the inductor 18 and the top voltage rail 28, and a diode D8 is connected in parallel across it.
  • the discharge switch Q2 is connected between the bottom voltage rail 32 and the non-injector side of the inductor 18, and similarly, a diode D9 is connected in parallel across it.
  • the upper and lower threshold levels I 1 , I 2 are such that the mean current produced meets the primary opening current set point PO and primary closing current set point PC. It is to be appreciated that it is more convenient to refer to the mean current since it is this current, and the time that it is applied for, which determines the amount of charge applied or removed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Claims (25)

  1. Verfahren zur Steuerung des Hubs eines Stapels (2) eines piezoelektrischen Aktors (1) zur Verwendung in einer Kraftstoffeinspritzdüse in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
    Wählen eines Ansteuerstrompegels (PO, SO) und einer Ansteuerzeit (topen, tclose) gemäß der Stapeltemperatur, wobei der Ansteuerstrompegel (PO, SO) und die Ansteuerzeit (topen, tclose) einem gewünschten Ladungsbetrag (ΔQ) entsprechen, der zum Stapel (2) hinzuzufügen oder von ihm zu entfernen ist, und
    Treiben des Ansteuerstroms durch den Stapel (2) für die Ansteuerzeit (topen, tclose), um den gewünschten Ladungsbetrag (ΔQ) hinzuzufügen oder zu entfernen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ein Open-Loop-Ladungssteuerungsverfahren ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Ansteuerstrompegel (PO, SO) und die Ansteuerzeit (topen, tclose) gemäß Stapeltemperatur und Verteilerrohrdruck gewählt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ansteuerstrompegel (PO, SO) und die Ansteuerzeit (topen, tclose) anhand von Lookup-Tabellen in Abhängigkeit vom Betriebsparameter ermittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ansteuerstrompegel (PO, SO) und die Ansteuerzeit (topen, tclose) anhand von Lookup-Tabellen in Abhängigkeit von Stapeldruck, Soll-Einspritzdüseneinschaltzeit (TON) und Stapeltemperatur ermittelt werden, wobei die Stapeltemperatur in einem linearen Verhältnis zum Hub des Stapels steht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Ermitteln der Soll-Einspritzdüseneinschaltzeit (TON) anhand von Kraftstoffbedarf und als eine Funktion des Kraftstoffverteilerrohrdrucks umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das das Entfernen von Ladung aus dem Stapel (2) während einer primären Öffnungsphase/-zeit (6, POT) mit einer von einem primären Öffnungsstrompegel (PC) bestimmten Rate und das Hinzufügen von Ladung zum Stapel während einer primären Schließphase/-zeit (8, PCT) mit einer von einem primären Schließstrompegel (PC) bestimmten Rate beinhaltet.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das das Hinzufügen von Ladung zu dem Stapel (2) während einer primären Öffnungsphase/-zeit (6, POT) mit einer von einem primären Öffnungsstrompegel (PO) bestimmten Rate und das Entfernen von Ladung aus dem Stapel während einer primären Schließphase/-zeit (8, PCT) mit einer von einem primären Schließstrompegel (PC) bestimmten Rate beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, das das Ermitteln des primären Öffnungsstrompegels (PO), des primären Schließstrompegels (PC) und der primären Öffnungszeit (POT) anhand einer oder mehrerer Lookup-Tabellen und/oder Datenkennfelder beinhaltet.
  10. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, das das Ermitteln der primären Schließzeit (PCT) auf der Basis des während der primären Öffnungsphase (POT) hinzugefügten oder entfernten Ladungsbetrags und des primären Schließstrompegels (PC) beinhaltet.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, das ferner eine oder mehrere zusätzliche Dämpfungsphasen (62) vor und/oder nach der primären Öffnungsphase/-zeit (POT) umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, das ferner eine oder mehrere zusätzliche Dämpfungsphasen (62) vor und/oder nach der primären Schließzeit (PCT) umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, das ferner das Ermitteln eines Strompegels und einer Dauer für die oder jede Dämpfungsphase (62) und das Zuweisen einer anderen Priorität zu der oder jeder Dämpfungsphase (62) umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das das Ermitteln des/der oder jedes/jeder Dämpfungsphasenstrompegels und -dauer anhand von einer oder mehreren Lookup-Tabellen und/oder Datenkennfeldern beinhaltet.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, das ferner Folgendes umfasst:
    Ermitteln einer verfügbaren Einspritzdüseneinschaltzeit (TON') in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsvariablen des Common-Rail-Einspritzsystems und einer Hardwareumschaltzeit (tdwell), die als die Mindestzeit zum Umschalten der Hardware von einem Zustand in einen anderen definiert ist,
    Vergleichen der Summe von (i) der primären Öffnungszeit (POT) und (ii) jeder der Dämpfungsphasendauern (62) mit der verfügbaren Einspritzdüseneinschaltzeit (TON') und,
    wenn die verfügbare Einspritzdüseneinschaltzeit (TON') nicht größer als die Summe von (i) und (ii) ist, Reduzieren der Dauer von einer oder mehreren der Dämpfungsphasen, angefangen mit der Dämpfungsphase mit der niedrigsten Priorität.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, das das Einstellen des Dämpfungsphasenstrompegels (92) gemäß einem Einstellfaktor, während die verbleibende Zeit zur Dämpfung gegen Null neigt, um den Dämpfungsphasenstrompegel zum primären Öffnungsstrompegel (PO) hin fortlaufend zu erhöhen.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Einstellungsfaktor von (i) dem Unterschied zwischen dem primären Öffnungsstrompegel (PO) und dem Dämpfungsphasenstrompegel und/oder (ii) einer Funktion der verfügbaren verbleibenden Dämpfungsdauer und der gewünschten Dämpfungsdauer abhängt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, das ferner Folgendes umfasst:
    Aktivieren eines Einspritzdüsenwählschalters (S1, S2, S3) zum Wählen einer während einer Öffnungsphase (6), welche die primäre Öffnungsphase (POT) und wenigstens eine Dämpfungsphase umfasst, zu öffnenden Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) und
    Laden des Stapels (2), um die gewählte Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) zu öffnen, wobei der Einspritzdüsenwählschalter (S1, S2, S3) beim Übergang zwischen der primären Öffnungsphase (POT) und einer ersten Dämpfungsphase und/oder zwischen aneinander angrenzenden Dämpfungsphasen vorübergehend deaktiviert wird, um die einheitliche Kraftstoffabgabe zu gewährleisten.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, das ferner Folgendes umfasst:
    Aktivieren eines Einspritzdüsenwählschalters (S1, S2, S3) zum Wählen einer während einer Öffnungsphase (6), welche die primäre Öffnungsphase (POT) und wenigstens eine Dämpfungsphase umfasst, zu öffnenden Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) und
    Entladen des Stapels (2), um die gewählte Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) zu öffnen, wobei der Einspritzdüsenwählschalter (S1, S2, S3) beim Übergang zwischen der primären Öffnungsphase (POT) und einer ersten Dämpfungsphase und/oder zwischen aneinander angrenzenden Dämpfungsphasen vorübergehend deaktiviert wird, um die einheitliche Kraftstoffabgabe zu gewährleisten.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, das ferner Folgendes umfasst:
    Aktivieren eines Einspritzdüsenwählschalters (S1, S2, S3) zum Wählen einer während einer Schließphase (8), welche die primäre Schließphase (PCT) und wenigstens eine Dämpfungsphase umfasst, zu schließenden Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) und
    Laden des Stapels (2), um die gewählte Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) zu schließen, wobei der Einspritzdüsenwählschalter (S1, S2, S3) beim Übergang zwischen der primären Schließphase (PCT) und einer ersten Dämpfungsphase und/oder zwischen aneinander angrenzenden Dämpfungsphasen vorübergehend deaktiviert wird, um die einheitliche Kraftstoffabgabe zu gewährleisten.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, das ferner Folgendes umfasst:
    Aktivieren eines Einspritzdüsenwählschalters (S1, S2, S3) zum Wählen einer während einer Schließphase (8), welche die primäre Schließphase (PCT) und wenigstens eine Dämpfungsphase umfasst, zu schließenden Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) und
    Entladen des Stapels (2), um die gewählte Einspritzdüse (16a, 16b, 16c) zu schließen, wobei der Einspritzdüsenwählschalter (S1, S2, S3) beim Übergang zwischen der primären Schließphase (PCT) und einer ersten Dämpfungsphase und/oder zwischen aneinander angrenzenden Dämpfungsphasen vorübergehend deaktiviert wird, um die einheitliche Kraftstoffabgabe zu gewährleisten.
  22. Computerprogrammprodukt, das wenigstens einen Computerprogramm-Softwareteil umfasst, der, wenn er in einer Ausführungsumgebung ausgeführt wird, zur Ausführung des Verfahrens eines beliebigen der Ansprüche 1 bis 21 funktionell ist.
  23. Datenspeichermedium, in dem der oder jeder Computersoftwareteil nach Anspruch 22 gespeichert wird.
  24. Mikrocomputer, der mit dem Datenspeichermedium nach Anspruch 23 versehen ist.
  25. Controller für einen Stapel (2) eines piezoelektrischen Aktors (1) zur Verwendung in einer Kraftstoffeinspritzdüse, wobei der Controller Folgendes umfasst:
    eine Einrichtung zum Wählen eines Ansteuerstrompegels (PO, SO) und einer Ansteuerzeit (topen, tclose) gemäß der Stapeltemperatur, wobei der Ansteuerstrompegel (PO, SO) und die Ansteuerzeit (topen, tclose) einem erwünschten Ladungsbetrag (ΔQ) entsprechen, der zum Stapel (2) hinzuzufügen oder von ihm zu entfernen ist, und
    eine Einrichtung zum Treiben des Ansteuerstroms durch den Stapel (2) für die Ansteuerzeit (topen, tclose), um den gewünschten Ladungsbetrag (ΔQ) hinzuzufügen oder zu entfernen.
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