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    • 专利摘要:
    Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Schließzeit eines Ventils beschrieben, das von einem piezoelektrischen Aktor betätigt wird. Zur Erfassung der Schließzeit wird die Spannung am piezoelektrischen Aktor erfasst und der Zeitpunkt ermittelt, zu dem die erfasste Spannung einen maximalen Differenzwert zu einer Vergleichskurve aufweist. Die Differenzkurve wird zwischen einem Start- und einem Endpunkt einer Messkurve gebildet, die die am piezoelektrischen Aktor anliegenden Spannungswerte beinhaltet. Auf diese Weise kann eine präzise Festlegung der Schließzeit durchgeführt werden.A method is described for determining the closing time of a valve which is actuated by a piezoelectric actuator. For detecting the closing time, the voltage at the piezoelectric actuator is detected and the time is determined at which the detected voltage has a maximum difference value to a comparison curve. The difference curve is formed between a start and an end point of a measurement curve, which contains the voltage values applied to the piezoelectric actuator. In this way, a precise determination of the closing time can be performed.
    公开号:DE102004020937A1
    申请号:DE200410020937
    申请日:2004-04-28
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Jörg Dr. Beilharz；Sven Rebeschiess；Christian Rissler；Hans-Jörg Wiehoff
    申请人:Volkswagen Mechatronic GmbH and Co KG；
    IPC主号:F02D41-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Schließzeit einesSchließgliedesgemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1 und eine Schaltungsanordnung zum Bestimmender Schließzeiteines Schließgliedesgemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 5.TheThe invention relates to a method for determining a closing time of aclosing memberaccording to the generic termof claim 1 and a circuit arrangement for determiningthe closing timea closing memberaccording to the generic termof claim 5.
    [0002] ImBereich der Kraftfahrzeugtechnik werden bei hydraulisch gesteuertenEinspritzsystemen, wie z. B. einem Pumpe-Düse-System Ventile verwendet, die mit einempiezoelektrischen Aktor betätigtwerden. Fürdas hydraulisch gesteuerte Einspritzsystem ist die Bestimmung derSchließzeitdes Ventils, mit dem der hydraulische Druck eingestellt wird, ein wichtigerParameter, der präziseerfasst und gesteuert werden muss.in theArea of automotive engineering are hydraulically controlledInjection systems, such. B. a pump-nozzle system valves used with aactuated piezoelectric actuatorbecome. Forthe hydraulically controlled injection system is the determination ofclosing timeof the valve, with which the hydraulic pressure is set, an important oneParameter that is precisemust be recorded and controlled.
    [0003] Aus DE 199 30 309 C2 istein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Einspritzmenge beieinem Kraftstoffeinspritzventil mit einem Piezoelement-Aktor bekannt.Das Kraftstoffeinspritzventil weist eine Steuerkammer auf, die ineinem Hochdruckspeicher und mit einem Steuerventil in Verbindungsteht. In der Steuerkammer herrschende Drücke wirken auf einen beweglichenDüsenkörper mit einerDüsennadelzum Öffnenund Schließenvon Einspritzlöchern.Zum Öffnendes Einspritzventils wird das Steuerventil von dem piezoelektrischenAktor betätigt.Die Spannung am piezoelektrischen Aktor wird nach dessen anfänglicherAufladung erfasst und aus der gemessenen Spannung wird der Einspritzbeginnund/oder die Nadelöffnungszeitdes Einspritzventils ermittelt.Out DE 199 30 309 C2 a method and an apparatus for controlling the injection quantity in a fuel injection valve with a piezoelectric actuator is known. The fuel injection valve has a control chamber communicating in a high-pressure accumulator and with a control valve. In the control chamber prevailing pressures act on a movable nozzle body with a nozzle needle for opening and closing of injection holes. To open the injection valve, the control valve is actuated by the piezoelectric actuator. The voltage at the piezoelectric actuator is detected after its initial charging and from the measured voltage, the start of injection and / or the needle opening time of the injection valve is determined.
    [0004] DieAufgabe der Erfindung besteht darin, ein robustes und präzises Verfahrenzum Bestimmen der Schließzeitdes Schließgliedesdes piezoelektrisch angetriebenen Ventils bereit zu stellen. Zudembesteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Schaltungsvorrichtungbereitzustellen, mit der auf einfache Weise die Schließzeit desvom piezoelektrischen Aktor angetriebenen Ventils ermittelt werdenkann.TheThe object of the invention is a robust and precise methodfor determining the closing timeof the closing memberof the piezoelectrically driven valve. moreoverthe object of the invention is a circuit deviceto provide the closing time of thebe determined by the piezoelectric actuator driven valvecan.
    [0005] DieAufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch1 und durch die Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 5 gelöst.TheThe object of the invention is achieved by the method according to claim1 and solved by the circuit arrangement according to claim 5.
    [0006] Weiterevorteilhafte Ausführungsformender Erfindung sind in den abhängigenAnsprüchenangegeben.Furtheradvantageous embodimentsof the invention are in the dependentclaimsspecified.
    [0007] EinVorteil des erfindungsgemäßen Verfahrensbesteht darin, dass die Schließzeitdes Ventils präziseermittelt werden kann. Zur Ermittlung der Schließzeit wird erfindungsgemäß eine Vergleichsgeradezwischen einem Start- und einem Endpunkt eines Messintervalls gelegtund die am piezoelektrischen Aktor anliegende Spannung wird während des Messintervallserfasst. Zwischen den gemessenen Spannungswerten und der Vergleichsgeradenwerden Differenzwerte ermittelt und die Schließzeit wird zu dem Zeitpunkterkannt, zu dem der Differenzwert innerhalb des Messintervalls dengrößten Wertaufweist.OneAdvantage of the method according to the inventionis that the closing timeof the valve preciselycan be determined. To determine the closing time according to the invention is a comparison lineplaced between a start and an end point of a measurement intervaland the voltage applied to the piezoelectric actuator becomes during the measurement intervaldetected. Between the measured voltage values and the comparison lineDifferential values are determined and the closing time is at the timedetected, to which the difference value within the measuring interval thegreatest valuehaving.
    [0008] Ineiner bevorzugten Ausführungsformwerden die gemessenen Spannungswerte als quadrierte Größen weiterverarbeitet. Dadurch ist eine präzise Erfassungder Schließzeitmöglich.Ina preferred embodimentthe measured voltage values continue as squared magnitudesprocessed. This is a precise capturethe closing timepossible.
    [0009] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformwird eine Schließzeitnur erkannt, wenn der Differenzwert einen festgelegten Vergleichswert überschreitet.Auf diese Weise wird vermieden, dass für ein nicht geschlossenes Ventileine Schließzeiterfasst wird.Ina further preferred embodimentwill be a closing timeonly detected if the difference value exceeds a specified comparison value.In this way it is avoided that for a non-closed valvea closing timeis detected.
    [0010] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenswird eine Schließzeitnur dann erkannt, wenn die Summe der Differenzwerte des Messintervallseine festgelegte Vergleichssumme überschreiten. Auch diese weitere Voraussetzungdient dazu, zuverlässigeine Schließzeitzu erkennen.Ina further preferred embodimentthe method according to the inventionwill be a closing timeonly detected if the sum of the difference values of the measurement intervalexceed a fixed comparison sum. Also this further requirementserves to be reliablea closing timeto recognize.
    [0011] DieErfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:TheThe invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it:
    [0012] 1 eineschematische Darstellung eines Einspritzventils, das nach dem Pumpe-Düse-Prinzip ausgebildetist; 1 a schematic representation of an injection valve, which is designed according to the pump-nozzle principle;
    [0013] 2 einenschematischen Programmablauf zur Bestimmung der Schließzeit; 2 a schematic program flow for determining the closing time;
    [0014] 3 Messkurveder am Aktor anliegenden Spannung während eines Schließvorgangesdes Ventils; 3 Measuring curve of the voltage applied to the actuator during a closing operation of the valve;
    [0015] 4 dieMesskurze mit einer Referenzkurve; 4 the measuring curves with a reference curve;
    [0016] 5 eineDifferenzkurve, die aus der Messkurve und der Referenzkurve gebildetist; und 5 a difference curve formed from the measurement curve and the reference curve; and
    [0017] 6 eine detaillierte Darstellung der Schaltungsanordnung,die zur Erfassung der Schließzeit verwendetwird; 6 a detailed representation of the circuitry used to detect the closing time;
    [0018] 1 zeigtschematisch den Aufbau einer Pumpe-Düse-Einheit. Die Pumpe-Düse-Einheit dient zum Zuführen vonKraftstoff in einen Verbrennungsraum 1 einer Brennkraftmaschine.Die Pumpe-Düse-Einheitweist eine Pumpe 2 auf, die über einen Kolben 3,der in einem Zylinder 4 geführt ist, Kraftstoff verdichtet.Der Kolben 3 wird direkt oder indirekt über eine nicht dargestellteNockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Im Zylinder 4 istangrenzend an den Kolben 3 ein erster Druckraum 5 ausgebildet. Dererste Druckraum 5 ist übereine Kraftstoffleitung 6 mit einem Ventil 7 verbunden.Das Ventil 7 dient dazu, die Kraftstoffleitung 6 entwederzu verschließen odermit einem Niederdruckbereich 8 zu verbinden. Der Druckraum 5 stehtzudem übereine zweite Kraftstoffleitung 9 mit einem Einspritzraum 10 inVerbindung. Im Einspritzraum 10 ist eine Düsennadel 11 angeordnet,deren Schließflächen einemDichtsitz 41 zugeordnet ist. Der Dichtsitz 41 istzwischen Einspritzlöchern 12 unddem Einspritzraum 10 angeordnet. Im oberen Bereich desEinspritzraums 10 weist die Düsennadel 11 Druckflächen 13 auf. Über die Druck fläche 13 wirddie Düsennadel 11 voneinem Kraftstoffdruck im Einspritzraum 10 entgegen einer Schließrichtungvom Dichtsitz 41 weg vorgespannt. Die Düsennadel 11 ist über einenDruckstift 14 von einem Federelement 15 auf denDichtsitz 41 vorgespannt. 1 shows schematically the structure of a pump-nozzle unit. The pump-nozzle unit is used for supplying fuel into a combustion chamber 1 an internal combustion engine. The pump-nozzle unit has a pump 2 on that over a piston 3 in a cylinder 4 guided, compressed fuel. The piston 3 is driven directly or indirectly via a camshaft, not shown, of the internal combustion engine. In the cylinder 4 is adjacent to the piston 3 a first pressure room 5 educated. The first pressure room 5 is over a fuel line 6 with a valve 7 connected. The valve 7 serves the fuel line 6 either to be closed or with a low pressure area 8th connect to. The pressure room 5 also has a second fuel line 9 with an injection room 10 in connection. In the injection room 10 is a nozzle needle 11 arranged, whose closing surfaces a sealing seat 41 assigned. The seal seat 41 is between injection holes 12 and the injection room 10 arranged. In the upper area of the injection chamber 10 has the nozzle needle 11 Imprint areas 13 on. About the printing surface 13 becomes the nozzle needle 11 from a fuel pressure in the injection space 10 against a closing direction of the sealing seat 41 biased away. The nozzle needle 11 is over a push pin 14 from a spring element 15 on the seal seat 41 biased.
    [0019] DasVentil 7 weist ein Schließglied 16 auf, daseinem Ventildichtsitz 17 zugeordnet ist. Das Schließglied 16 stehtin Wirkverbindung mit einem piezoelektrischen Aktor 18,der von einem Steuergerät 19 angesteuertwird.The valve 7 has a closing member 16 on, that's a valve seat 17 assigned. The closing element 16 is in operative connection with a piezoelectric actuator 18 that of a control unit 19 is controlled.
    [0020] Istdas Ventil 7 geöffnet,so saugt der Kolben 3 bei einer Ansaugbewegung nach obenKraftstoff überden Niederdruckbereich 8, das Ventil 7 und die Kraftstoffleitung 6 inden Druckraum 5. Der Niederdruckbereich 8 istdazu mit einem Kraftstofftank verbunden. Bei einer Verdichtungsbewegungdes Kolbens 3 nach unten wird der Kraftstoff bei geöffnetem Ventil 7 wiederzurückin den Niederdruckbereich 8 gedrückt. Die Kraftstoffleitungen,der Einspritzraum 10 und die zweite Kraftstoffleitung 9 sindvollständig mitKraft gefüllt.Is the valve 7 opened, so the piston sucks 3 with a suction upward fuel over the low pressure range 8th , the valve 7 and the fuel line 6 in the pressure room 5 , The low pressure area 8th is connected to a fuel tank. During a compression movement of the piston 3 down is the fuel with the valve open 7 back to the low pressure area 8th pressed. The fuel lines, the injection chamber 10 and the second fuel line 9 are completely filled with power.
    [0021] ZumStarten einer Einspritzung wird bei einem Verdichtungstakt, beidem der Kolben 3 sich nach unten bewegt, über dasSteuergerät 19 undden piezoelektrischen Aktor 18 das Ventil 7 verschlossen. Somitkann der vom Kolben 3 verdichtete Kraftstoff nicht über denNiederdruckbereich 8 entweichen, sondern es wird im Einspritzraum 10 einhoher Druck erzeugt. Der hohe Druck hebt die Düsennadel 11 vom zugeordnetenDichtsitz 41 ab. Folglich wird Kraftstoff aus dem Einspritzraum 10 über dieEinspritzlöcher 12 inden Verbrennungsraum 1 der Brennkraftmaschine abgegeben.Wird das Ventil 7 geöffnet,d. h. das Schließglied 16 vomzugeordneten Dichtsitz 17 durch den piezoelektrischen Aktor 18 abgehoben,so sinkt der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 6 unddamit auch im Einspritzraum 10. Folglich wird die Düsennadel 11 wiederauf den Dichtsitz gedrücktund die Verbindung zwischen dem Einspritz raum 10 und denEinspritzlöchern 12 verschlossen.Damit endet die Einspritzung.To start an injection is at a compression stroke, in which the piston 3 moves down, over the controller 19 and the piezoelectric actuator 18 the valve 7 locked. Thus, that of the piston 3 compressed fuel does not exceed the low pressure range 8th escape, but it is in the injection chamber 10 creates a high pressure. The high pressure raises the nozzle needle 11 from the assigned sealing seat 41 from. Consequently, fuel from the injection space 10 over the injection holes 12 in the combustion chamber 1 the internal combustion engine delivered. Will the valve 7 opened, ie the closing member 16 from the assigned sealing seat 17 through the piezoelectric actuator 18 lifted, so the fuel pressure in the fuel line decreases 6 and therefore also in the injection chamber 10 , Consequently, the nozzle needle 11 pressed back on the sealing seat and the connection between the injection space 10 and the injection holes 12 locked. This ends the injection.
    [0022] Für eine präzise Feststellungdes Zeitpunktes, zu dem das Ventil 7 mit dem Schließglied 16 wiederauf den Ventildichtsitz 17 gedrückt wird, wird die am piezoelektrischenAktor 18 anliegende Spannung ausgewertet. Der piezoelektrischeAktor 18 wird über Spannungsleitungen 20 vomSteuergerät 19 mit Spannungversorgt. Zudem erfasst das Steuergerät 19 über dieSpannungsleitungen 20, die am piezoelektrischen Aktor anliegendeSpannung. Das Steuergerät 19 verfügt somitsowohl übereine Spannungsquelle als auch übereinen Spannungsmesser. Zudem ist das Steuergerät 19 mit einem Datenspeicher 42 verbunden.For a precise determination of the time at which the valve 7 with the closing member 16 back to the valve seat 17 is pressed on the piezoelectric actuator 18 applied voltage evaluated. The piezoelectric actuator 18 is via power lines 20 from the control unit 19 energized. In addition, the controller detects 19 over the power lines 20 , the voltage applied to the piezoelectric actuator. The control unit 19 thus has both a voltage source and a voltmeter. In addition, the controller 19 with a data store 42 connected.
    [0023] DasVentil 7 ist in der Weise ausgebildet, dass im unbestromtenZustand des piezoelektrischen Aktors 18 das Schließglied 16 vomVentildichtsitz 17 abgehoben ist und somit das Ventil 7 geöffnet ist.The valve 7 is formed in such a way that in the de-energized state of the piezoelectric actuator 18 the closing member 16 from the valve seat 17 is lifted and thus the valve 7 is open.
    [0024] 2 zeigteinen schematischen Programmablauf zur Durchführung des Verfahrens. Bei Programmpunkt 50 erfasstdas Steuergerät 19 verschiedeneBetriebszustände,wie z. B. die Drehzahl der Brennkraftmaschine und den Fahrerwunschund ermittelt daraufhin den Beginn der Einspritzung und die Dauerder Einspritzung. Dazu greift das Steuergerät 19 auf entsprechendeDaten und Kennlinien zu, die im Datenspeicher 42 abgelegtsind. Beim folgenden Programmpunkt 51 legt das Steuergerät 19 eineentsprechende Spannung überdie Spannungsleitungen 20 an den piezoelektrischen Aktor 18 an.Daraufhin dehnt sich der piezoelektrische Aktor 18 ausund drücktdas Schließglied 16 aufden Ventildichtsitz 17, während eines Verdichtungshubesdes Kolbens 3. Im Folgenden Programmpunkt 52 überwachtdas Steuergerät 19 parallelzum Anlegen der Spannung an den piezoelektrischen Aktor 18 dieam piezoelektrischen Aktor 18 anliegende Spannung. Dazuerfasst das Steuergerät 19 infestgelegten Zeitabständendie Spannung, die am Aktor 18 anliegt. Ein Diagramm miteiner entsprechenden Messkurve ist in 3 dargestellt. 2 shows a schematic program flow for performing the method. At program point 50 detects the control unit 19 various operating conditions, such. As the speed of the engine and the driver's request and then determines the beginning of the injection and the duration of the injection. For this purpose, the controller engages 19 to appropriate data and characteristics in the data store 42 are stored. At the following program point 51 puts the control unit 19 a corresponding voltage across the voltage lines 20 to the piezoelectric actuator 18 at. As a result, the piezoelectric actuator expands 18 off and pushes the closing member 16 on the valve seat 17 During a compression stroke of the piston 3 , In the following program point 52 monitors the controller 19 parallel to the application of voltage to the piezoelectric actuator 18 that at the piezoelectric actuator 18 voltage applied. The control unit detects this 19 at specified intervals the voltage at the actuator 18 is applied. A diagram with a corresponding trace is in 3 shown.
    [0025] 3 zeigtdie Messkurve, die sich aufgrund der erfassten Spannungswerte ergibt,und die vom Steuergerät 19 imDatenspeicher 42 abgelegt wird. 3 shows the trace resulting from the detected voltage values and that from the controller 19 in the data store 42 is filed.
    [0026] Imfolgenden Programmpunkt 53 ermittelt das Steuergerät 19 inder Messkurve einen Startpunkt TS und einen Endpunkt TE eines Messintervalls.Der Startpunkt TS ist vorzugsweise voreingestellt und liegt einefestgelegte Zeit nach dem Beginn der Bestromung des piezoelektrischenAktors. Der Endpunkt ist ebenfalls vorzugsweise voreingestellt undliegt eine festgelegte zweite Zeit nach dem Beginn der Bestromungdes piezoelektrischen Aktors. Zudem berechnet das Steuergerät 19 ineinem folgenden Programmpunkt 54 eine Vergleichsgerade zwischendem Messwert des Startpunktes und dem Messwert des Endpunktes. Ineinem folgenden Programmpunkt 55 ermittelt das Steuergerät 19 für jeden gemessenenSpannungswert in dem Messintervall zwischen dem Startpunkt und demEndpunkt den Differenzwert zu dem entsprechenden Wert der Referenzkurve.Dazu werden der zum gleichen Zeitpunkt gehörende gemessene Spannungswertund Wert der Referenzkurve voneinander abgezogen. Die Differenzwertelegt das Steuergerät 19 imSpeicher 21 ab.In the following program point 53 determines the control unit 19 in the trace a starting point TS and an end point TE of a measuring interval. The starting point TS is preferably preset and is a fixed time after the beginning of the energization of the piezoelectric actuator. Of the End point is also preferably preset and is a fixed second time after the start of energization of the piezoelectric actuator. In addition, the controller calculates 19 in a following program point 54 a comparison line between the measured value of the starting point and the measured value of the end point. In a following program point 55 determines the control unit 19 for each measured voltage value in the measuring interval between the starting point and the end point, the difference value to the corresponding value of the reference curve. For this purpose, the measured voltage value and value of the reference curve belonging to the same time are deducted from each other. The difference values are set by the control unit 19 In the storage room 21 from.
    [0027] 4 zeigtein entsprechendes Messdiagramm, in dem der Startpunkt TS und derEndpunkt TE eingezeichnet sind. Zudem ist die Vergleichsgerade VGin Form einer Linie mit Sternchen dargestellt. Die vom Steuergerät 19 erfasstenMesswerte der Spannung des piezoelektrischen Aktors sind in Form, vonKreuzen und einer approximierten Linie MW dargestellt. 4 shows a corresponding measurement diagram in which the starting point TS and the end point TE are drawn. In addition, the comparison line VG is shown in the form of a line with asterisks. The from the control unit 19 Measured values of the voltage of the piezoelectric actuator are shown in the form of crosses and an approximated line MW.
    [0028] Anstelleder gemessenen Spannungswerte verwendet das Steuergerät 19 vorzugsweisequadrierte Spannungswerte, da dadurch das Ermitteln der Schließzeit präziser möglich ist.Instead of the measured voltage values, the control unit uses 19 preferably squared voltage values, since thereby the determination of the closing time is possible in a more precise manner.
    [0029] Indem folgenden Programmpunkt 56 ermittelt das Steuergerät 19 dengrößten Differenzwert zwischeneinem gemessenen Spannungswert und dem zeitgleichen Wert der Referenzkurveinnerhalb des Messintervalls und ordnet dem Zeitpunkt, zu dem dergrößte Differenzwertaufgetreten ist, den Schließzeitpunktdes Ventils 7 zu. In der Darstellung der 4 istder SchließzeitpunktTF ebenfalls eingezeichnet.In the following program point 56 determines the control unit 19 the largest difference value between a measured voltage value and the simultaneous value of the reference curve within the measuring interval and assigns the time at which the largest difference value occurred, the closing time of the valve 7 to. In the presentation of the 4 If the closing time TF is also drawn.
    [0030] In 5 sinddie Differenzwerte zwischen den gemessenen Spannungswerten und denzeitlichen Werten der Vergleichsgeraden dargestellt, wobei die Differenzwerteanhand von quadrierten Spannungswerten ermittelt wurden.In 5 the difference values between the measured voltage values and the time values of the comparison straight line are shown, wherein the difference values were determined on the basis of squared voltage values.
    [0031] Ineiner bevorzugten Ausführungsformwird nach dem Programmpunkt 56 zusätzlich bei dem folgenden Programmpunkt 57 überprüft, ob derberechnete maximale Differenzwert über einem festgelegten Vergleichswertliegt. Ergibt der Vergleich, dass der maximale Differenzwert nicht über demVergleichswert liegt, so wird keine Schließzeit des Ventils 7 erkannt.Der festgelegte Vergleichswert wurde beispielsweise zuvor experimentellermittelt. Auf diese Weise kann eine Fehlfunktion des Ventils 7 beider Ermittlung der Schließzeitausgefiltert werden.In a preferred embodiment, after the program point 56 additionally at the following program point 57 checks whether the calculated maximum difference value is above a specified comparison value. If the comparison shows that the maximum difference value is not above the comparison value, then no closing time of the valve becomes 7 recognized. The specified comparison value was previously determined experimentally, for example. In this way, a malfunction of the valve 7 be filtered out during the determination of the closing time.
    [0032] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder Erfindung wird entweder zusätzlichzum Programmpunkt 57 oder anstelle des Programmpunkts 57 beieinem folgenden Programmpunkt 58 vom Steuergerät 19 dieSumme aus den Differenzwerten gebildet und mit einer Vergleichssummeverglichen. Ergibt der Vergleich, dass die Summe der Differenzwertekleiner ist als die Vergleichssumme, so wird ebenfalls keine Schließzeit desVentils erkannt. Die Vergleichssumme wird ebenfalls vorzugsweiseexperimentell ermittelt und dient dazu, Fehlfunktionen des Ventils,bei denen kein Schließendes Ventil stattfindet, beim Ermitteln der Schließzeit herauszufiltern.Der Vergleich der Summe der Differenzwerte mit der Vergleichssummeermöglichtes, negative Differenzwerte, bei denen die gemessenen Spannungenoberhalb der Vergleichsgeraden liegen, die jedoch nicht zu einemSchließendes Ventils korrespondieren, herauszufiltern. Die Vergleichssumme wirdvorzugsweise experimentell fürdie jeweilige Pumpe-Düse-Einheitermittelt.In a further preferred embodiment of the invention is either in addition to the program point 57 or instead of the program point 57 at a following program point 58 from the control unit 19 the sum of the difference values is formed and compared with a comparison sum. If the comparison shows that the sum of the difference values is smaller than the comparison sum, then likewise no closing time of the valve is recognized. The comparison sum is also preferably determined experimentally and serves to filter out malfunctions of the valve, in which no closing of the valve takes place, when determining the closing time. The comparison of the sum of the difference values with the comparison sum makes it possible to filter out negative difference values in which the measured voltages lie above the comparison straight line but which do not correspond to a closing of the valve. The comparison sum is preferably determined experimentally for the respective pump-nozzle unit.
    [0033] 6 zeigt eine detaillierte Darstellungder Schaltungsanordnung, die vorzugsweise im Steuergerät 19 ausgebildetist. 6 shows a detailed representation of the circuit arrangement, preferably in the control unit 19 is trained.
    [0034] Dieam piezoelektrischen Aktor 18 erfasste Spannung wird über einenEingang 21 und einen Linearisierungsbaustein 22 einemzweiten Eingang eines Schalters 23 zugeführt. ImLinearisierungsbaustein 22 wird der erfasste Spannungswertquadriert und übereinen Ausgang einem zweiten Eingang des Schalters 23 zugeführt. EinAusgang des Schalters 23 steht mit einem ersten Berechnungsblock 24 in Verbindung.Der erste Berechnungsblock 24 begrenzt den Detektionsbereich,in dem die Spannung erfasst wird. Weiterhin ist ein Startblock 25 undein Endeblock 26 vorgesehen, die mit einer Signalleitung jeweilsmit einem Eingang des ersten Berechnungsblockes 24 verbundensind. Der Startblock 25 enthält einen Startzeitpunkt für die Messung,der vom Steuergerät 19 festgelegtwird. Der Startzeitpunkt wird an den ersten Berechnungsblock 24 weitergegeben. DerEndeblock 26 enthälteinen Endzeitpunkt fürdie Messung, die ebenfalls vom Steuergerät 19 festgelegt wird.Der Endzeitpunkt wird an den ersten Berechnungsblock 24 weitergegeben. Bei der Erfassung der Messkurve wird ein gesamter Einspritzvorgangmit einer Vielzahl von Messwerten, d. h. Spannungswerten erfasst.Es werden beispielsweise 40 Messwerte erfasst, die einen festgelegtenzeitlichen Abstand aufweisen und mit einem fortlaufenden Index durchnummeriertwerden. Aus der Startzeit, dem festgelegten zeitlichen Abstand unddem Index kann der Zeitpunkt der Messung festgelegt werden. Der ersteBerechnungsblock 24 gibt die vom Schalter 23 zugeführten Spannungswerte,die eine gesamte Messkurve, wie in 4 dargestellt,darstellen, über einenersten Ausgang 27 an einen zweiten Berechnungsblock 29 weiter.Der zweite Berechnungsblock 29 ermittelt aufgrund der zugeführten Span nungswerteinnerhalb des Messintervalls Spannungsreferenzwerte die die Vergleichsgeradegemäß 4 darstellen.Der zweite Berechnungsblock 29 gibt über einen Ausgang die Spannungsreferenzwertean eine Addiereinheit 30 weiter. Zudem werden vom Schalter 23 dielinerarisierten oder nicht linerarisierten Spannungswerte einerMesskurve mit einem negativen Vorzeichen an die Addiereinheit 30 geführt. In derAddiereinheit 30 werden Differenzwerte für zeitgleicheSpannungswerte und Referenzspannungswerte der Messkurve gebildet,die übereinen Ausgang der Addiereinheit 30 einem Eingang einesdritten und eines vierten Berechnungsblockes 31, 32 zugeführt werden.The piezoelectric actuator 18 detected voltage is via an input 21 and a linearization device 22 a second input of a switch 23 fed. In the linearization block 22 the detected voltage value is squared and via an output to a second input of the switch 23 fed. An output of the switch 23 stands with a first calculation block 24 in connection. The first calculation block 24 limits the detection range in which the voltage is detected. Furthermore, a start block 25 and an endblock 26 provided with a signal line in each case with an input of the first calculation block 24 are connected. The starting block 25 contains a start time for the measurement, by the control unit 19 is determined. The start time is at the first calculation block 24 passed. The endblock 26 contains an end time for the measurement, also from the controller 19 is determined. The end time will be at the first calculation block 24 passed on. When acquiring the measurement curve, an entire injection process is recorded with a multiplicity of measured values, ie voltage values. For example, 40 measured values are recorded which have a defined time interval and are numbered consecutively with a continuous index. The time of the measurement can be determined from the start time, the defined time interval and the index. The first calculation block 24 gives the from the switch 23 supplied voltage values representing an entire trace, as in 4 represented, represent, via a first output 27 to a second calculation block 29 further. The second calculation block 29 Determines voltage references within the measuring interval due to the supplied voltage values the reference line according to 4 represent. The second calculation block 29 gives the voltage reference values to an adder unit via an output 30 further. In addition, the switch 23 the linearized or nonlinearized voltage values of a trace with a negative sign to the adder unit 30 guided. In the adding unit 30 Difference values for simultaneous voltage values and reference voltage values of the measurement curve are formed, which are transmitted via an output of the adder unit 30 an input of a third and a fourth calculation block 31 . 32 be supplied.
    [0035] Imdritten Berechnungsblock 31 wird innerhalb des durch denStartzeitpunkt und den Endzeitpunkt festgelegten Messintervallsder maximale Differenzwert ermittelt und über einen Ausgang einem fünften Berechnungsblock 34 zugeführt. Imfünften Berechnungsblock 34 wirdaufgrund des Index des maximalen Differenzwertes der Zeitpunkt desmaximalen Differenzwertes und damit die Schließzeit des Ventils berechnetund übereinen Ausgang an das Steuergerät 19 weitergegeben.Dazu ist jedem Index ein Zeitwert in einer Zuordnungstabelle zugeordnet. Einzweiter Ausgang 35 des dritten Berechnungsblockes 31 gibtden maximalen Differenzwert an eine Vergleichseinrichtung 36.Weiterhin ist ein erstes Speicherfeld 37 vorgesehen, indem ein minimaler Vergleichswert festgelegt ist. Der minimale Vergleichswertist experimentell ermittelt. Das erste Speicherfeld 37 gibteinen minimalen Spannungsdifferenzwert vor, der einem zweiten Eingangder Vergleichseinrichtung 36 zugeführt wird. Die Vergleichseinrichtung 36 vergleicht,ob der maximale Differenzwert größer odergleich dem minimalen Differenzwert ist und gibt ein Signal über einenAusgang an eine zweite Vergleichseinrichtung 38 weiter,wenn diese Bedingung erfülltist.In the third calculation block 31 the maximum difference value is determined within the measurement interval defined by the start time and the end time, and via an output a fifth calculation block 34 fed. In the fifth calculation block 34 is calculated based on the index of the maximum differential value of the time of the maximum differential value and thus the closing time of the valve and via an output to the control unit 19 passed. For this purpose, each index is assigned a time value in an allocation table. A second exit 35 of the third calculation block 31 gives the maximum difference value to a comparator 36 , Furthermore, a first memory field 37 provided, in which a minimum comparison value is set. The minimum comparison value has been determined experimentally. The first memory field 37 specifies a minimum voltage difference value, which is a second input of the comparator 36 is supplied. The comparison device 36 compares whether the maximum difference value is greater than or equal to the minimum difference value and outputs a signal via an output to a second comparison device 38 continue if this condition is met.
    [0036] Dervierte Berechnungsblock 32 summiert die Differenzwerteder einzelnen Messpunkte innerhalb des Messintervalls der Messkurveauf und gibt einen Summendifferenzwert über einen Ausgang an eine dritteVergleichseinrichtung 39 weiter. Die dritte Vergleichseinrichtung 39 stehtmit einem zweiten Eingang mit einem Ausgang eines zweiten Speicherfeldes 40 inVerbindung. Im zweiten Speicherfeld 40 ist eine minimaleSumme abgelegt, die der dritten Vergleichseinrichtung 39 zugeführt wird.Die dritte Vergleichseinrichtung 39 vergleicht die vomvierten Berechnungsblock 32 berechnete Differenzsumme mitder minimalen Summe, die im Speicherfeld 40 abgelegt ist.Ergibt der Vergleich der dritten Vergleichseinrichtung 39,dass die Differenzsumme größer oder gleichder minimalen Summe ist, so wird ein Signal an die zweite Vergleichseinrichtung 38 abgegeben. Erkenntdie Vergleichseinrichtung 38 an den zwei Eingängen zweiSignale, so gibt die zweite Vergleichseinrichtung 38 einEnable-Signal an das Steuersignal 19, das die Gültigkeitder erkannten Schließzeit bestätigt.The fourth calculation block 32 sums the difference values of the individual measurement points within the measurement interval of the measurement curve and outputs a sum difference value via an output to a third comparison device 39 further. The third comparator 39 is at a second input to an output of a second memory array 40 in connection. In the second memory field 40 is a minimum total stored, that of the third comparator 39 is supplied. The third comparator 39 compares the fourth calculation block 32 calculated difference sum with the minimum sum in the memory field 40 is stored. If the comparison of the third comparison device 39 in that the difference sum is greater than or equal to the minimum sum, then a signal is sent to the second comparison device 38 issued. Detects the comparison device 38 at the two inputs two signals, so are the second comparator 38 an enable signal to the control signal 19 that confirms the validity of the recognized closing time.
    [0037] InAbhängigkeitvon der gewähltenAusführungsformkann auch auf einzelne oder alle Vergleichseinrichtungen 36, 39, 38,die eine Plausibilisierung der Messwerte durchführen verzichtet werden.Depending on the chosen embodiment may also be based on individual or all comparison devices 36 . 39 . 38 , which do not carry out a plausibility check of the measured values.
    11 Verbrennungsraumcombustion chamber 22 Pumpepump 33 Kolbenpiston 44 Zylindercylinder 55 ersterDruckraumfirstpressure chamber 66 KraftstoffleitungFuel line 77 VentilValve 88th NiederdruckbereichLow pressure area 99 zweiteKraftstoffleitungsecondFuel line 1010 EinspritzraumInjection room 1111 Düsennadelnozzle needle 1212 EinspritzlochInjection hole 1313 Druckflächeprint area 1414 Druckstiftpushpin 1515 Federelementspring element 1616 Schließgliedclosing member 1717 VentildichtsitzValve seat 1818 Aktoractuator 1919 Steuergerätcontrol unit 2020 Spannungsleitungvoltage line 2121 Eingangentrance 2222 LinearisierungsbausteinLinearization block 2323 Schalterswitch 2424 ersterBerechnungsblockfirstcalculation block 2525 Startblockstarting block 2626 Endblockend block 2727 ersterAusgangfirstoutput 2929 zweiterBerechnungsblocksecondcalculation block 3030 Addiereinheitadding 3131 dritterBerechnungsblockthirdcalculation block 3232 vierterBerechnungsblockfourthcalculation block 3434 fünfter Berechnungsblockfifth calculation block 3636 Vergleichseinrichtungcomparator 3737 erstesSpeicherfeldfirststorage box 3838 zweiteVergleichseinrichtungsecondcomparator 3939 dritteVergleichseinrichtungthirdcomparator 4040 zweitenSpeicherfeldsecondstorage box 4141 Dichtsitzsealing seat 4242 Datenspeicherdata storage
    权利要求:
    Claims (5)
    [1]
    Verfahren zum Bestimmen einer Schließzeit einesVentils, das ein Schließgliedaufweist, das von einem piezoelektrischen Aktor betätigt wird,wobei währendeines Schließvorgangesdes Ventils die elektrische Spannung am Aktor erfasst wird, wobei dieSpannung zur Bestimmung der Schließzeit ausgewertet wird, dadurchgekennzeichnet, dass Spannungswerte für die Spannung in einem Messintervallmit einem Start und einem Endpunkt erfasst werden, dass zwischenden Spannungswerten des Start- unddem Endpunktes eine Vergleichskurve festgelegt wird, dass für mehreregemessene Spannungswerte Differenzwerte zwischen den gemessenenSpannungswerten und den zeitgleichen Werten der Vergleichskurveermittelt werden, dass der Zeitpunkt als Schließzeit erkannt wird, zu demder Differenzwert am größten ist.Method for determining a closing time of a valve, which has a closing member, which is actuated by a piezoelectric actuator, wherein during a closing operation of the valve, the electrical voltage is detected at the actuator, wherein the voltage for determining the closing time is evaluated, characterized in that Voltage values for the voltage in a measuring interval with a start and an end point are detected, that between the voltage values of the start and the end point a comparison curve is determined, that for several measured voltage values difference values between the measured voltage values and the simultaneous values of the comparison curve are determined the time is recognized as the closing time when the difference value is greatest.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Spannungswerte als quadrierte Größe verwendet werden.Method according to claim 1, characterized in thatthat the voltage values are used as the squared size.
    [3]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass eine Schließzeitnur erkannt wird, wenn der Differenzwert einen festgelegten Vergleichswert überschreitet.Method according to one of claims 1 or 2, characterizedthat a closing timeis only detected if the difference value exceeds a specified comparison value.
    [4]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass eine Schließzeitunter der Voraussetzung erkannt wird, dass die Summe der Differenzwerteeine festgelegte Vergleichssumme überschreitet.Method according to one of claims 1 to 3, characterizedthat a closing timeAssuming that the sum of the difference valuesexceeds a specified comparison sum.
    [5]
    Schaltungsanordnung zum Bestimmen einer Schließzeit einesSchließgliedes(16) eines Ventils (7), das mit einem piezoelektrischenAktor (18) auf einen Ventilsitz (17) gedrückt odervom Ventilsitz (17) abgehoben wird, mit einem ersten Mittel(19) zum Erfassen der Spannung, das während eines Schließvorgangesdes Ventils (7) die elektrische Spannung am Aktor (18)erfasst, mit einem zweiten Mittel (24, 29, 31, 34),das die Spannung zur Bestimmung der Schließzeit auswertet, dadurch gekennzeichnet, dassein drittes Mittel (24, 29) vorgesehen ist, dasein Messintervall mit einem Startpunkt und einem Endpunkt festlegt,dass ein viertes Mittel (29) vorgesehen ist, das zwischengemessenem Spannungswert des Startpunktes und des Endpunktes eineVergleichskurve festlegt, dass ein fünftes Mittel (30)vorgesehen ist, das fürmehrere Zeitpunkte innerhalb des Messintervalls Differenzwerte zwischenden erfassten Spannungswerten und den zeitgleichen Werten der Vergleichskurveermittelt, dass ein sechstes Mittel (31) vorgesehen ist,das einen Zeitpunkt als Schließzeit festlegt,an dem der größte Differenzwertvorliegt.Circuit arrangement for determining a closing time of a closing member ( 16 ) of a valve ( 7 ), which with a piezoelectric actuator ( 18 ) on a valve seat ( 17 ) or from the valve seat ( 17 ), with a first means ( 19 ) for detecting the voltage which occurs during a closing operation of the valve ( 7 ) the electrical voltage at the actuator ( 18 ), with a second means ( 24 . 29 . 31 . 34 ), which evaluates the voltage for determining the closing time, characterized in that a third means ( 24 . 29 ), which specifies a measurement interval with a start point and an end point, that a fourth means ( 29 ), which establishes a comparison curve between the measured voltage value of the starting point and the end point, that a fifth means ( 30 ), which determines, for a plurality of points in time within the measurement interval, difference values between the detected voltage values and the simultaneous values of the comparison curve, that a sixth means ( 31 ) is provided, which determines a time as the closing time at which the largest difference value exists.
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