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DE102006057522B4 - Control method for a volume flow control in an injection system - Google Patents

Control method for a volume flow control in an injection system Download PDF

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DE102006057522B4 DE102006057522.9A DE102006057522A DE102006057522B4 DE 102006057522 B4 DE102006057522 B4 DE 102006057522B4 DE 102006057522 A DE102006057522 A DE 102006057522A DE 102006057522 B4 DE102006057522 B4 DE 102006057522B4
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Abstract

Regelverfahren zur Ansteuerung eines elektrischen Stellglieds (VCV), nämlich eines Volumenstromregelventils in einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit den folgenden Schritten: a) Vorgabe eines Soll-Werts (αSOLL) für eine Stellgröße des Stellglieds (VCV), b) Ansteuerung des Stellglieds (VCV) mit einem pulsweitenmodulierten Steuersignal (PWM) mit einem bestimmten Tastverhältnis (TEIN/TAUS) und einer bestimmten Periodendauer (T), wobei ein Strom (I) durch das Stellglied (VCV) bei einem aktiven Pegel des Steuersignals (PWM) angeschaltet wird, wohingegen der Strom (I) durch das Stellglied (VCV) bei einem inaktiven Pegel des Steuersignals (PWM) abgeschaltet wird, c) Strommessung des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I) als Regelgröße, wobei der durch das Stellglied (VCV) fließende Strom (I) einen Ist-Wert der Stellgröße wiedergibt, d) Regelung des Steuersignals (PWM) für das Stellglied (VCV) in Abhängigkeit von dem gemessenen Strom (I) zur Minimierung einer Soll-Ist-Abweichung zwischen dem vorgegebenen Soll-Wert (αSOLL) und dem Ist-Wert der Stellgröße, e) Triggerung der Strommessung in zeitlicher Synchronisation mit dem Steuersignal (PWM) für das Stellglied (VCV), dadurch gekennzeichnet, f) dass die Strommessung jeweils um eine vorgegebene Phasenverschiebung (Δt) zeitlich vor dem Abschalten des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I) erfolgt, und g) dass die Phasenverschiebung (Δt) zwischen der Strommessung und der Stromabschaltung im Mikrosekundenbereich liegt, und h) dass das Tastverhältnis des pulsweiten modulierten Steuersignals (PWM) in der auf die Strommessung unmittelbar folgenden Periode des pulsweiten modulierten Steuersignals (PWM) nachgeregelt wird.Control method for controlling an electric actuator (VCV), namely a volume flow control valve in an injection system for an internal combustion engine, comprising the following steps: a) specification of a desired value (αSOLL) for a control variable of the actuator (VCV), b) control of the actuator ( VCV) having a pulse width modulated control signal (PWM) with a certain duty cycle (TEIN / TAUS) and a certain period (T), wherein a current (I) is turned on by the actuator (VCV) at an active level of the control signal (PWM), whereas the current (I) is cut off by the actuator (VCV) at an inactive level of the control signal (PWM), c) current measurement of the current (I) flowing through the actuator (VCV) as a controlled variable, the current through the actuator (VCV) flowing current (I) represents an actual value of the manipulated variable, d) regulation of the control signal (PWM) for the actuator (VCV) as a function of the measured current (I) for minimization g a desired-actual deviation between the predetermined desired value (αSOLL) and the actual value of the manipulated variable, e) triggering of the current measurement in time synchronization with the control signal (PWM) for the actuator (VCV), characterized, f) in that the current measurement takes place in each case by a predetermined phase shift (Δt) before the switching off of the current (I) flowing through the actuator (VCV), and g) that the phase shift (Δt) between the current measurement and the current cutoff is in the microsecond range, and h ) that the duty cycle of the pulse width modulated control signal (PWM) in the immediately following the current measurement period of the pulse width modulated control signal (PWM) is readjusted.

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren zur Ansteuerung eines elektrischen Stellglieds gemäß dem Hauptanspruch, insbesondere für ein Volumenstromregelventil in einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a control method for controlling an electric actuator according to the main claim, in particular for a volume flow control valve in an injection system for an internal combustion engine.

Moderne Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen weisen in der Regel einen Hochdruckkraftstoffkreislauf auf, über den die Einspritzventile der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt werden, wobei in dem Hochdruckkraftstoffkreislauf ein Volumenstromregelventil (VCV: Volume Control Valve) angeordnet ist, das in Abhängigkeit von seiner Ansteuerung einen bestimmten Volumenstrom durchlässt. Die Ansteuerung des Volumenstromregelventils erfolgt herkömmlicherweise über eine Endstufe durch ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit von dem gewünschten Öffnungsgrad des Volumenstromregelventils variiert wird. Der durch das Volumenstromregelventil fließende elektrische Strom gibt hierbei den Öffnungsgrad des Volumenstromregelventils wieder und kann deshalb im Rahmen einer Regelung als Regelgröße dienen. Zur Regelung der Ansteuerung des Volumenstromregelventils erfolgt in jeder Periode des pulsweitenmodulierten Steuersignals eine Strommessung, die dann als Regelgröße zurückgekoppelt und zur Nachregelung des Tastverhältnisses des pulsweitenmodulierten Steuersignals herangezogen wird, so dass Soll-Ist-Abweichungen des Öffnungsgrads des Volumenstromregelventils ausgeregelt werden. Die Strommessung erfolgt hierbei entsprechend der vorgegebenen Periodendauer des pulsweitenmodulierten Steuersignals in einem festen Zeitraster, d. h. zu vorgegebenen Messzeitpunkten, was jedoch messtechnisch unbefriedigend ist.Modern injection systems for internal combustion engines in motor vehicles generally have a high-pressure fuel circuit, via which the fuel injection valves of the internal combustion engine are supplied with fuel, wherein in the high-pressure fuel circuit a volume flow control valve (VCV: Volume Control Valve) is arranged, which in dependence on its control a certain volume flow pass through. The control of the volume flow control valve is conventionally via an output stage by a pulse width modulated control signal, the duty cycle is varied depending on the desired degree of opening of the flow control valve. The electrical current flowing through the volume flow control valve in this case represents the degree of opening of the volume flow control valve and can therefore serve as a control variable in the context of a control. To control the control of the flow control valve is carried out in each period of the pulse width modulated control signal, a current measurement, which is then fed back as a controlled variable and used for readjustment of the duty cycle of the pulse width modulated control signal, so that target-actual deviations of the opening degree of the flow control valve are adjusted. The current measurement takes place here according to the predetermined period of the pulse width modulated control signal in a fixed time grid, d. H. at predetermined measuring times, which is, however, unsatisfactory metrologically.

Aus DE 43 29 917 A1 ist eine Regelung für ein Magnetventil bekannt, bei der die Strommessung nicht zu vorgegebenen, starren Zeitpunkten erfolgt, sondern durch ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal getriggert wird. Die Strommessung erfolgt hierbei während der gesamten Einschaltphase der Endstufe.Out DE 43 29 917 A1 a control for a solenoid valve is known in which the current measurement is not carried out at predetermined, rigid times, but is triggered by a pulse width modulated control signal. The current measurement takes place during the entire switch-on of the power amplifier.

Nachteilig an dieser bekannten Regelung ist die schwierige Erfassung des Spitzenwerts des durch das Magnetventil fließenden elektrischen Strom, da der gesamte Stromverlauf während der Einschaltphase der Endstufe untersucht werden muss.A disadvantage of this known control is the difficult detection of the peak value of the current flowing through the solenoid valve electric current, since the entire current profile during the switch-on of the power amplifier must be examined.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das vorstehend beschriebene bekannte Regelverfahren zur Ansteuerung eines Volumenstromregelventils messtechnisch zu verbessern.The invention is therefore based on the object metrologically to improve the above-described known control method for controlling a flow control valve.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Regelverfahren gemäß dem Hauptanspruch gelöst.This object is achieved by an inventive control method according to the main claim.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Regelverfahrens wird zunächst ein Soll-Wert für eine Stellgröße (z. B. den Öffnungsgrad) eines Stellglieds (nämlich eines Volumenstromregelventils) vorgegeben, wobei der Soll-Wert im Rahmen der erfindungsgemäßen Regelgröße eine Führungsgröße bildet.In the context of the control method according to the invention, first of all a desired value for a manipulated variable (eg the opening degree) of an actuator (namely a volume flow control valve) is predefined, the desired value forming a reference variable within the scope of the controlled variable according to the invention.

Weiterhin erfolgt im Rahmen des erfindungsgemäßen Regelverfahrens eine Ansteuerung des Stellglieds mit einem pulsweitenmodulierten Steuersignal mit einem bestimmten Tastverhältnis und einer bestimmten Periodendauer (z. B. 5 ms). Das pulsweitenmodulierte Steuersignal weist hierbei einen aktiven Pegel und einen inaktiven Pegel auf, wobei ein Strom durch das Stellglied beim aktiven Pegel angeschaltet und beim inaktiven Pegel abgeschaltet wird.Furthermore, in the context of the control method according to the invention, an activation of the actuator takes place with a pulse-width-modulated control signal having a specific pulse duty factor and a specific period duration (eg 5 ms). The pulse width modulated control signal in this case has an active level and an inactive level, wherein a current is turned on by the actuator at the active level and turned off at the inactive level.

Darüber hinaus erfolgt im Rahmen des erfindungsgemäßen Regelverfahrens eine Strommessung des durch das Stellglied fließenden Stroms als Regelgröße, wobei der durch das Stellgliedfließende Strom einen Ist-Wert der Stellgröße direkt oder indirekt wiedergibt.In addition, in the context of the control method according to the invention, a current measurement of the current flowing through the actuator current as a controlled variable, wherein the current flowing through the actuator an actual value of the manipulated variable directly or indirectly reproduces.

Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Regelverfahren vor, dass das pulsweitenmodulierte Steuersignal für das Stellglied in Abhängigkeit von dem gemessenen Strom durch das Stellglied nachgeregelt wird, um eine Soll-Ist-Abweichung zwischen dem vorgegebenen Soll-Wert und dem Ist-Wert der Stellgröße auszuregeln.Furthermore, the control method according to the invention provides that the pulse width modulated control signal for the actuator is readjusted as a function of the measured current through the actuator to correct a desired-actual deviation between the predetermined desired value and the actual value of the manipulated variable.

Die Erfindung sieht nun zusätzlich vor, dass die Strommessung nicht in einem festen zeitlichen Raster erfolgt, sondern in zeitlicher Synchronisation mit dem Steuersignal für das Stellglied getriggert wird.The invention now additionally provides that the current measurement is not carried out in a fixed time grid, but is triggered in time synchronization with the control signal for the actuator.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Strommessung in den einzelnen Perioden des pulsweitenmodulierten Steuersignals jeweils um eine vorgegebene Phasenverschiebung zeitlich vor dem Abschalten des durch das Stellglied fließenden Stroms bzw. vor dem Wechsel von dem aktiven Pegel des pulsweitenmodulierten Steuersignals zu dem inaktiven Pegel des pulsweitenmodulierten Steuersignals. Die Phasenverschiebung zwischen der Strommessung und der anschließenden Stromabschaltung bzw. dem anschließenden Wechsel vom aktiven zum inaktiven Pegel des Steuersignals liegt hierbei im Mikrosekundenbereich, beispielsweise zwischen 1 μs und 30 μs, wobei sich ein Wert von im Wesentlichen 5 μs als vorteilhaft erwiesen hat.According to the invention, the current measurement in the individual periods of the pulse width modulated control signal in each case by a predetermined phase shift takes place before switching off the current flowing through the actuator or before the change from the active level of the pulse width modulated control signal to the inactive level of the pulse width modulated control signal. The phase shift between the current measurement and the subsequent power cutoff or the subsequent change from active to inactive level of the control signal is in the microsecond range, for example between 1 .mu.s and 30 .mu.s, wherein a value of substantially 5 .mu.s has proven to be advantageous.

Im Vergleich dazu weist das pulsweitenmodulierte Steuersignal vorzugsweise eine Frequenz auf, die zwischen 50 Hz und 500 Hz liegt, wobei sich ein Wert von 200 Hz als vorteilhaft erwiesen hat. Dementsprechend liegt die Periodendauer bei einer Frequenz f = 200 Hz bei T = 5 ms.In comparison, the pulse width modulated control signal preferably has a frequency on, which is between 50 Hz and 500 Hz, with a value of 200 Hz has proved to be advantageous. Accordingly, the period is at a frequency f = 200 Hz at T = 5 ms.

Die vorstehend genannten Werte für die Phasenverschiebung zwischen der Strommessung und der anschließenden Stromabschaltung sowie für die Periodendauer bedeuten, dass die Strommessung jeweils unmittelbar vor der Stromabschaltung getriggert wird, so dass der durch das Stellglied fließende Strom nahe seinem Spitzenwert gemessen wird.The above-mentioned values for the phase shift between the current measurement and the subsequent current cutoff and for the period duration mean that the current measurement is triggered immediately before the power cutoff, so that the current flowing through the actuator is measured near its peak value.

Darüber hinaus bietet die Strommessung während des aktiven Pegels des pulsweitenmodulierten Steuersignals den Vorteil, dass das Tastverhältnis in der unmittelbar folgenden Periode des pulsweitenmodulierten Steuersignals nachgeregelt werden kann, da auf die Strommessung der inaktive Pegel des pulsweitenmodulierten Steuersignals folgt, währenddessen noch eine Aktualisierung des Tastverhältnisses möglich ist. Das erfindungsgemäße Regelverfahren ermöglicht also eine Nachregelung des Tastverhältnisses des pulsweitenmodulierten Steuersignals von einer Periode zu der unmittelbar folgenden Periode, so dass das erfindungsgemäße Regelverfahren eine kurze Totzeit aufweist.In addition, the current measurement during the active level of the pulse width modulated control signal has the advantage that the duty cycle can be readjusted in the immediately following period of the pulse width modulated control signal, since the current measurement of the inactive level of the pulse width modulated control signal follows while still updating the duty cycle is possible , Thus, the control method according to the invention makes it possible to readjust the pulse duty factor of the pulse width modulated control signal from one period to the immediately following period, so that the control method according to the invention has a short dead time.

Zur Triggerung der Strommessung wird vorzugsweise ein zusätzliches Triggersignal erzeugt, das in seinem zeitlichen Verlauf ein Triggerereignis (z. B. eine steigende Flanke) aufweist, das die Strommessung triggert, wobei zwischen dem Triggerereignis und der folgenden Abschaltung des durch das Stellglied fließenden Stroms bzw. dem Wechsel vom aktiven zum inaktiven Pegel des pulsweitenmodulierten Steuersignals die bereits vorstehend erwähnte Phasenverschiebung von beispielsweise 5 μs liegt.For triggering the current measurement, an additional trigger signal is preferably generated which has a trigger event (eg a rising edge) in its time course, which triggers the current measurement, wherein between the trigger event and the subsequent shutdown of the current flowing through the actuator or the change from the active to the inactive level of the pulse width modulated control signal is the already mentioned above phase shift of, for example, 5 microseconds.

Das Triggerereignis in dem zusätzlichen Triggersignal kann beispielsweise eine steigende Flanke oder eine fallende Flanke des Triggersignals sein, jedoch ist es auch möglich, dass die Strommessung in anderer Weise durch das zusätzliche Triggersignal getriggert wird.The trigger event in the additional trigger signal may be, for example, a rising edge or a falling edge of the trigger signal, but it is also possible that the current measurement is triggered in another way by the additional trigger signal.

Bei einem Volumenstromregelventil als Stellglied gibt der zeitliche Mittelwert des durch das Volumenstromregelventil fließenden Stroms den Öffnungsgrad des Volumenstromregelventils wieder. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Regelverfahrens wird deshalb vorzugsweise nicht nur der durch das Volumenstromregelventil fließende elektrische Strom gemessen, sondern zusätzlich auch der zeitliche Mittelwert des gemessenen Stroms gebildet, der dann als Regelgröße zurückgekoppelt werden kann. In Abhängigkeit von dem gemessenen Mittelwert des Stroms erfolgt dann eine Regelung des Steuersignals, was beispielsweise durch eine Veränderung des Tastverhältnisses des Steuersignals erfolgen kann.In a volumetric flow control valve as an actuator, the time average of the current flowing through the volumetric flow control valve is the opening degree of the volumetric flow control valve again. In the context of the control method according to the invention, therefore, preferably not only the electrical current flowing through the volume flow control valve is measured, but additionally the time average of the measured current is also formed, which can then be fed back as a controlled variable. In response to the measured average value of the current then takes place a control of the control signal, which can be done for example by a change in the duty cycle of the control signal.

Vorzugsweise erfolgt die Mittelwertbildung in jeder Periode des pulsweitenmodulierten Steuersignals, damit das Steuersignal diskontinuierlich von Periode zu Periode nachgeregelt werden kann. Vorteilhaft an dieser Nachregelung von einer Periode zur nächsten Periode ist die geringe Totzeit der Regelung.The averaging is preferably carried out in each period of the pulse-width-modulated control signal so that the control signal can be readjusted discontinuously from period to period. An advantage of this readjustment from one period to the next period is the low dead time of the control.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Stellglied über eine Endstufe von dem pulsweitenmodulierten Steuersignal angesteuert, wobei die Endstufe beispielsweise low-aktiv oder high-aktiv sein kann.In the preferred embodiment of the invention, the actuator is driven via an output stage of the pulse width modulated control signal, the output stage may be, for example, low-active or high-active.

Die Strommessung erfolgt dagegen im Rahmen des erfindungsgemäßen Regelverfahrens vorzugsweise mittels eines triggerbaren Analog/Digital-Wandlers, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.The current measurement, however, takes place in the context of the control method according to the invention preferably by means of a triggerable analog / digital converter, which is known per se from the prior art and therefore need not be described in detail.

Ferner umfasst die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt, welches das erfindungsgemäße Regelverfahren ausführt, wenn es in einen Steuerrechner geladen ist und auf dem Steuerrechner abläuft.Furthermore, the invention also includes a computer program product which executes the control method according to the invention when it is loaded into a control computer and runs on the control computer.

Schließlich umfasst die Erfindung auch einen Steuerrechner für eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Programmspeicher, in den ein Computerprogramm geladen ist, welches das erfindungsgemäße Regelverfahren ausführt.Finally, the invention also includes a control computer for an injection system for an internal combustion engine with a program memory in which a computer program is loaded, which carries out the control method according to the invention.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are explained in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures. Show it:

1 ein schematisiertes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung zur Regelung der Ansteuerung eines Volumenstromregelventils in einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, 1 a schematic circuit diagram of a control device according to the invention for controlling the control of a flow control valve in an injection system for an internal combustion engine,

2 mehrere Zeitdiagramme, die den zeitlichen Verlauf des elektrischen Stroms durch das Volumenstromregelventil und den zeitlichen Verlauf der zugehörigen Steuersignale zeigen, sowie 2 several time charts showing the time course of the electrical current through the flow control valve and the time course of the associated control signals, as well as

3 das erfindungsgemäße Regelverfahren in Form eines Flussdiagramms. 3 the control method according to the invention in the form of a flow chart.

Das in 1 gezeigte Schaltbild dient lediglich zur Illustration des erfindungsgemäßen Regelverfahrens zur Ansteuerung eines Volumenstromregelventils VCV in einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine und ist deshalb stark vereinfacht.This in 1 The circuit diagram shown serves only to illustrate the control method according to the invention for controlling a volume flow control valve VCV in an injection system for a Internal combustion engine and is therefore greatly simplified.

Das Volumenstromregelventil VCV ist auf seiner Spannungsseite mit einer Batteriespannung VB verbunden, die durch das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird und beispielsweise eine Spannung von +12 V aufweisen kann.The volume flow control valve VCV is connected on its voltage side with a battery voltage VB, which is provided by the electrical system of a motor vehicle and, for example, may have a voltage of +12 V.

Auf seiner Masseseite ist das Volumenstromregelventil VCV dagegen über eine hier nur schematisch dargestellte Endstufe T und einen in Reihe mit der Endstufe T geschalteten Widerstand R mit Masse GND verbunden.On its ground side, however, the volume flow control valve VCV is connected to ground GND via an output stage T, which is shown only schematically here, and a resistor R connected in series with the output stage T.

Parallel zu dem Volumenstromregelventil VCV ist eine sogenannte Free-Wheeling-Diode D geschaltet, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.Parallel to the volume flow control valve VCV a so-called free-wheeling diode D is connected, which is known per se from the prior art and therefore need not be described in detail.

Die Endstufe T wird durch einen Regler C mit einem pulsweitenmodulierten Steuersignal PWM angesteuert, wobei die Endstufe T low-aktiv ist, d. h. die Endstufe T schaltet durch, wenn das Steuersignal PWM einen Low-Pegel annimmt, wohingegen die Endstufe T sperrt, wenn das pulsweitenmodulierte Steuersignal PWM einen High-Pegel aufweist. Der zeitliche Verlauf des pulsweitenmodulierten Steuersignals PWM ist in 2 unten dargestellt, wohingegen das obere Zeitdiagramm in 2 den zeitlichen Verlauf eines durch das Volumenstromregelventil VCV fließenden Stroms I wiedergibt.The output stage T is driven by a controller C with a pulse width modulated control signal PWM, the output stage T is low-active, ie the output stage T turns on when the control signal PWM assumes a low level, whereas the output stage T blocks when the pulse width modulated Control signal PWM has a high level. The time profile of the pulse width modulated control signal PWM is in 2 below, whereas the upper timing diagram in FIG 2 shows the time course of a current I flowing through the volume flow control valve VCV.

Eingangsseitig nimmt der hier nur schematisch dargestellte Regler C einen Soll-Wert αSOLL für den Öffnungsgrad des Volumenstromregelventils VCV auf, wobei der Soll-Wert αSOLL beispielsweise durch eine elektronische Motorsteuerung (ECU: Electronic Control Unit) der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden kann. Der Soll-Wert αSOLL wird hierbei von der Motorsteuerung entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand der Einspritzanlage variiert.On the input side, the controller C shown here only schematically takes on a target value α SOLL for the opening degree of the volume flow control valve VCV, wherein the target value α SOLL can be provided for example by an electronic engine control unit (ECU: Electronic Control Unit) of the internal combustion engine. The desired value α SOLL is in this case varied by the engine control according to the respective operating state of the injection system.

Weiterhin ist ein Analog/Digital-Wandler W vorgesehen, der eingangsseitig mit dem Verbindungspunkt zwischen der Endstufe T und dem Widerstand R verbunden ist und deshalb die über dem Widerstand R abfallende elektrische Spannung U(I) misst, die direkt proportional zu dem durch das Volumenstromregelventil VCV fließenden Strom I ist. Der Analog/Digital-Wandler W wird von dem Regler C mit einem Triggersignal TRIGGER angesteuert, wobei der zeitliche Verlauf des Triggersignals TRIGGER in 2 in der Mitte dargestellt ist. Der Analog/Digital-Wandler W wird jeweils von einer steigenden Flanke des Triggersignals TRIGGER zu einer Messung angetriggert und gibt dann ein digitales Signal aus, das den durch das Volumenstromregelventil VCV fließenden Strom I wiedergibt.Furthermore, an analog / digital converter W is provided, which is connected on the input side to the connection point between the output stage T and the resistor R and therefore measures the drop across the resistor R electrical voltage U (I), which is directly proportional to that through the flow control valve VCV is flowing current I. The analog / digital converter W is controlled by the controller C with a trigger signal TRIGGER, wherein the time course of the trigger signal TRIGGER in 2 is shown in the middle. The analog / digital converter W is in each case triggered by a rising edge of the trigger signal TRIGGER to a measurement and then outputs a digital signal representing the current I flowing through the volume flow control valve VCV.

Hierbei ist zu erwähnen, dass die steigende Flanke des Triggersignals TRIGGER jeweils um eine Phasenverschiebung von Δt = 5 μs zeitlich vor dem Wechsel des pulsweitenmodulierten Steuersignals PWM vom aktiven zum inaktiven Pegel liegt. Dies bedeutet, dass die Strommessung jeweils unmittelbar vor der Stromabschaltung getriggert wird, so dass nahezu der Spitzenwert des durch das Volumenstromregelventil VCV fließenden Stroms I gemessen wird.It should be mentioned that the rising edge of the trigger signal TRIGGER in each case by a phase shift of .DELTA.t = 5 microseconds before the change of the pulse width modulated control signal PWM from the active to the inactive level. This means that the current measurement is triggered immediately before the power cutoff so that almost the peak value of the current I flowing through the volume flow control valve VCV is measured.

Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das in 3 dargestellte Flussdiagramm das erfindungsgemäße Regelverfahren beschrieben.The following will now be with reference to the in 3 illustrated flowchart described the control method according to the invention.

In einem ersten Schritt S1 wird zunächst ein Soll-Wert αSOLL für den Öffnungsgrad des Volumenstromregelventils VCV vorgegeben, wobei der Soll-Wert αSOLL von der elektronischen Motorsteuerung variabel vorgegeben werden kann.In a first step S1, a desired value α SOLL for the opening degree of the volume flow control valve VCV is initially set, wherein the setpoint value α SOLL can be variably predetermined by the electronic engine control.

In einem zweiten Schritt S2 erfolgt dann zunächst eine Bestimmung eines Tastverhältnisses TEIN/TAUS für das pulsweitenmodulierte Steuersignal PWM in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Soll-Wert αSOLL.In a second step S2, a determination then first of a duty cycle T ON / T OFF for the pulse width modulated control signal PWM as a function of the predetermined desired value α SOLL .

Ferner erfolgt in einem Schritt S3 eine Ansteuerung der Endstufe T des Volumenstromregelventils VCV mit dem pulsweitenmodulierten Steuersignal PWM, um den gewünschten Soll-Wert αSOLL einzustellen.Furthermore, in a step S3, a control of the output stage T of the volume flow control valve VCV with the pulse width modulated control signal PWM to set the desired target value α SOLL .

Weiterhin erfolgt in einem Schritt S4 die Ansteuerung des Analog/Digital-Wandlers W mit dem Triggersignal TRIGGER, wobei das Triggersignal TRIGGER über dem pulsweitenmodulierten Steuersignal PWM um eine Phasenverschiebung Δt phaseverschoben ist. Der Analog/Digital-Wandler W wird hierbei jeweils durch eine steigende Flanke des Triggersignals TRIGGER zu einer Messung angetriggert.Furthermore, in a step S4, the control of the analog / digital converter W with the trigger signal TRIGGER, wherein the trigger signal TRIGGER is phase-shifted over the pulse width modulated control signal PWM by a phase shift .DELTA.t. The analog / digital converter W is in each case triggered by a rising edge of the trigger signal TRIGGER to a measurement.

In einem Schritt S5 wird dann der zeitliche Verlauf des Triggersignals TRIGGER auf eine steigende Flanke hin überprüft.In a step S5, the time profile of the trigger signal TRIGGER is then checked for a rising edge.

Bei einer steigenden Flanke des Triggersignals TRIGGER wird der Analog/Digital-Wandler W dann in einem Schritt S6 zur Messung angetriggert, wobei der Analog/Digital-Wandler W ein Digitalsignal ausgibt, das den Momentanwert des Stroms I durch das Volumenstromregelventil VCV zum Messzeitpunkt wiedergibt.With a rising edge of the trigger signal TRIGGER the analog / digital converter W is then triggered in a step S6 for measurement, the analog / digital converter W outputs a digital signal representing the instantaneous value of the current I through the volume flow control valve VCV at the measurement time.

In einem weiteren Schritt S7 wird dann aus dem gemessenen Momentanwert des Stroms I der zeitliche Mittelwert I in der aktuellen Periode des Steuersignals PWM berechnet, da dieser Mittelwert den Ist-Wert des Öffnungsgrads des Volumenstromregelventils wiedergibt.In a further step S7 then from the measured instantaneous value of the current I, the time average I calculated in the current period of the control signal PWM, since this mean value represents the actual value of the opening degree of the flow control valve.

In einem weiteren Schritt S8 wird der zeitliche Mittelwert I des Stroms I dann zur Nachregelung des Tastverhältnisses TEIN/TAUS des pulsweitenmodulierten Steuersignals PWM herangezogen, so dass die Soll-Ist-Abweichung des Öffnungsgrads des Volumenstromregelventils VCV mit geringer Totzeit nachgeregelt wird.In a further step S8, the time average I of the current I then used for readjusting the duty cycle T ON / T OFF of the pulse width modulated control signal PWM, so that the target-actual deviation of the opening degree of the volume flow control valve VCV is readjusted with a small dead time.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The invention is not limited to the preferred embodiment described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope.

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

  • CC
    Reglerregulator
    DD
    Free-Wheeling-DiodeFree-wheeling diode
    GNDGND
    MasseDimensions
    II
    Stromelectricity
    IIST IS I
    Ist-Wert des StromsActual value of the current
    PWMPWM
    Steuersignalcontrol signal
    RR
    Widerstandresistance
    TRIGGERTRIGGER
    Triggersignaltrigger signal
    TT
    Periodendauerperiod
    TT
    Endstufefinal stage
    TEIN T ON
    Einschaltdauerduty
    TAUS T OFF
    Ausschaltdaueroff time
    VCVVCV
    VolumenstromregelventilFlow control valve
    VBVB
    Batteriespannungbattery voltage
    WW
    Analog/Digital-WandlerAnalog / digital converter
    αSOLL α TARGET
    Soll-WertTarget value
    Δt.delta.t
    Phasenverschiebungphase shift

Claims (10)

Regelverfahren zur Ansteuerung eines elektrischen Stellglieds (VCV), nämlich eines Volumenstromregelventils in einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit den folgenden Schritten: a) Vorgabe eines Soll-Werts (αSOLL) für eine Stellgröße des Stellglieds (VCV), b) Ansteuerung des Stellglieds (VCV) mit einem pulsweitenmodulierten Steuersignal (PWM) mit einem bestimmten Tastverhältnis (TEIN/TAUS) und einer bestimmten Periodendauer (T), wobei ein Strom (I) durch das Stellglied (VCV) bei einem aktiven Pegel des Steuersignals (PWM) angeschaltet wird, wohingegen der Strom (I) durch das Stellglied (VCV) bei einem inaktiven Pegel des Steuersignals (PWM) abgeschaltet wird, c) Strommessung des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I) als Regelgröße, wobei der durch das Stellglied (VCV) fließende Strom (I) einen Ist-Wert der Stellgröße wiedergibt, d) Regelung des Steuersignals (PWM) für das Stellglied (VCV) in Abhängigkeit von dem gemessenen Strom (I) zur Minimierung einer Soll-Ist-Abweichung zwischen dem vorgegebenen Soll-Wert (αSOLL) und dem Ist-Wert der Stellgröße, e) Triggerung der Strommessung in zeitlicher Synchronisation mit dem Steuersignal (PWM) für das Stellglied (VCV), dadurch gekennzeichnet, f) dass die Strommessung jeweils um eine vorgegebene Phasenverschiebung (Δt) zeitlich vor dem Abschalten des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I) erfolgt, und g) dass die Phasenverschiebung (Δt) zwischen der Strommessung und der Stromabschaltung im Mikrosekundenbereich liegt, und h) dass das Tastverhältnis des pulsweiten modulierten Steuersignals (PWM) in der auf die Strommessung unmittelbar folgenden Periode des pulsweiten modulierten Steuersignals (PWM) nachgeregelt wird.Control method for controlling an electrical actuator (VCV), namely a volume flow control valve in an injection system for an internal combustion engine, comprising the following steps: a) specification of a desired value (α SOLL ) for a control variable of the actuator (VCV), b) control of the actuator (VCV) having a pulse width modulated control signal (PWM) with a certain duty ratio (T IN / T OFF ) and a certain period (T), wherein a current (I) through the actuator (VCV) at an active level of the control signal (PWM) while current (I) is turned off by the actuator (VCV) at an inactive level of the control signal (PWM); c) current measurement of the current (I) flowing through the actuator (VCV) as a controlled variable, the current through the actuator (VCV) flowing current (I) represents an actual value of the manipulated variable, d) control of the control signal (PWM) for the actuator (VCV) as a function of the measured current (I) to the Mini optimization of a desired-actual deviation between the predetermined desired value (α SOLL) and the actual value of the manipulated variable, e) triggering of the current measurement in temporal synchronization with the control signal (PWM) for the actuator (VCV), characterized in f ) that the current measurement in each case by a predetermined phase shift (.DELTA.t) takes place before the switching off of the current flowing through the actuator (VCV) current (I), and g) that the phase shift (.DELTA.t) between the current measurement and the power cut in the microsecond range, and h) that the duty cycle of the pulse width modulated control signal (PWM) is readjusted in the immediately following the current measurement period of the pulse width modulated control signal (PWM). Regelverfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Erzeugung eines Triggersignals (TRIGGER), das in seinem zeitlichen Verlauf ein Triggerereignis aufweist, das die Strommessung triggert, wobei zwischen dem Triggerereignis und der Abschaltung des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I) die Phasenverschiebung (Δt) liegt.Control method according to claim 1 marked by following step: Generating a trigger signal (TRIGGER), which has a trigger event in its time course, which triggers the current measurement, wherein between the trigger event and the shutdown of the current flowing through the actuator (VCV) current (I), the phase shift (At). Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Triggerereignis eine steigende oder fallende Flanke des Triggersignals ist.Control method according to claim 2, characterized in that the trigger event is a rising or falling edge of the trigger signal. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ermittlung des zeitlichen Mittelwerts des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I) als Regelgröße, b) Regelung des Steuersignals (PWM) für das Stellglied (VCV) in Abhängigkeit von dem Mittelwert des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I).Control method according to one of the preceding claims, marked by following steps: a) Determining the time average of the current flowing through the actuator (VCV) current (I) as a controlled variable, b) Control of the control signal (PWM) for the actuator (VCV) as a function of the mean value of the current flowing through the actuator (VCV) current (I). Regelverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Mittelwert des durch das Stellglied (VCV) fließenden Stroms (I) in jeder Periode des Steuersignals (PWM) gebildet wird, und b) das Steuersignal (PWM) diskontinuierlich von Periode zu Periode in Abhängigkeit von dem aktuell bestimmten Mittelwert des Stroms (I) nachgeregelt wird.Control method according to claim 4, characterized in that a) the mean value of the current flowing through the actuator (VCV) current (I) in each period of the control signal (PWM) is formed, and b) the control signal (PWM) intermittently from period to period in Depending on the currently determined average value of the current (I) is readjusted. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Pegel des Steuersignals (PWM) ein Low-Pegel ist, während der inaktive Pegel des Steuersignals (PWM) ein High-Pegel ist.Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the active level of the control signal (PWM) is a low level Level is while the inactive level of the control signal (PWM) is a high level. Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (VCV) über eine Endstufe (T) von dem Steuersignal (PWM) angesteuert wird.Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (VCV) via an output stage (T) is controlled by the control signal (PWM). Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strommessung mittels eines triggerbaren Analog/Digital-Wandlers (W) erfolgt.Control method according to one of the preceding claims, characterized in that the current measurement by means of a triggerable analog / digital converter (W) takes place. Computerprogrammprodukt, welches das Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt, wenn es in einen Steuerrechner geladen ist und auf dem Steuerrechner abläuft.Computer program product, which executes the control method according to one of the preceding claims, when it is loaded into a control computer and runs on the control computer. Steuerrechner für eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Programmspeicher, in den ein Computerprogramm geladen ist, welches das Regelverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.Control computer for an injection system for an internal combustion engine with a program memory in which a computer program is loaded, which carries out the control method according to one of claims 1 to 8.
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