DE102009058782B4 - Method and device for increasing the measuring accuracy of a high-pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erhöhung der Messgenauigkeit eines Hochdrucksensors, der im Hochdruckteil eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit den folgenden Schritten: Vergleichen eines bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine bei Umgebungsdruck vom Hochdrucksensor abgegebenen Spannungssignales mit dem Spannungssignal, das in der Nominalkennlinie für Umgebungsdruck des Sensors hinterlegt ist; und bei Abweichung des abgegebenen Spannungssignales vom hinterlegten Signal Durchführen einer Offset-Korrektur des Hochdrucksensors durch Vorsehen einer Korrektur-Sensorkennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur-Sensorkennlinie vom Toleranzobergrenzen/Untergrenzenanfangspunkt bis zum Endpunkt der Nominalkennlinie des Sensors in Abhängigkeit von der tatsächlichen Sensorkennlinie vorgesehen wird, wobei die Messgenauigkeit über den gesamten Messbereich erhöht wird, wenn die tatsächliche Sensorkennlinie auf der Toleranzobergrenze/Untergrenze liegt, und wobei die Messgenauigkeit nur bis zum Schnittpunkt der tatsächlichen Sensorkennlinie mit der Nominalkennlinie des Sensors erhöht wird, wenn die tatsächliche Sensorkennlinie die Toleranzgrenzen kreuzt.A method for increasing the accuracy of a high-pressure sensor, which is arranged in the high-pressure part of an injection system of an internal combustion engine, comprising the following steps: comparing a given at startup of the engine at ambient pressure from the high pressure sensor voltage signal with the voltage signal, which is stored in the Nominal characteristic curve for ambient pressure of the sensor ; and in the event of a deviation of the emitted voltage signal from the stored signal, performing an offset correction of the high-pressure sensor by providing a correction sensor characteristic, characterized in that a correction sensor characteristic is provided from the tolerance upper limit / lower limit start point to the end point of the nominal characteristic of the sensor as a function of the actual sensor characteristic , whereby the measuring accuracy is increased over the entire measuring range, if the actual sensor characteristic lies on the tolerance upper limit / lower limit, and the measuring accuracy is only increased up to the intersection of the actual sensor characteristic with the nominal characteristic of the sensor, if the actual sensor characteristic crosses the tolerance limits.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Messgenauigkeit eines Hochdrucksensors, der im Hochdruckteil eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1 und 3.The present invention relates to a method and a device for increasing the measuring accuracy of a high-pressure sensor, which is arranged in the high-pressure part of an injection system of an internal combustion engine, having the features of the preamble of
Bei modernen Einspritzsystemen (Dieseleinspritzsystemen, Common-Rail-Systemen) wird die Regelung des Systemdruckes nur noch über eine bedarfsgerechte Ansteuerung der Zumesseinheit auf der Niederdruckseite durchgeführt. Auf der Hochdruckseite wird je nach Injektortyp noch ein zusätzliches aktives Stellglied zum Hochdruckabbau benötigt. Dies ist der Fall, wenn die eingesetzten Injektoren keine Leckage aufweisen. Systeme mit leckagebehafteten Injektoren werden dagegen nahezu ausschließlich nur mit einer Volumenstromregelung auf der Niederdruckseite betrieben. Diese Systeme sind aus Sicherheitsgründen auf der Hochdruckseite nur noch mit einem mechanischen Überdruckventil (Druckentlastungsventil, PLV) ausgestattet, welches bei extremem Überdruck öffnet. Der Druck im Hochdruckteil des Systems wird durch einen Hochdrucksensor, der sich üblicherweise an der Verteilerleiste (Rail) befindet, erfasst und an die Steuervorrichtung (ECU) weitergegeben, die dieses Signal dann weiter für die kennfeldgesteuerte Regelung des Systemdrucks verwendet.In modern injection systems (diesel injection systems, common rail systems), the control of the system pressure is only carried out via a demand-driven actuation of the metering unit on the low-pressure side. Depending on the type of injector, an additional active actuator for high pressure reduction is required on the high pressure side. This is the case if the injectors used have no leakage. By contrast, systems with leaking injectors are almost exclusively operated with only a volume flow control on the low-pressure side. For safety reasons, these systems are equipped on the high pressure side only with a mechanical overpressure valve (pressure relief valve, PLV), which opens at extreme overpressure. The pressure in the high-pressure part of the system is detected by a high-pressure sensor, which is usually located on the rail, and passed to the control device (ECU), which then further uses this signal for the map-controlled control of the system pressure.
Die Genauigkeit, mit der der Hochdrucksensor den Druck im Hochdruckteil (Raildruck) misst, beeinflusst u. a. auch die Abgasemissionen und ist damit von entscheidender Bedeutung.The accuracy with which the high-pressure sensor measures the pressure in the high-pressure part (rail pressure) influences u. a. also the exhaust emissions and is therefore of crucial importance.
Eine Druckabweichung vom Soll-Druckwert wirkt sich in wesentlichem Maße auf die Einspritzmenge aus. Hierbei wird die Mengenabweichung zu kleinen Drücken hin größer. Beispielsweise verursacht ein um 50 bar höherer Druck (300 bar anstelle der geforderten 250 bar) im betrachteten Lastpunkt von 15 mg/hub Einspritzmenge eine um 2,7 mg/hub höhere Einspritzmenge. Mit zunehmendem Systemdruck verringert sich die Deltaeinspritzmenge bei betrachtetem gleichem Delta Raildruck. In transienten Zuständen entsteht ein Auslesefehler, der das Problem noch verschärft.A pressure deviation from the desired pressure value has a significant effect on the injection quantity. In this case, the quantity deviation increases to small pressures. For example, a pressure higher by 50 bar (300 bar instead of the required 250 bar) at the considered load point of 15 mg / stroke injection quantity causes an injection quantity that is 2.7 mg / h higher. As the system pressure increases, the amount of delta injection decreases as the same delta rail pressure is considered. In transient states, a readout error is created, which exacerbates the problem.
Jeder Hochdrucksensor weist ein spezifiziertes Toleranzband auf. Beispielsweise besitzt ein Hochdrucksensor für ein Common-Rail-System mit 2000 bar eine zulässige Abweichung über den gesamten Messbereich von ±50 bar bezogen auf eine Nominalkennlinie, die ein lineares Verhalten aufweist. Das bedeutet, dass bereits von der Sensortoleranz her ein erheblicher Einfluss auf die Einspritzmenge ausgeübt wird. Aus Verbrennungssicht tolerabel ist bis zu Systemdrücken von 1000 bar max. eine Abweichung von ±20 bar. Zu höheren Drücken hin wird dies unkritischer, da bei gleicher Druckabweichung (Delta Raildruck) die Mengenabweichung geringer wird.Each high pressure sensor has a specified tolerance band. For example, a high-pressure sensor for a common-rail system with 2000 bar has a permissible deviation over the entire measuring range of ± 50 bar based on a nominal characteristic curve, which has a linear behavior. This means that a significant influence on the injection quantity is already exerted by the sensor tolerance. From combustion view is tolerable up to system pressures of 1000 bar max. a deviation of ± 20 bar. At higher pressures, this is less critical, since the same deviation in pressure (delta rail pressure), the quantity deviation is lower.
Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patenanspruches 1 ist aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung zur Erhöhung der Messgenauigkeit eines Hochdrucksensors, der im Hochdruckteil eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, zu schaffen.The present invention is based on the object of providing a further method and a further device for increasing the measuring accuracy of a high-pressure sensor which is arranged in the high-pressure part of an injection system of an internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 und 3 gelöst.This object is achieved by a method and an apparatus having the characterizing features of
Mit der erfindungsgemäß durchgeführten Offset-Korrektur des Hochdrucksensors wird die eingangs wiedergegebene Problematik deutlich entschärft. Idealerweise wird diese Offset-Korrektur einmalig beim Erststart des Systems am Band durchgeführt, damit im weiteren Fahrzeugbetrieb ein möglicher Fehler über Diagnosefunktionen entdeckt werden kann. Dazu wird das vorliegende Spannungssignal des Hochdrucksensors, bevor sich die Brennkraftmaschine erstmals dreht, mit dem Spannungssignal, das in der Nominalkennlinie für Umgebungsdruck hinterlegt ist, abgeglichen. Dabei muss zu diesem Zeitpunkt im Hochdruckbereich, in dem sich der Drucksensor befindet, ebenfalls Umgebungsdruck herrschen. Dies ist bei Erststart am Band der Fall.With the offset correction of the high-pressure sensor according to the invention, the problems described at the outset are significantly alleviated. Ideally, this offset correction is carried out once at the first start of the system on the belt, so that in the further vehicle operation a possible error can be detected by diagnostic functions. For this purpose, the present voltage signal of the high-pressure sensor, before the internal combustion engine rotates for the first time, is adjusted with the voltage signal which is stored in the nominal characteristic curve for ambient pressure. At this time, ambient pressure must also prevail in the high-pressure area in which the pressure sensor is located. This is the case at the first start on the tape.
Abhängig von der tatsächlichen Sensorkennlinie (lineares Sensorverhalten vorausgesetzt) wird dann mit dieser Offset-Korrektur der Messfehler reduziert. Hierbei wird eine Korrektur-Sensorkennlinie vom Toleranzobergrenzen/untergrenzenanfangspunkt bis zum Endpunkt der Nominalkennlinie des Sensors vorgesehen. Durch Nullpunktadaption findet eine Reduzierung des Messfehlers und damit eine Erhöhung der Messgenauigkeit statt.Depending on the actual sensor characteristic (assuming linear sensor behavior), the measurement error is then reduced with this offset correction. In this case, a correction sensor characteristic is provided from the tolerance upper limit / lower limit start point to the end point of the nominal characteristic curve of the sensor. Zero-point adaptation results in a reduction of the measuring error and thus an increase in the measuring accuracy.
Dabei wird die Messgenauigkeit über den gesamten Messbereich erhöht, wenn das abgegebene Sensorsignal (die tatsächliche Sensorkennlinie) auf der Toleranzobergrenze/untergrenze liegt.The measuring accuracy is increased over the entire measuring range if the output sensor signal (the actual sensor characteristic) is at the tolerance upper limit / lower limit.
Falls der Sensor (die tatsächliche Sensorkennlinie) die Toleranzgrenzen „kreuzt”, wird die Messgenauigkeit nur bis zum Schnittpunkt der tatsächlichen Sensorkennlinie mit der nominalen Sensorkennlinie erhöht. Bei einem 2000 bar-Hochdrucksensor liegt dieser bei einem Druck von etwa 1000 bar, womit bis zu diesem Raildruck von 1000 bar die Systemgenauigkeit erhöht wird.If the sensor (the actual sensor characteristic) "crosses" the tolerance limits, the measuring accuracy is only up to the intersection of the actual sensor characteristic increases with the nominal sensor characteristic. In a 2000 bar high-pressure sensor this is at a pressure of about 1000 bar, which system accuracy is increased up to this rail pressure of 1000 bar.
Im Druckbereich größer 1000 bar wird zwar der Messfehler erhöht. Dieser Umstand ist jedoch akzeptabel, da die Auswirkungen auf die Einspritzmenge ab diesem Druckbereich weit geringer sind als bei niedrigen Raildrücken, bei denen die Genauigkeit erhöht wird.In the pressure range greater than 1000 bar, although the measurement error is increased. However, this fact is acceptable, since the effects on the injection quantity from this pressure range are far lower than at low rail pressures, where the accuracy is increased.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher die vorhandene Messungenauigkeit von Hochdrucksensoren im Hochdruckteil von Einspritzsystemen, insbesondere Common-Rail-Systemen, deutlich reduziert und somit die Performance des Systems bezüglich des Emissionsverhaltens deutlich verbessert.With the method according to the invention, therefore, the existing inaccuracy of measurement of high-pressure sensors in the high-pressure part of injection systems, in particular common-rail systems, significantly reduced and thus significantly improves the performance of the system with respect to the emission behavior.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine werden die Werte der erfindungsgemäß ermittelten Korrektur-Sensorkennlinie für die kennfeldgesteuerte Regelung des Systemdrucks des Einspritzsystems verwendet.During operation of the internal combustion engine, the values of the correction sensor characteristic determined according to the invention are used for the map-controlled regulation of the system pressure of the injection system.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist vorzugsweise Teil der Steuervorrichtung für das Einspritzsystem der Brennkraftmaschine.The inventively designed device is preferably part of the control device for the injection system of the internal combustion engine.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show it:
Das in
Bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine bei Umgebungsdruck vergleicht sie ein vom Hochdrucksensor
When the internal combustion engine is put into operation at ambient pressure, it compares one from the high-
Die Durchführung der entsprechenden Offset-Korrektur ist in den
Bei der Ausführungsform der
Auch in
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|---|---|---|---|---|
| DE10003906A1 (en) * | 2000-01-29 | 2001-08-09 | Bosch Gmbh Robert | Fuel dosing system pressure sensor calibrating process, involving using pressure in high-pressure zone as reference pressure |
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| DE10003906A1 (en) * | 2000-01-29 | 2001-08-09 | Bosch Gmbh Robert | Fuel dosing system pressure sensor calibrating process, involving using pressure in high-pressure zone as reference pressure |
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