DE102006037170A1 - Verfahren zur druckwellenkompensierenden Steuerung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine (Unterlagen befinden sich im Akz.: 10 2006 035 925.7) - Google Patents

Verfahren zur druckwellenkompensierenden Steuerung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine (Unterlagen befinden sich im Akz.: 10 2006 035 925.7) Download PDF

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Wolfgang Stoecklein
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Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines wenigstens ein Einspritzelement aufweisenden Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, wobei eine Kraftstoffzumessung in eine erste Teileinspritzung und wenigstens eine zweite Teileinspritzung aufgeteilt ist und wobei eine die mittels des wenigstens einen Einspritzelements einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmendes Steuersignal in Abhängigkeit von einer Druckwellenbeeinflussung der wenigstens zwei Teileinspritzungen korrigiert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur der Druckwellenbeeinflussung zeitnah vor der zweiten Teileinspritzung wenigstens eine zusätzliche Ansteuerung des wenigstens einen Einspritzelements derart vorgenommen wird, dass eine durch Überlagerung die Druckwelle auslöschende Kompensationsdruckwelle, jedoch keine Einspritzung ausgelöst wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung eines wenigstens ein Einspritzelement aufweisendes Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens auf dem Steuergerät einer Brennkraftmaschine.
  • Aus der DE 103 28 789 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur druckwellenkompensierenden Steuerung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bekannt geworden, bei denen vorgesehen ist, für die wenigstens zwei Einspritzelemente eine kollektive Druckwellenkorrektur durchzuführen und eine kollektive Korrekturfunktion zu ermitteln, wobei hierbei individuelle Kenngrößen der wenigstens zwei Einspritzelemente erfasst werden und die kollektive Korrekturfunktion mittels der erfassten individuellen Kenngrößen der wenigstens zwei Einspritzelemente amplitudenmoduliert wird.
  • Die EP 1 303 693 B1 offenbart ein Verfahren und eine Steuerung einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art, bei denen bei der zweiten Teileinspritzung eine die bei der zweiten Teileinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge charakterisierende Kraftstoffmengengröße abhängig von wenigstens einer den Kraftstoffdruck charakterisierenden Druckgröße und wenigstens einer weiteren Größe korrigiert wird.
  • Jede Einspritzung löst aufgrund der Mengenentnahme aus dein Hochdruckbereich eine Druckschwingung aus. Der Verlauf der Druckschwingung ist von vielen Einflussfaktoren abhängig und nicht exakt vorhersehbar. Die Menge der nachfolgenden Einspritzungen innerhalb eines Verbrennungszyklus weicht aus diesem Grunde abhängig von den aktuellen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine vom erwarteten Wert ab, wodurch eine unerwünschte Beeinflussung der Leistung, des Geräuschs und der Emissionen der Brennkraftmaschine resultiert.
  • Bei Einspritzelementen mit elektrisch betätigtem Servoventil setzt sich die aus dem Hochdruckspeicher (Rail) für eine Einspritzung entnommene Menge aus der eigentlichen Einspritzmenge und aus einer Steuermenge zusammen. Diese beiden Mengenanteile lösen zusammen die unerwünschte Leitungsdruckschwingung aus, die durch eine kollektive Druckwellenkorrektur und auch durch eine an die individuellen Einspritzelemente angepasste Amplitudenmodulation nur bis zu einem gewissen Grad eine Druckwellenkorrektur ermöglicht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines wenigstens ein Einspritzelement aufweisenden Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass eine praktisch vollständige Kompensation der Druckwelle und damit eine optimale Druckwellenkorrektur, insbesondere auch bei Einspritzsystemen mit Injektoren mit elektrisch betätigtem Servoventil erreicht wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Grundidee der Erfindung ist es, zur Korrektur der Druckwellenbeeinflussung zeitnah vor der zweiten Teileinspritzung eine Ansteuerung des wenigstens einen Einspritzelements derart vorzunehmen, dass eine durch Überlagerung die Druckwelle auslöschende Kompensationsdruckwelle, jedoch keine Einspritzung in den Brennraum, ein sogenannter Blankshot, ausgelöst wird.
  • Durch diese Kompensationsdruckwelle wird die Druckwelle der ersten Einspritzung aktiv ausgelöscht und damit eine Druckschwingung im Einspritzelement und in der Rohrleitung zum Rail vollständig vermieden. Eine nachteilige Beeinflussung des Spritzbeginns, des Spritzendes und/oder der Menge der zeitlich nachfolgenden Einspritzung, wie aus dem Stand der Technik bekannt, entfällt. Durch die Auslöschung der Druckwelle wird auch ein Verschleiß der Bestandteile des Einspritzelements weitestgehend vermieden.
  • Bevorzugt erfolgt die Ansteuerung des wenigstens einen Einspritzelements, bzw. im Falle einer Brennkraftmaschine mit mehreren Einspritzelementen, aller Einspritzelemente, derart, dass die Phasenlage der Kompensationsdruckwelle um eine halbe Periode zur durch die erste Teileinspritzung ausgelösten Druckwelle versetzt ist.
  • Bevorzugt wird dabei die Kompensationsdruckwelle durch Ansteuern eines Servoventils eines nach dem Servoprinzip arbeitenden Injektors erzeugt. Hierbei erfolgt eine geeignete Ansteuerung, die nur eine Steuermenge aus dem Speicher entnimmt, die jedoch keine Einspritzung auslöst, um so eine Kompensationsdruckwelle zu erzeugen. Diese Kompensationsdruckwelle löscht durch Überlagerung die Druckwelle einer zeitnahen Einspritzung aus.
  • Vorteilhafterweise wird dabei die Amplitude und der zeitliche Verlauf der Kompensationsdruckwelle durch die Ansteuerdauer und/oder die Modifikation der Amplitude und/oder der Verlaufsform der Ansteuersignals einer das Servoventil betätigenden piezoelektrischen Einheit variiert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, aus denen weitere Besonderheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen.
  • Im Einzelnen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines im Stand der Technik bekannten Common-Rail-Einspritzsystems;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen gemäß dein Stand der Technik, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt;
  • 3 schematisch ein Ventil/Zeit-Diagramm, welches den Verlauf des Ventilhubs verdeutlicht;
  • 4 ein Nadelhub/Zeit- sowie ein Steuermenge/Zeit-Diagramm, welche mit dem Diagramm gemäß 3 korrespondieren;
  • 5 schematisch den zeitlichen Ablauf zweier aufeinanderfolgender Einspritzungen und
  • 6 den zeitlichen Ansteuerungsverlauf eines Einspritzventils, den zeitlichen Verlauf der durch diese Einspritzung ausgelösten Druckwelle sowie einer Kompensationswelle und den Druckverlauf nach der Überlagerung der Druckwelle mit der Kompensationsdruckwelle.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der 1 sind für das Verständnis der Erfindung erforderliche Bauteile eines hochdruck-basierten Kraftstoffeinspritzsystems am Beispiel eines Common-Rail-Systems dargestellt. Mit 100 ist ein Kraftstoffvorratsbehälter bezeichnet. Der Kraftstoffvorratsbehälter 100 steht zur Förderung von Kraftstoff über einen ersten Filter 105 sowie eine Vorförderpumpe 110 mit einem zweiten Filter 115 in Verbindung. Vom zweiten Filter 115 aus gelangt der Kraftstoff über eine Leitung zu einer Hochdruckpumpe 125. Die Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Filter 115 und der Hochdruckpumpe 125 steht ferner über eine ein Niederdruckbegrenzungsventil 145 aufweisende Verbindungsleitung mit dem Vorratsbehälter 100 in Verbindung. Die Hochdruckpumpe 125 steht mit einen Rail 130 in Verbindung. Das Rail 130 wird auch als (Hochdruck-)Speicher bezeichnet und steht wiederum über Kraftstoffleitungen mit verschiedenen Injektoren 131 in druckleitender Verbindung. Über ein Druckablassventil 135 ist das Rail 130 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 100 verbindbar. Das Druckablassventil 135 ist mittels einer Spule 136 steuerbar.
  • Die Leitungen zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe 125 und dem Eingang des Druckablassventils 135 werden als „Hochdruckbereich" bezeichnet. In diesem Bereich steht der Kraftstoff unter hohem Druck. Der Druck im Hochdruckbereich wird mittels eines Sensors 140 erfasst. Die Leitung zwischen dem Kraftstoffvorratsbehälter 100 und der Hochdruckpumpe 125 werden hingegen als „Niederdruckbereich" bezeichnet.
  • Eine Steuerung 160 beaufschlagt die Hochdruckpumpe 125 mit einem Ansteuersignal AP, die Injektoren 131 jeweils mit einem Ansteuersignal A und/oder das Druckablassventil 135 mit einem Ansteuersignal AV. Die Steuerung 160 verarbeitet verschiedene Signale unterschiedlicher Sensoren 165, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeuges, welches von dieser Brennkraftmaschine angetrieben wird, charakterisieren. Ein solcher Betriebszustand ist beispielsweise die Drehzahl N der Brennkraftmaschine.
  • Das in 1 gezeigte Einspritzsystem arbeitet wie folgt: Der Kraftstoff, der sich im Kraftstoffvorratsbehälter 100 befindet, wird mittels der Vorförderpumpe 110 durch den ersten Filter 105 und den zweiten Filter 115 hindurchgefördert. Steigt der Druck im genannten Niederdruckbereich auf unzulässig hohe Werte an, so öffnet das Niederdruckbegrenzungsventil 145 und gibt die Verbindung zwischen dem Ausgang der Vorförderpumpe 110 und dem Vorratsbehälter 100 frei. Die Hochdruckpumpe 125 fördert die Kraftstoffmenge Q1 vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich. Die Hochdruckpumpe 125 baut dabei im Rail 130 einen sehr hohen Druck auf. Üblicherweise werden bei Einspritzsystemen für fremdgezündete Brennkraftmaschinen maximale Druckwerte von etwa 30 bis 100 bar und bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Diesel-Brennkraftmaschinen) maximale Druckwerte von etwa 1000 bis 2000 bar erzielt. Mittels der Injek toren 131 kann der Kraftstoff damit unter hohem Druck den einzelnen Verbrennungsräumen (Zylindern) der Brennkraftmaschine zugemessen werden.
  • Mittels des Sensors 140 wird der Druck P im Rail bzw. im gesamten Hochdruckbereich erfasst. Mittels der steuerbaren Hochdruckpumpe 125 und/oder des Druckablassventils 135 wird der Druck im Hochdruckbereich geregelt.
  • Als Vorförderpumpe 110 werden üblicherweise Elektrokraftstoffpumpen eingesetzt. Für höhere Fördermengen, die insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen erforderlich sind, können auch mehrere parallelgeschaltete Vorförderpumpen eingesetzt werden.
  • In der 2 ist ein aus der DE 101 39 623 A1 , auf die vorliegend Bezug genommen wird, hervorgehendes piezoelektrisch betriebenes Einspritzventil (Injektor) 131 in größerem Detail und in einer Schnittzeichnung dargestellt.
  • Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil 131, welches als Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von vorzugsweise Dieselkraftstoff ausgebildet ist. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst hierzu als wesentliche Baueinheiten ein Düsenmodul 202 und ein Ventilsteuermodul 203 und ist mit der (in 2 nicht dargestellten) elektronischen Steuerung 160 verbunden, wie oben beschrieben.
  • Das Düsenmodul 202 umfasst eine in einem Düsenkörper 204 angeordnete und geführte Düsennadel 205, welche zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine führende Einspritzdüsen 206 des Kraftstoffeinspritzventils 131 steuert. Die Düsennadel 205 umfasst an dem den Einspritzdüsen 206 abgewandten Ende einen sogenannten Ventilsteuerkolben 207, der in einer axialen Bohrung 208 eines sogenannten Federtellers 209 geführt ist. Der Federteller 209 ist mittels einer Spiralfeder 210 belastet, die an einem Auflager 211 der Düsennadel 205 anliegt.
  • Der Federteller 209 ist in einem Hochdruckraum 212 angeordnet, dem ein das Kraftstoffeinspritzventil 131 in axialer Richtung durchquerender Hochdruckkanal 213 zugeordnet ist, der mit der Hochdruckpumpe 125 in Verbindung steht. Der Hochdruckraum 212 bzw. der Hochdruckkanal 213 ist im Betrieb der Verbrennungsmaschine mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff befüllt.
  • An die freie Stirnseite des Ventilsteuerkolbens 207 schließt sich ein Ventilsteuerraum 214 an, der radial von dem Federteller 209 begrenzt ist.
  • An das Düsenmodul 202 schließt sich an dem den Einspritzdüsen 206 abgewandten Ende eine Ventilplatte 215 an, die dem Ventilsteuermodul 203 zugeordnet ist und in der neben einem Bereich des Hochdruckkanals 213, der zu dem Hochdruckraum 212 in dem Düsenmodul 202 führt, ein Zulaufkanal 216, in dem eine sogenannte Zulaufdrossel 217 angeordnet ist und der von dem Hochdruckkanal 213 zu dem Ventilsteuerraum 214 führt, ein Ablaufkanal 218, in dem eine sogenannte Ablaufdrossel 219 angeordnet ist und der axial ausgerichtet ist, sowie ein Bypass-Kanal 220 ausgebildet sind, in dem eine Bypass-Drossel 221 angeordnet ist.
  • Der Ablaufkanal 220 verbindet den Ventilsteuerraum 214 mit einem in einer weiteren Ventilplatte 222 ausgebildeten Ventilraum 223, wohingegen der Bypass-Kanal 220 den Hochdruckkanal 213 bzw. den Hochdruckraum 212 mit dem Ventilraum 223 verbindet.
  • In dem Ventilraum 223 ist ein Ventilschließglied 224 angeordnet, das zum einen mit einem an der Ventilplatte ausgebildeten ersten Ventilsitz 225 und zum anderen mit einem an der ersten Ventilplatte 215 ausgebildeten zweiten Ventilsitz 226 zusammenwirkt. Mittels des Ventilschließglieds 224 ist das Druckniveau in dem Ventilsteuerraum 214 und damit die axiale Lage der Düsennadel 205 steuerbar. Liegt das Ventilschließglied 224 an dem ersten Ventilsitz 225 an, so kann sich in dem Ventilsteuerraum 214 über den Zulaufkanal 216 der sogenannte Rail-Druck aufbauen. Die Düsennadel 205 befindet sich so in Sperrstellung, verschließt also die Einspritzdüsen 206. Wird das Ventilschließglied 224 an seinen zweiten Ventilsitz 226 verfahren, kann sich über den Ablaufkanal 218 der in dem Ventilsteuerraum 214 herrschende Druck dadurch abbauen, dass der in dem Ventilsteuerraum enthaltene Kraftstoff über den Ablaufkanal 218, den Ventilsteuerraum 223, einen Ablaufraum 227 und einen zu einem nicht dargestellten Vorratstank führenden Rücklaufkanal 228 abströmt.
  • Die Betätigung des Ventilschließglieds 224 erfolgt mittels eines piezoelektrischen Aktors 229, der mit der Ventilsteuervorrichtung verbunden ist, und an den eine Spannung anlegbar ist, sodass er eine axiale Ausdehnung erfährt. Die Ventilsteuereinrichtung arbeitet softwaregestützt.
  • Der piezoelektrische Aktor 229, der über eine Feder 230 in der der Düsennadel 205 abgewandten Richtung vorgespannt ist, ist mit einem sogenannten Stellkolben 231 verbunden. Der Stellkolben 231 steht wiederum über einen hydraulischen Koppler 232 mit einem Betätigungskolben 233 in Wirkverbindung, der mit dem Ventilschließglied 224 verbunden ist.
  • Der piezoelektrische Aktor 229, der Stellkolben 231 und der Betätigungskolben 232 sind in einem Ventilkörper 234 der Ventilsteuereinheit 203 angeordnet.
  • Das Düsenmodul 202, die Ventilplatten 215 und 222 sowie der Ventilkörper 234 der Ventilsteuereinheit 203 sind über eine Ventilspannmutter 235 miteinander verspannt.
  • Die hier nicht näher dargestellte Ventilsteuervorrichtung, die mit dem piezoelektrischen Aktor 229 verbunden ist, arbeitet derart, dass das Ventilschließglied 224 an dem ersten Ventilsitz 225, an dem zweiten Ventilsitz 226 oder einer zwischen dem ersten Ventilsitz 225 und dem zweiten Ventilsitz 226 liegenden Stellung gehalten werden kann. Die zwischen dem ersten Ventilsitz 225 und dem zweiten Ventilsitz 226 liegende Stellung entspricht etwa 80% des maximalen Hubes des Ventilschließgliedes 224, ausgehend davon, dass der erste Ventilsitz 225 der Null-Lage des Ventilschließgliedes 224 entspricht und das Ventilschließglied 224 bei Anlage an den zweiten Ventilsitz 226 seinen maximalen Hub erfährt.
  • Befindet sich das Ventilschließglied 224 in der zwischen den beiden Ventilsitzen 225 und 226 liegenden Stellung, kann in dem Hochdruckraum 212 enthaltener Kraftstoff über den Bypass-Kanal 220, den Ventilraum 223, den Ablaufraum 227 und den Rücklaufkanal 228 zu dem Vorratsbehälter abströmen. Dadurch kann sich auf vorteilhafte Weise der in dem Einspritzventil 131 herrschende Kraftstoffdruck abbauen. Wenn ein solcher Druckabbau erforderlich ist, wird das Ventilschließglied also in der zwischen dem ersten Ventilsitz 225 und dem zweiten Ventilsitz 228 liegenden Stellung gehalten. Dies erfolgt dadurch, dass an den piezoelektrischen Aktor 229 etwa 80% der Spannung angelegt werden, die zum Verfahren des Ventilschließgliedes 224 an den zweiten Ventilsitz 226 erforderlich sind. In dieser Stellung ist der über den Ablaufkanal 218 erfolgende Druckabbau in dem Ventilsteuerraum 214 nicht ausreichend, um eine axiale Lageverschiebung der Düsennadel 205 und damit einen Einspritzvorgang über die Einspritzdüsen 206 auszulösen, was insbesondere 4 zu entnehmen ist.
  • Zum Auslösen eines Einspritzvorganges wird das Ventilschließglied 224 an den zweiten Ventilsitz 226 verfahren. In dieser Ventilgliedstellung ist die in den Ventilraum 223 führende Mündung des Bypass-Kanals 220 verschlossen. Kraftstoff aus dem Ventilsteuerraum 214 kann nur über den Ablaufkanal 218, den Ventilraum 223 und von dort in den Ablaufraum 227 und weiter in den Rücklaufkanal 228 abströmen. Die so erfolgende Druckminderung in dem Ventilsteuerraum 214 löst eine axiale Verschiebung der Düsennadel 205 und damit ein Öffnen der Einspritzdüsen 206 aus.
  • Die Einspritzung mittels dieses Einspritzventils wird anhand des in 3 dargestellten Ventilhub/Zeit-Diagramms und des in 4 dargestellten Nadelhub/Zeit- sowie Steuermenge/Zeit-Diagramms nachstehend näher erläutert.
  • Im linken Teil des in 3 dargestellten Diagramms, in dem qualitativ der Ventilhub VH über der Zeit t aufgetragen ist, ist der Ventilhub VH des Ventilschließglieds 224 bei einem Einspritzvorgang dargestellt. Der Ventilhub VH beträgt hierzu 100%, sodass das Ventilschließglied 224 an dem zweiten Ventilsitz 226 anliegt. Damit korreliert eine sogenannte Steuermenge, die über den Ablaufkanal 218 und den Ventilraum 223 abgeführt wird und die einen Hub der Düsennadel DH 205 auslöst, was 4 zu entnehmen ist.
  • Im rechten Teil des in 3 dargestellten Diagramms ist der Hub des Ventilschließglieds 224 im Falle einer Druckabregelung dargestellt. Der Hub des Ventilschließgliedes 224 beträgt hier 80%. Damit korreliert eine Steuermenge M, welche in 4 dargestellt ist und die geringer als diejenige bei einem Einspritzvorgang ist. Die Steuermenge M reicht nicht aus, um einen Hub der Düsennadel 205 auszulösen und löst demnach keine Einspritzung aus.
  • Eine solche auch als so genannter Blankshot bezeichnete Ansteuerung des Ventilschließglieds 224 wird erfindungsgemäß zur Druckwellenkorrektur auf nachfolgend näher erläuterte Weise verwendet.
  • In 5 sind typische Ansteuersignale eines in der 2 gezeigten Injektor im Falle einer Haupteinspritzung 500 und einer zeitlich vorausgehenden Voreinspritzung 505 dargestellt. So erfolgt beispielweise vor einer Haupteinspritzung HE 500 eine Voreinspritzung VE 505. Durch die zeitlich früher ausgelöste Voreinspritzung VE wird eine Druckwelle ausgelöst, die zu einer messbaren Veränderung einer Betriebskenngröße, insbesondere zu einer Momentenänderung der Brennkraftmaschine, führt.
  • Die in der 5 gezeigten beiden Einspritzungen sind nur als Beispiel zu verstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf zwei Einspritzungen beschränkt, sondern auch auf die zeitliche Applikation mehrerer Einspritzungen entsprechend anwendbar, wobei es selbstverständlich auch auf mehrere, zeitlich benachbarte Voreinspritzungen, die sich aufgrund von Druckwellen in der hierin beschriebenen Weise beeinflussen können, anwendbar ist.
  • Der Druckwelleneffekt lässt sich anhand der 5 wie folgt erklären. Erfolgt die Voreinspritzung VE 505 in einem Zeitintervall Δt vor der Haupteinspritzung, indem eine durch die Voreinspritzung 505 ausgelöste Druckwelle noch nicht abgeklungen ist, so wird der Druck insbesondere im Bereich der Düsennadel zum Zeitpunkt des Öffnens und während der Öffnung durch diese Druckwelle entweder aufgrund eines Wellenbergs der Druckwelle erhöht oder aufgrund des Wellentals verringert. Daraus ergibt sich ein unerwünschter Mengen- bzw. Momenteneffekt, der vom Zeitintervall Δt abhängt.
  • Um diese Druckwelle zu kompensieren, erfolgt nun unmittelbar nach der Ansteuerung 600 des Einspritzventils eine weitere Ansteuerung 610 (6a). Durch diese weitere Ansteuerung wird eine Druckwelle 630 (vgl. 6b) ausgelöst, die um eine halbe Periode zu der durch die Ansteuerung 600 ausgelösten Druckwelle 620 phasenverschoben ist. In 6 ist jeweils nur die erste Einspritzung, in 5 als Voreinspritzung VE 505 bezeichnet, dargestellt. Die Haupteinspritzung HE, in 5 als 500 bezeichnet, ist der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden. Es wird also durch die zweite Ansteuerung 610 ein Blankshot, das heißt eine oben beschriebene Ansteuerung des Injektors, ohne eine Einspritzung in den Brennraum hervorzurufen, eine Kompensationsruckwelle ausgelöst, die aufgrund ihrer Phasenverschiebung die durch die erste Einspritzung ausgelöste Druckwelle praktisch vollständig durch Überlagerung auslöscht. Die Menge, der Spritzbeginn und das Spritzende der zeitlich nachfolgenden Einspritzung, also der Haupteinspritzung HE 500 (vgl. 5) wird nun nicht mehr von der Einspritzung VE 505 beeinflusst. Der zeitliche Abstand der Folgeeinspritzung, das heißt der Haupteinspritzung HE 500 zur vorhergehenden Voreinspritzung 505 kann damit ohne Mengenbeeinflussung der Haupteinspritzung HE 500 zur Optimierung des Motorverhaltens variiert werden. Da für die Kompensationsdruckwelle stets die gleichen aktuellen Randbedingungen herrschen wie für die Druckwelle der eigentlichen Einspritzung, also insbesondere die gleiche Kraftstofftemperatur, die gleiche Kraftstoffsorte und der Raildruck, bleibt die Auslöschung auch bei wechselnden Randbedingungen weitgehend erhalten. Die unerwünschte Beeinflussung von Leistung, Geräusch oder Emission des Motors durch Druckwellen wird insoweit auch bei wechselnden Randbedingungen vermieden.
  • Die Druckwellenkompensation findet bei Injektoren, die nach dem Servoprinzip arbeiten, in 2 dargestellt sind und oben bereits erläutert wurden, statt, bei denen durch den piezoelektrischen Aktor 229 über die hydraulische Anordnung, bestehend aus dem Stellkolben 231, dem hydraulischen Koppler 232 und dem Betätigungskolben 233 das Ventilschließglied 224 betätigt wird. Durch geeignete Wahl der Ansteuerparameter des Servoventils und demnach durch geeignete Wahl der elektrischen Ansteuerparameter des piezoelektrischen Aktors 229 kann erreicht werden, dass keine Einspritzung erfolgt, dass also lediglich der oben beschriebene Blankshot ausgelöst wird, durch den zwar Kraftstoff in Form von Steuermenge aus dem Rail entnommen wird, jedoch kein Kraftstoff in die Verbrennungsräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und durch den eine Kompensationsdruckwelle ausgelöst wird, mit der die Druckwelle einer zeitnahen kleinen Einspritzmenge aktiv ausgelöscht wird (vgl. 6c). Bei kleinen Einspritzmengen überwiegt der Anteil der Steuermenge als Auslöser der Druckwelle, somit kann mit dem Blankshot eine Kompensationsdruckwelle mit vergleichbarer Amplitude erzeugt werden. Der Blankshot muss vor oder nach der eigentlichen Einspritzung zeitlich so platziert werden, dass sich die jeweils ausgelösten Druckschwingungen aufgrund ihrer Phasenlage zueinander auslöschen. Die Amplitude und der zeitliche Verlauf der Kompensations druckwelle werden auf diese Weise durch die Ansteuerdauer und die Modifikation des Ansteuerprofils der Blankshot-Ansteuerung angepasst. Bei Injektoren mit Piezoaktoren 229 kann für die Injektoren eine druckabhängige charakteristische Spannung ermittelt werden. Bei Ansteuerung unterhalb dieser Spannung bleibt die Einspritzdüse 206 geschlossen, das Servoventil wird jedoch teilweise geöffnet und entnimmt Steuermenge aus dem Rail.
  • Die zeitliche Platzierung, die Ansteuerdauer und das Ansteuerprofil der Blankshot-Ansteuerung kann abhängig von verschiedenen, die Umgebungsbedingungen und die Brennkraftmaschine charakterisierenden Einflussgrößen mit Hilfe von Kennfeldern gesteuert werden, die vorab bedatet werden. Einflussgrößen sind Temperatur, Raildruck, Einspritzmenge der zugeordneten Einspritzungen und individuelle Injektoreigenschaften. Bei Vorhandensein eines Drucksensors an einer oder mehreren Hochdruckleitungen oder am Rail oder an den Injektoren, kann der Blankshot während des Betriebs der Brennkraftmaschine online angepasst werden oder durch gelegentliche Lernvorgänge optimiert werden. Anstelle des Drucksenors kann auch bei piezoelektrischen Aktoren aufgrund des Sensoreffekts des Aktors der Druck ermittelt werden. Hierbei wird in Ansteuerpausen am Aktor des Einspritzelements eine druckabhängige Spannung gemessen, die bei geeigneter Auslegung des Injektors mit dem Druckverlauf in der Leitung zwischen Düse und Rail korreliert. Da die Amplitude der Kompensationsdruckwelle aufgrund der eingeschränkten Freiheitsgrade der Blankshot-Ansteuerung, die ja keine Einspritzmenge auslösen darf, begrenzt ist, kann vorgesehen sein, durch Überlagerung mehrerer Blankshots, die vor und nach der Ansteuerung der Einspritzung verteilt sind, die Amplitude zu erhöhen.
  • Das vorbeschriebene Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm auf einem Steuergerät 160 einer Brennkraftmaschine ablaufen. Zum Einlesen des Computerprogramms kann ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode vorgesehen sein, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Auf diese Weise können auch bestehende Steuergeräte entsprechend erweitert werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Steuerung eines wenigstens ein Einspritzelement (131) aufweisenden Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, wobei eine Kraftstoffzumessung in eine erste Teileinspritzung (VE) und wenigstens eine zweite Teileinspritzung (HE) aufgeteilt ist und wobei ein die mittels des wenigstens einen Einspritzelements (131) einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmendes Steuersignal in Abhängigkeit von einer Druckwellenbeeinflussung der wenigstens zwei Teileinspritzungen korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur der Druckwellenbeeinflussung zeitnah vor der zweiten Teileinspritzung (HE) wenigstens eine zusätzliche Ansteuerung des wenigstens einen Einspritzelements (131) derart vorgenommen wird, dass eine durch Überlagerung die Druckwelle auslöschende Kompensationsdruckwelle (630), jedoch keine Einspritzung ausgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des wenigstens einen Einspritzelements (131) derart erfolgt, dass die Phasenlage der Kompensationsdruckwelle (630) wenigstens um eine halbe Periode zur durch die erste Teileinspritzung ausgelösten Druckwelle (620) zeitlich nach früh oder spät versetzt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsdruckwelle (630) durch Ansteuern eines Servoventils eines nach dein Servoprinzip arbeitenden Injektors (131) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude und der zeitliche Verlauf der Kompensationsdruckwelle (630) durch die Ansteuerdauer und/oder die Modifikation der Amplitude und/oder Verlaufsform des Ansteuersignals einer das Servoventil betätigenden piezoelektrischen Einheit (229) variiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der piezoelektrischen Einheit (229) mit einer Spannung erfolgt, die unterhalb der Spannung liegt, welche ein Öffnen wenigstens einer Einspritzdüse (206) des piezoelektrischen Injektors (131) hervorruft.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Einheit in Ansteuerpausen als Sensor verwendet wird, um Kenngrößen zur Optimierung der Kompensationsdruckwelle (630) zu gewinnen und aufgrund dieser eine Anpassung der Ansteuerparameter der piezoelektrischen Einheit (229) vorzunehmen.
  7. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät, insbesondere einem Steuergerät einer Brennkraftmaschine abläuft.
  8. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät der Brennkraftmaschine ausgeführt wird.
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