DE102008040244A1

DE102008040244A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils und Steuergerät hierfür

Info

Publication number: DE102008040244A1
Application number: DE200810040244
Authority: DE
Inventors: Peter Feuerstack; Joachim Fetzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils (10), bei dem mindestens eine durch ein elektromagnetisches Stellglied (11) betätigbare Komponente des Kraftstoffeinspritzventils (10) einem Kraftstoffdruck (P) ausgesetzt ist. Erfindungsgemäß wird aus einer elektrischen Betriebsgröße des elektromagnetischen Stellglieds (11) auf den Kraftstoffdruck (P) geschlossen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils, bei dem mindestens eine durch ein elektromagnetisches Stellglied betätigte Komponente des Kraftstoffeinspritzventils einem Kraftstoffdruck ausgesetzt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für ein Kraftstoffeinspritzventil.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art mit gesteigertem Gebrauchsnutzen anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass aus einer elektrischen Betriebsgröße des elektromagnetischen Stellglieds auf den Kraftstoffdruck geschlossen wird.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass das Betriebsverhalten eines Kraftstoffeinspritzventils abhängig ist von dem Kraftstoffdruck, gegen den ein oder mehrere bewegliche Komponenten des Kraftstoffeinspritzventils arbeiten müssen. Daher ermöglicht die erfindungsgemäße Auswertung der elektrischen Betriebsgröße des Kraftstoffeinspritzventils vorteilhaft Rückschlüsse auf den im Bereich des Kraftstoffeinspritzventils vorherrschenden Kraftstoffdruck.
Die erfindungsgemäße Ermittlung des Kraftstoffdrucks mithilfe des Kraftstoffeinspritzventils macht die Verwendung eines separaten Drucksensors zur Erfassung des Kraftstoffdrucks überflüssig. Beispielsweise kann bei einer das erfindungsgemäß betriebene Kraftstoffeinspritzventil enthaltenden Brennkraftmaschine mit einem auch als common rail bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher vorteilhaft auf einen separaten Raildrucksensor verzichtet werden, der bei den herkömmlichen Systemen zur Messung des Kraftstoffdrucks erforderlich ist.
Alternativ ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft die Plausibilisierung eines mittels des herkömmlichen Raildrucksensors ermittelten Kraftstoffdrucks, wodurch die Zuverlässigkeit bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine gesteigert werden kann.
Bei einer besonders präzisen Erfindungsvariante wird aus einem Betriebsstrom des elektromagnetischen Stellglieds auf den Kraftstoffdruck geschlossen, wobei bevorzugt der zeitliche Verlauf des Betriebsstroms während einer Ansteuerung betrachtet wird.
Einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge ist es möglich, dass der zeitliche Verlauf des Betriebsstroms des elektromagnetischen Stellglieds ausgewertet wird, um eine Öffnungsgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils zu ermitteln. Bei der Öffnungsgeschwindigkeit handelt es sich um die Geschwindigkeit einer von dem elektromagnetischen Stellglied betätigten Komponente des Kraftstoffeinspritzventils während einer Ansteuerung, die das Kraftstoffeinspritzventil von einem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand überführt. Die Öffnungsgeschwindigkeit kann bevorzugt modellbasiert in Abhängigkeit des Betriebsstroms sowie ggf. weiterer Betriebsgrößen ermittelt werden.
Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass der Kraftstoffdruck aus der Öffnungsgeschwindigkeit besonders genau und einfach ermittelbar ist, beispielsweise durch einen Vergleich der erfindungsgemäß während eines Normalbetriebs ermittelten Öffnungsgeschwindigkeit mit einer oder mehreren zuvor z. B. unter definierten Bedingungen ermittelten Öffnungsgeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Kraftstoffdruckwerten. Diese unter definierten Bedingungen ermittelten Öffnungsgeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Kraftstoffdruckwerten können vorteilhaft als Referenzwerte in einem nichtflüchtigen Speicher eines das Betriebsverfahren ausführenden Steuergeräts abgelegt werden.
Die Referenzwerte werden besonders bevorzugt bereits während einer Entwicklungsphase des Kraftstoffeinspritzventils durch Messungen erhalten.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 8 angegeben.
Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
1 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 schematisch ein erfindungsgemäßes Steuergerät, und
3 einen zeitlichen Verlauf einer Betriebsgröße eines erfindungsgemäß betriebenen Kraftstoffeinspritzventils für unterschiedliche Kraftstoffdruckwerte.
1 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils 10 (2), wie es beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) zur Einspritzung von Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine verwendet wird.
In einem ersten Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zeitlicher Verlauf einer elektrischen Betriebsgröße eines elektromagnetischen Stellglieds erfasst, das zur Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils 10 vorgesehen ist. Das elektromagnetische Stellglied 11 ist in 2 schematisch dargestellt.
Vorteilhaft wird der Betriebsstrom durch eine Magnetspule des elektromagnetischen Stellglieds 11 während dessen Ansteuerung als elektrische Betriebsgröße erfasst.
Anschließend wird in Schritt 110 (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem zuvor in Schritt 100 ermittelten zeitlichen Verlauf des Betriebsstroms auf den Kraftstoffdruck P (2) geschlossen, der auf mindestens ein durch das elektromagnetische Stellglied 11 zumindest mittelbar betätigtes Element des Kraftstoffeinspritzventils 10 wirkt und daher zu einer Abhängigkeit des Betriebsstroms von dem Kraftstoffdruck P führt. Die Wirkung des Kraftstoffdrucks P auf das elektromagnetische Stellglied 11 ist in 2 durch den Pfeil P symbolisiert.
Bei einem erhöhten Kraftstoffdruck P muss das elektromagnetische Stellglied 11 z. B. mit einem größeren Betriebsstrom beaufschlagt werden als bei einem niedrigeren Kraftstoffdruck, um eine bestimmte Ansteuerung auszuführen.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren wird bevorzugt von einem Steuergerät 20 ausgeführt, das dem Kraftstoffeinspritzventil 10 zugeordnet ist, vgl. 2. Das Steuergerät 20 kann bevorzugt mehrere, vorliegend nicht abgebildete Kraftstoffeinspritzventile ansteuern.
3 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Auslenkung x eines durch das elektromagnetische Stellglied 11 (2) betätigten Elements des Kraftstoffeinspritzventils 10, bei dem es sich z. B. um eine Ventilnadel des Kraftstoffeinspritzventils 10 handeln kann.
Insgesamt zeigt 3 den zeitlichen Verlauf der Auslenkung x beispielhaft für fünf verschiedene Kraftstoffdruckwerte, die wie abgebildet zwischen 50 Bar und 70 Bar liegen, wobei jedem Zeitverlauf der Auslenkung x ein gleichartiger Ansteuervorgang des elektromagnetischen Stellglieds 11 zugrunde liegt. Die aus 3 ersichtlichen Abweichungen zwischen den einzelnen Zeitverläufen x sind primär durch die verschiedenen Kraftstoffdruckwerte bedingt.
Es ist aus 3 ferner deutlich zu erkennen, dass sich eine Öffnungsgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils 10 (2) mit dem Kraftstoffdruck P ändert. Die Öffnungsgeschwindigkeit korrespondiert mit der zeitlichen Änderung der Auslenkung x ab etwa dem Zeitpunkt t0.
Auch ein Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 10 ändert sich mit dem auf das Kraftstoffeinspritzventil 10 wirkenden Kraftstoffdruck P. Gemäß 3 variiert der Schließzeitpunkt kraftstoffdruckabhängig um etwa den Zeitpunkt t1 herum.
Erfindungsgemäß wird daher bevorzugt der zeitliche Verlauf des Betriebsstroms des elektromagnetischen Stellglieds 11 ausgewertet, um zunächst die Öffnungsgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils 10 und/oder einen Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 10 zu ermitteln, was bevorzugt modellbasiert und ggf. in Abhängigkeit weiterer Betriebsgrößen erfolgt.
Aus einer oder mehreren dieser modellbasiert ermittelten Größen wird anschließend durch einen Vergleich mit Referenzwerten auf den Kraftstoffdruck P geschlossen. Es ist ferner möglich, den Kraftstoffdruck P modellbasiert direkt in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs des Betriebsstroms zu ermitteln.
Die Referenzwerte werden besonders bevorzugt bereits während einer Entwicklungsphase des Kraftstoffeinspritzventils 10 durch Messungen erhalten, bei denen eine gleichartige Ansteuerung jeweils für verschiedene Druckwerte durchgeführt wird.
Bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoffeinspritzventilen 10 kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass gleich mehrere elektromagnetische Stellglieder 11 unterschiedlicher Kraftstoffeinspritzventile 10 der Brennkraftmaschine betrachtet werden, wobei für jedes elektromagnetische Stellglied 11 zunächst separat der Kraftstoffdruck P ermittelt wird. Anschließend kann hieraus ein über alle Stellglieder 11 gemittelter Kraftstoffdruck, z. B. der Raildruck, berechnet werden, der gut mit dem auf alle Kraftstoffeinspritzventile 10 wirkenden tatsächlichen Kraftstoffdruck übereinstimmt. Ggf. kann bei der Berechnung des gemittelten Kraftstoffdrucks auch eine Gewichtung der einzelnen Kraftstoffdruckwerte vorgenommen werden, um z. B. unterschiedliche hydraulische Gegebenheiten bei den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen 10 zu berücksichtigen.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhaft auf einen gesonderten Raildrucksensor verzichtet werden. Alternativ ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft die Plausibilisierung eines mittels des herkömmlichen Raildrucksensors ermittelten Kraftstoffdrucks P, wodurch die Zuverlässigkeit bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine gesteigert werden kann.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils (10), bei dem mindestens eine durch ein elektromagnetisches Stellglied (11) betätigte Komponente des Kraftstoffeinspritzventils (10) einem Kraftstoffdruck (P) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer elektrischen Betriebsgröße des elektromagnetischen Stellglieds (11) auf den Kraftstoffdruck (P) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Betriebsstrom des elektromagnetischen Stellglieds (11) auf den Kraftstoffdruck (P) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf eines/des Betriebsstroms des elektromagnetischen Stellglieds (11) ausgewertet wird, um eine Öffnungsgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils (10) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf eines/des Betriebsstroms des elektromagnetischen Stellglieds (11) ausgewertet wird, um einen Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (10) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsstrom und/oder die Öffnungsgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils (10) und/oder der Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (10) mit Referenzwerten verglichen wird, um auf den Kraftstoffdruck (P) zu schließen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektromagnetische Stellglieder (11) unterschiedlicher Kraftstoffeinspritzventile (10) einer Brennkraftmaschine betrachtet werden, wobei für jedes elektromagnetische Stellglied (11) separat der Kraftstoffdruck (P) ermittelt wird, und dass hieraus ein über alle Stellglieder (11) gemittelter Kraftstoffdruck berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittels eines Drucksensors ermittelter Wert für den Kraftstoffdruck (P) plausibilisiert wird.
Steuergerät (20) für ein Kraftstoffeinspritzventil (10), dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.