DE102008042985A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors Download PDF

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Benoit Budiscak
Thomas Figuth
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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine. Zunächst wird eine Anzahl von während eines vorgebbaren Zeitintervalls durch den Kraftstoffinjektor auszuführenden Kraftstoffeinspritzungen ermittelt. In weiteren Schritten wird eine Injektortemperatur am Kraftstoffinjektor ermittelt und, basierend auf der Injektortemperatur, die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des vorgebbaren Zeitintervalls reduziert. Schließlich wird der Kraftstoffinjektor angesteuert, um die reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen auszuführen. Unter weiteren Gesichtspunkten schafft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffeinspritzungsermittler, der eine Anzahl von während eines vorgebbaren Zeitintervalls durch den Kraftstoffinjektor auszuführenden Krafstoffeinspritzungen ermittelt, einem Injektortemperaturermittler, der eine Injektortemperatur am Kraftstoffinjektor ermittelt, einem Einspritzungsreduzierer, der, basierend auf der Injektortemperatur, die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des vorgebbaren Zeitintervalls reduziert, sowie eine Ansteuereinheit, die den Kraftstoffinjektor ansteuert, um die reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen auszuführen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors, insbesondere für eine Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens.
  • Moderne Brennkraftmaschinen weisen oft Kraftstoffinjektoren auf, die durch eine geeignete Steuer-vorrichtungen mit elektrischen Ansteuersignalen beaufschlagt werden, um Kraftstoff in gewünschter Menge in den Verbrennungsraum oder den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Die Umwandlung der elektrischen Energie der Ansteuersignale in mechanische Arbeit erfolgt z. B. durch piezoelektrische oder elektromagnetische Aktoren innerhalb der Kraftstoffinjektoren.
  • Da das Verhalten der Aktoren jedoch Temperaturabhängigkeiten aufweist, die sich je nach Aktortyp unterscheiden, ist die Temperatur der Aktoren bei der Ansteuerung zu berücksichtigen. Dabei verringert sich typischerweise bei konstantem Ansteuersignalstrom der Hub des Kraftstoffinjektors mit steigender Temperatur, sodass üblicherweise der zur Ansteuerung in den Aktor geleitete elektrische Ansteuerstrom bei steigender Temperatur entsprechend erhöht wird, um ein konstantes Öffnungs- und Schließverhalten des Kraftstoffinjektors zu erreichen.
  • Insbesondere bei zahlreichen, schnell aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen erhöht sich jedoch durch den bei jeder Kraftstoffeinspritzung erfolgenden Verlustenergieeintrag die Temperatur z. B. des Piezoaktors eines piezobetriebenen Kraftstoffinjektors so erheblich über die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine, dass zur Erzeugung des elektrischen Ansteuerstroms, der in den Piezoaktor geleitet werden muss, damit der Kraftstoffinjektor noch ordnungsgemäß öffnet, Steuergeräte mit aufwändiger Hochleistungselektronik bereit gestellt werden müssen. Dies erhöht unvorteilhaft die Herstellungskosten insbesondere kostenoptimierter Brennkraftmaschinen.
  • Es besteht daher ein Bedürfnis, eine zuverlässige, temperaturgeregelte Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren bei geringem Kostenaufwand zu ermöglichen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Demgemäß vorgesehen ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine. Zunächst wird eine Anzahl von während eines vorgebbaren Zeitintervalls durch den Kraftstoffinjektor auszuführenden Kraftstoffeinspritzungen ermittelt. In weiteren Schritten wird eine Injektortemperatur am Kraftstoffinjektor ermittelt und basierend auf der Injektortemperatur die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des vorgebbaren Zeitintervalls reduziert. Schließlich wird der Kraftstoffinjektor angesteuert, um die reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen auszuführen.
  • Da in Abhängigkeit von der Injektortemperatur die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls reduziert wird, reduziert sich auch der innerhalb des Zeitintervalls insgesamt erfolgende Verlustenergieeintrag in den Kraftstoffinjektor. Da infolge des mit jeder Kraftstoffeinspritzung erfolgenden Energieeintrags die Injektortemperatur im Allgemeinen höher ist als die z. B. durch die Kühlwassertemperatur bestimmte Temperatur der Umgebung des Kraftstoffinjektors, fließt ständig Wärmeenergie vom Kraftstoffinjektor in das Kühlwasser ab, wobei sich ein annäherndes thermisches Fließgleichgewicht einstellt. Die Reduzierung der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen führt daher zu einer Senkung der Injektortemperatur.
  • Insbesondere in dem typischen Fall, dass mit steigender Injektortemperatur ein höherer Strombedarf zur Ansteuerung einhergeht, führt die erwähnte Senkung der Injektortemperatur weiterhin dazu, dass die zur Ansteuerung der reduzierten Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen verwendeten Ansteuersignalströme entsprechend dem verringerten Strombedarf zurückgeregelt werden können, was den Verlustenergieeintrag im Zeitintervall weiter verringert, sodass die Injektortemperatur noch weiter sinkt.
  • Da die Reduzierung der Kraftstoffeinspritzungen basierend auf der Injektortemperatur erfolgt ist, kann sie, nachdem die Injektortemperatur gesunken ist, wieder ganz oder teilweise rückgängig gemacht werden. Dies ermöglicht, die Injektortemperatur auf einen maximalen Temperaturwert zu begrenzen, bei dem ein gegebenes Steuergerät mit aus Kostengründen be grenzter Leistungsfähigkeit in der Lage ist, die auszuführenden (ggf. zumindest zeitweise in ihrer Anzahl reduzierten) Kraftstoffeinspritzungen im Zeitintervall zuverlässig mit dem entsprechend der Injektortemperatur erforderlichen Ansteuerstrom anzusteuern.
  • Unter weiteren Gesichtspunkten schafft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffeinspritzungsermittler, der eine Anzahl von während eines vorgebbaren Zeitintervalls durch den Kraftstoffinjektor auszuführenden Kraftstoffeinspritzungen ermittelt, einem Injektortemperaturermittler, der eine Injektortemperatur am Kraftstoffinjektor ermittelt, einem Einspritzungsreduzierer, der basierend auf der Injektortemperatur die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des vorgebbaren Zeitintervalls reduziert, sowie eine Ansteuereinheit, die den Kraftstoffinjektor ansteuert, um die reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen auszuführen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das vorgebbare Zeitintervall ein Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine. Dies ermöglicht vorteilhaft, unter der gesamten Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen aller Einspritzungstypen, die während des Arbeitsspiels auszuführen sind, gezielt solche auszuwählen, die auf den Betrieb der Brennkraftmaschine den geringsten Einfluss haben, d. h. am ehesten verzichtbar sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung handelt es sich bei den Kraftstoffeinspritzungen um Nacheinspritzungen, die nach einer Haupteinspritzung des Arbeitsspiels erfolgen. Nacheinspritzungen haben im Allgemeinen einen geringeren Einfluss auf den Betrieb der Brennkraftmaschine als Vor- oder Haupteinspritzungen, so dass der Einfluss der Reduzierung besonders klein gehalten werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung tragen die Kraftstoffeinspritzungen wesentlich nicht zu einem Drehmoment der Brennkraftmaschine bei. In diesem Fall ruft die Reduzierung der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen keine Änderungen im Drehmoment hervor, so dass der Einfluss auf den Betrieb der Brennkraftmaschine besonders klein ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Ermitteln der Injektortemperatur basierend auf der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen. Dies ermöglicht, die Injektortemperatur besonders genau zu bestimmen, da der Verlustenergieeintrag beim Öffnen und Schließen des Kraftstoffinjektors berücksichtigt werden kann. Weiterhin wird ermöglicht, die Entwicklung der Injektortemperatur vorausschauend zu ermitteln, indem zukünftige Kraftstoffeinspritzungen berücksichtigt werden, und ggf. die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen vorwegnehmend zu reduzieren.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Reduzieren der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen weiterhin basierend auf einem Betriebsalter des Kraftstoffinjektors. Da typischerweise der mit einem gegebenen Ansteuerstrom erzielbare Hub eines z. B. piezoelektrischen Aktors mit dem Betriebsalter sinkt bzw. allgemein nicht konstant ist, ermöglicht diese Weiterbildung, die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen nur gerade soweit zu reduzieren, wie entsprechend dem Betriebsalter des Kraftstoffinjektors und der Leistungsfähigkeit des eingesetzten Steuergeräts nötig ist. Hierdurch wird insbesondere bei neuen Kraftstoffinjektoren der Einfluss der Reduzierung verringert.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Reduzieren der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen einen Schritt des Ermittelns einer Maximalzahl der Kraftstoffeinspritzungen im vorgebbaren Zeitintervall. Auf diese Weise kann der Verlustenergieeintrag, der wesentlich durch die Anzahl der nach der Reduzierung verbleibenden Kraftstoffeinspritzungen bestimmt ist, besonders genau berücksichtigt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Reduzieren der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen einen Schritt des Ermittelns einer minimalen Pausenlänge zwischen aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen. Auf diese Weise kann die reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen im vorgebbaren Zeitintervall möglichst gleichmäßig verteilt werden, was eine besonders hohe Laufruhe der Brennkraftmaschine ermöglicht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. Von den Figuren zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine, gemäß einer Ausführungsform,
  • 3 einen Grafen der Temperaturabhängigkeit des Hubs von Kraftstoffinjektoren unterschiedlicher Betriebsalter,
  • 4 eine schematische Darstellung einer Folge von Kraftstoffeinspritzungen während eines Arbeitsspiels einer Brennkraftmaschine, und
  • 5A–C schematische Darstellungen von Folgen von Kraftstoffeinspritzungen, bei denen eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen gemäß je einer Ausführungsform der Erfindung reduziert ist.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nicht explizit anders angegeben.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer zeigt in schematischer Blockdarstellung eine Steuervorrichtung 102 für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 160 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 160 ist beispielhaft durch einen einzelnen Kraftstoffinjektor 100 wiedergegeben, der über eine Kraftstoffzuleitung 154 mit einem Kraftstoffdruckspeicher 155 und über eine Kraftstoffrückleitung 156 mit einem nicht gezeigten Kraftstofftank verbunden ist. Ein im Kraftstoffinjektor 100 enthaltener piezoelektrischer Aktor 157 ist über eine elektrische Ansteuerleitung 158 an eine Ansteuereinheit 159 der Steuervorrichtung 102 angeschlossen.
  • Die Steuervorrichtung 102 weist einen Kraftstoffeinspritzungsermittler 104 auf, der ausgebildet ist, jeweils die Anzahl, Zeitpunkte und Typen von Kraftstoffeinspritzungen zu ermitteln, die während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine ausgeführt werden sollen, basierend z. B. auf einer aktuellen Leistungsanforderung eines Fahrzeugführers. Der Kraftstoffeinspritzungsermittler 104 stellt im Betrieb der Steuervorrichtung 102 diese Informationen einem Einspritzungsreduzierer 106 der Steuervorrichtung 102 bereit. Der Einspritzungsreduzierer 106 ist ausgebildet, die vom Kraftstoffeinspritzungsermittler 104 ermittelte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen zu reduzieren, basierend auf einer Injektortemperatur 180, die im Betrieb der Steuervorrichtung 102 von einem ebenfalls als Teil der Steuervorrichtung 102 vorgesehenen Injektortemperaturermittler 108 bereitgestellt wird. Ausgangsseitig ist der Einspritzungsreduzierer 106 derart mit der Ansteuereinheit 159 verbunden, dass im Betrieb der Steuervorrichtung 102 die Ansteuereinheit 159 den Aktor 157 mittels über die Ansteuerleitung 158 geleiteter Ansteuersignale so ansteuert, dass der Kraftstoffinjektor 100 die vom Einspritzungsreduzierer 106 reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen ausführt.
  • Die Steuervorrichtung 102 weist einen Drehzahldividierer 164 auf, der ein von einer nicht gezeigten Drehzahlermittlungsvorrichtung bereitgestelltes Drehzahlsignal 165 der Brennkraftmaschine durch einen konstanten Teiler von 2 × 60 = 120 dividiert, um auf diese Weise aus dem Drehzahlsignal, welches die Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine pro Minute angibt, eine Arbeitsspielfrequenz 166 zu erhalten, welche die Anzahl der von einem Zylinder der Brennkraftmaschine pro Sekunde ausgeführten Arbeitsspiele angibt.
  • Der Drehzahldividierer 164 stellt die Arbeitsspielfrequenz 166 einem ersten Multiplizierer 167 der Ansteuervorrichtung 102 bereit, zur Multiplikation mit einem Energieeintragwert 168, der einen angenäherten Energieeintrag in den Kraftstoffinjektor 100 pro Kraftstoffeinspritzung darstellt, der vom Typ der Kraftstoffeinspritzungen unabhängig ist. Der Energieeintragwert 168 wird dem ersten Multiplizierer 167 von einem ebenfalls in der Ansteuervorrichtung 102 vorgesehenen Energieeintragwertermittler 169 bereitgestellt, der dazu ausgebildet ist, fortlaufend oder in regelmäßigen Intervallen vom Kraftstoffeinspritzungsermittler 104 Daten über die zur Ansteuerung des Kraftstoffinjektors 100 verwendeten Ansteuersignale zu erhalten und basierend auf diesen den Energieeintragwert 168 zu ermitteln. Beispielsweise berechnet der Energieeintragwertermittler 169 Energieeintragwert 168 basierend auf einem Ladestellstrom, einem Entladestellstrom und/oder einer Ansteuerplateauspannung, die von der Ansteuereinheit 159 beim Ansteuern des Kraftstoffinjektors verwendet werden. Der erste Multiplizierer 167 stellt das Produkt 170 aus Arbeitsspielfrequenz 166 und Energieeintragwert 168 einem zweiten Multiplizierer 171 der Steuervorrichtung 102 bereit.
  • Der zweite Multiplizierer 171 ist weiterhin mit dem Einspritzungsreduzierer 106 verbunden, von dem dieser im Betrieb der Steuervorrichtung 102 die aktuelle reduzierte Anzahl 172 der Kraftstoffeinspritzungen erhält. Der zweite Multiplizierer 171 ist dazu ausgebildet, die reduzierte Anzahl 172 mit dem Produkt 170 aus Arbeitsspielfrequenz 166 und Energieeintragwert 168 zu multiplizieren, resultierend in einem ausgangsseitig bereitgestellten Verlustleistungswert 174, der eine zeitlich gemittelte angenäherte Verlustleistung des Kraftstoffinjektors 100 angibt.
  • Die Steuervorrichtung 102 weist ferner einen Injektortemperaturermittler 108 auf, der im Betrieb der Steuervorrichtung 102 eine Injektortemperatur 180 ermittelt, d. h. eine die Temperatur des Injektors 100 charakterisierende Größe, und diese ausgangsseitig dem Einspritzungsreduzierer 106 zur Berücksichtigung beim Reduzieren der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des laufenden Arbeitsspiels bereitstellt. Der Injektortemperaturermittler 108 weist eine Temperaturaddiereinheit 162 auf, die die Injektortemperatur 180 durch Additi on einer von einem Temperatursensor 181 am Kraftstoffdruckspeicher 155 bereitgestellten Kraftstofftemperatur 182 und einer Temperaturkorrekturgröße 183 ermittelt, die ihrerseits von einem Temperaturkorrekturgrößenermittler 184 des Injektortemperaturermittlers 108 bereitgestellt wird. Der Temperaturkorrekturgrößenermittler 184 ist eingangsseitig mit dem zweiten Multiplizierer 171 verbunden und weist ein Kennfeld 190 auf, das die vom zweiten Multiplizierer 171 bereitgestellte Verlustleistung 184 mit der Temperaturkorrekturgröße 183 verknüpft. Dabei sind zwischen dem Temperaturkorrekturgrößenermittler 184 und der Temperaturaddiereinheit 162, sowie zwischen dem Temperatursensor 181 und der Temperaturaddiereinheit 162 jeweils Tiefpassfilter 110, 112 eingefügt, die die Kraftstofftemperatur 182 bzw. die Temperaturkorrekturgröße 183 mit geeigneten unterschiedlichen oder gleichen Zeitkonstanten tiefpassfiltern.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors, das z. B. mittels einer Vorrichtung wie der in 1 gezeigten Vorrichtung 102 ausführbar ist. In Schritt 300 des Verfahrens wird eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen des Kraftstoffinjektors innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls ermittelt. Als vorgebbares Zeitintervall soll im Folgenden beispielhaft ein Arbeitsspiel eines Zylinders der Brennkraftmaschine betrachtet werden, an welchem der Kraftstoffinjektor montiert ist.
  • In Schritt 305 werden ferner weitere Daten der einzelnen Kraftstoffeinspritzungen ermittelt, wie z. B. die jeweiligen Einspritzdauern und Einspritzzeitpunkte.
  • In Schritt 302 wird eine Injektortemperatur am Kraftstoffinjektor ermittelt, z. B. indem zunächst eine Kühlwassertemperatur oder eine Kraftstoffzulauftemperatur der Brennkraftmaschine oder eine Funktion beider Temperaturen als Ausgangstemperatur ermittelt werden, und anschließend die Injektortemperatur ermittelt wird, indem die Ausgangstemperatur mit einem Temperaturkorrekturwert multipliziert oder zur Ausgangstemperatur ein Temperaturkorrekturwert addiert wird, wobei im Temperaturkorrekturwert jeweils die im vorgebbaren Zeitintervall, hier innerhalb des betrachteten Arbeitsspiels, ausgeführten Kraftstoffeinspritzungen und der Verlustenergieeintrag pro Kraftstoffeinspritzung berücksichtigt sind. Ermittelt wird somit die Injektortemperatur, die der Injektor nach Ausführung der in Schritt 300 ermittelten Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen voraussichtlich aufweisen wird.
  • In Entscheidungsschritt 303 wird ermittelt, ob die in Schritt 302 ermittelte Injektortemperatur oberhalb einer Temperaturschwelle liegt, bis zu der die das Verfahren ausführende Steuervorrichtung genügend Leistungsvermögen aufweist, den Kraftstoffinjektor mit einem entsprechend seiner Injektortemperatur erforderlichen Ansteuerstromsignal anzusteuern. Hierbei können neben der Injektortemperatur z. B. das Betriebsalter und/oder konstante Exemplarkenngrößen des Kraftstoffinjektors berücksichtigt werden.
  • Wenn in Entscheidungsschritt 303 ermittelt wurde, dass die Steuervorrichtung kein hinreichendes Leistungsvermögen aufweist, wird in Schritt 304 die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des vorgebbaren Zeitintervalls, d. h. Arbeitsspiels, derart reduziert, dass der Kraftstoffinjektor bei Ausführung der reduzierten Anzahl der Kraftstoffinjektionen nur noch eine entsprechend reduzierte Injektortemperatur voraussichtlich aufweisen wird, bei welcher die das Verfahren ausführende Steuervorrichtung noch genügend Leistungsvermögen aufweist, den Kraftstoffinjektor mit einem entsprechend der reduzierten Injektortemperatur erforderlichen Ansteuerstromsignal anzusteuern. In Schritt 303 können ebenfalls neben der in Schritt 302 ermittelten Injektortemperatur z. B. das Betriebsalter und/oder konstante Exemplarkenngrößen des Kraftstoffinjektors berücksichtigt werden.
  • In Schritt 306 wird der Kraftstoffinjektor derart angesteuert, dass die in Schritt 300 ermittelte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen, bzw., falls Schritt 304 durchlaufen wurde, die in Schritt 304 reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des gegenwärtigen Arbeitsspiels ausgeführt wird. Anschließend springt das Verfahren zurück zu Schritt 300, wo eine in einem neuen Arbeitsspiel auszuführende neue Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen ermittelt wird.
  • 3 zeigt beispielhaft die Abhängigkeit des Hubs von piezobetriebenen Kraftstoffinjektoren unterschiedlicher Betriebsalter bei Ansteuerung mit einem konstanten, ungeregelten Ansteuersignal. Die senkrechte Achse 602 gibt einen relativen Hub in Prozent des Mindesthubs an, der zum Öffnen des Kraftstoffinjektors erforderlich ist. Die waagerechte Achse 600 gibt die Temperatur des Aktors des jeweiligen Kraftstoffinjektors in °C an.
  • Eine einem neuen Kraftstoffinjektor entsprechende Kurve 604 steigt mit steigender Temperatur bis zu einem Maximum 605 des Hubs bei ca. 50°C an und fällt dann wieder ab, wobei bei ca. 130°C der Mindesthub von 100% unterschritten 615 wird. Eine weitere, einem Kraftstoffinjektor mit erheblichem Betriebsalter entsprechende Kurve 606 steigt ebenfalls mit steigender Temperatur bis zu einem Maximum 607 an, unterschreitet den Mindesthub von 100% jedoch bereits bei ca. 110°C. Alle Kurven zeigen einen fallenden relativen Hub für Temperaturen oberhalb von 80°C, was einer typischen Kühlwassertemperatur einer Brennkraftmaschine entspricht. Um die gezeigte Temperaturabhängigkeit des Hubs durch Regelung des Ansteuersignals auszugleichen, ist ein umso höherer Ansteuerstrom nötig, je niedriger der gezeigte relative Hub ist. Wird, wie in Schritt 304 des Verfahrens aus 2 die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen pro Zeitintervall jedoch reduziert, begrenzt dies den Anstieg der In jektortemperatur über die Kühlwassertemperatur hinaus, und damit mittelbar den Abfall des relativen Hubs, sodass ein niedrigerer Ansteuerstrom benötigt wird.
  • 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411420 während eines Arbeitsspiels eines Zylinders einer Brennkraftmaschine. Die vertikale Achse 404 bezeichnet den Volumenstrom durch den Kraftstoffinjektor, d. h. den Öffnungsgrad des Injektors, und die horizontale Achse 402 die verstreichende Zeit.
  • Die Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411420 besteht aus zwei Voreinspritzungen 411 412 leicht unterschiedlicher Dauer, einer Haupteinspritzung 413 und sieben Nacheinspritzungen 414420. Die erste Nacheinspritzung 414 trägt noch zum Drehmoment der Brennkraftmaschine bei, nicht jedoch die späteren Nacheinspritzungen 415, die im Wesentlichen die Temperatur im Brennraum erhöhen. Ein Zeitintervall 400 ist derart vorgegeben, dass es einen Teilabschnitt des Arbeitsspiels umfasst, in welchem die sechs nicht zum Drehmoment beitragenden Nacheinspritzungen 415420 liegen. Eine derartige Folge von zehn Kraftstoffeinspritzungen wird z. B. in Schritt 300 des Verfahrens aus 2 ermittelt.
  • 5A zeigt eine weitere Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411418, bei der gegenüber der Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411420 aus 4 die Anzahl der nicht Drehmoment bildenden Nacheinspritzungen im vorgegebenen Zeitintervall 400 von sechs auf vier reduziert wurde. Beispielsweise wurde in Schritt 304 des Verfahrens aus 2 zunächst ermittelt, dass im vorgegebenen Zeitintervall 400 maximal vier Kraftstoffeinspritzungen ausgeführt werden sollen, um eine das Leistungsvermögen der Steuervorrichtung überfordernde Erhöhung der Injektortemperatur zu vermeiden, und dann die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen im vorgegebenen Zeitintervall 400 durch Entfernen der letzten beiden Kraftstoffeinspritzungen 419, 420 auf das ermittelte Maximum von vier Einspritzungen reduziert.
  • 5B zeigt für eine alternative Ausführungsform eine weitere Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411419, bei der gegenüber der Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411420 aus 4 die Anzahl der nicht Drehmoment bildenden Nacheinspritzungen im vorgegebenen Zeitintervall 400 von sechs auf drei reduziert wurde. Beispielsweise wurde in Schritt 304 des Verfahrens aus 2 zunächst ermittelt, dass zwischen den im vorgegebenen Zeitintervall 400 erfolgenden Kraftstoffeinspritzungen eine Mindestpausenzeit 500 eingehalten werden soll, um eine Abkühlung des Kraftstoffinjektors während der Mindestpausenzeit 500 zu ermöglichen und auf diese Weise eine das Leistungsvermögen der Steuervorrichtung überfordernde Erhöhung der Injektortemperatur zu vermeiden, und dann die Anzahl der Kraftstoff einspritzungen im vorgegebenen Zeitintervall 400 durch Entfernen jeder zweiten Kraftstoffeinspritzung 416, 418, 420 derart reduziert, dass die Mindestpausenzeit 500 eingehalten ist.
  • 5C zeigt für eine weitere alternative Ausführungsform eine weitere Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411419, bei der gegenüber der Folge von Kraftstoffeinspritzungen 411420 aus 4 die Anzahl der nicht Drehmoment bildenden Nacheinspritzungen im vorgegebenen Zeitintervall 400 von sechs auf vier 415418 reduziert wurde. Beispielsweise wurde wie in der Ausführungsform von 5B zunächst ermittelt, dass zwischen den im vorgegebenen Zeitintervall 400 erfolgenden Kraftstoffeinspritzungen eine Mindestpausenzeit 500 eingehalten werden soll. Dann wurden beginnend mit der zweiten nicht Drehmoment bildenden Nacheinspritzung 416 die Zeitpunkte der Kraftstoffeinspritzungen derart nach hinten verschoben, dass die Mindestpausenzeit eingehalten ist. Da auf diese Weise die fünfte und sechste nicht Drehmoment bildende Nacheinspritzung 419, 420 aus dem vorgegebenen Zeitintervall 400 verschoben wurden, ist die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen 415418 im vorgegebenen Zeitintervall 400 auf vier reduziert.
  • Außer dem vorgegebenen Zeitintervall 400 ist in 5C ein weiteres Zeitintervall 406 markiert, gemäß dem die Reduzierung der Kraftstoffeinspritzungen vorgenommen wurde. Hierbei ist angenommen, dass die Zeitpunkte der ursprünglich im vorgegebenen Zeitintervall 400 gelegenen Kraftstoffeinspritzungen zur Einhaltung der Mindestpausenzeit 500 nach hinten verschoben, und alle außerhalb des weiteren Zeitintervalls 406 verschobenen Kraftstoffeinspritzungen 420 vollständig entfernt wurden. Auf diese Weise ist die Gesamtzahl der Kraftstoffeinspritzungen 411419 im Arbeitsspiel auf neun reduziert. In alternativen Ausführungsformen können z. B. auch alle außerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls 400 verschobenen Kraftstoffeinspritzungen wegfallen, oder ohne Wegfall von Kraftstoffeinspritzungen lediglich die Einspritzzeitpunkte verschoben werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors (100) für eine Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten: – Ermitteln (300) einer Anzahl von während eines vorgebbaren Zeitintervalls (400) durch den Kraftstoffinjektor (100) auszuführenden Kraftstoffeinspritzungen (415420); – Ermitteln (302) einer Injektortemperatur (180) am Kraftstoffinjektor (200); – Reduzieren (304) der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des vorgebbaren Zeitintervalls (400), basierend auf der Injektortemperatur (180); und – Ansteuern (306) des Kraftstoffinjektors (100), um die reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen (415418; 415, 417, 419) auszuführen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorgebbare Zeitintervall (400) ein Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffeinspritzungen (415420) nach einer Haupteinspritzung (413) des Arbeitsspiels erfolgende Nacheinspritzungen sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftstoffeinspritzungen (415420) wesentlich nicht zu einem Drehmoment der Brennkraftmaschine beitragen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (300) der Injektortemperatur basierend auf der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen (415420) erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Reduzieren (304) der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen weiterhin basierend auf einem Betriebsalter des Kraftstoffinjektors (100) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reduzieren (304) der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen einen Schritt des Ermittelns einer Maximalzahl der Kraftstoffeinspritzungen im vorgebbaren Zeitintervall (400) umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reduzieren (304) der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen einen Schritt des Ermittelns einer minimalen Pausenlänge (500) zwischen aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen umfasst.
  9. Computerprogrammprodukt mit Programmanweisungen, die auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind, zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn die Programmanweisungen auf einem Computer oder einer Steuervorrichtung (102) ausgeführt werden.
  10. Vorrichtung (102) zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors (100) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend: – einen Kraftstoffeinspritzungsermittler (104), welcher eine Anzahl von während eines vorgebbaren Zeitintervalls (400) durch den Kraftstoffinjektor auszuführenden Kraftstoffeinspritzungen (415420) ermittelt; – einen Injektortemperaturermittler (108), welcher eine Injektortemperatur (180) am Kraftstoffinjektor (100) ermittelt; – einen Einspritzungsreduzierer (106), welcher basierend auf der Injektortemperatur (180) die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen während des vorgebbaren Zeitintervalls (400) reduziert; und – eine Ansteuereinheit (159), welche den Kraftstoffinjektor (200) ansteuert, um die reduzierte Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen (415418; 415, 417, 419) auszuführen.
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