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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils,
ein Steuergerät zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils,
ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Bei
der Regeneration eines Diesel-Partikelfilters (DPF) wird die Abgastemperatur üblicherweise zunächst
so stark angehoben, dass der im DPF eingelagerte Ruß abzubrennen
beginnt. Hierfür wird eine Vielzahl von Maßnahmen
ergriffen, da die hierfür notwendigen hohen Abgastemperaturen
von 600°C bis 650°C nur im vollastnahen Betriebsbereich eines
Dieselmotors erreicht werden. Es sind neben Luftsystemeingriffen
durch Betätigung von Drosselklappe auch einspritzseitige
Maßnahmen vorgesehen, um den genannten Bereich für
die Abgastemperatur einzustellen und die Verbrennung zu stabilisieren,
bspw. durch Erhöhung der Anzahl der Einspritzungen, durch
Absetzen einer im Motor brennenden Nacheinspritzung, am Diesel-Oxidationskatalysator (DOC)
mit einer verbrennenden Nacheinspritzung, durch eine Spätverschiebung
der Haupteinspritzung und/oder durch Erhöhung des Raildrucks
in dem Kraftstoffeinspritzventil.
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Ein
Verfahren zur Überwachung eines piezoelektrischen Aktors
zur Steuerung eines Injektors ist aus der Druckschrift
DE 103 07 461 A1 bekannt.
Dabei wird eine Kennlinie des Aktors ermittelt und mit einer erwarteten
Kennlinie verglichen. Bei einer Abweichung der ermittelten Kennlinie
von der erwarteten Kennlinie wird ein Fehler des Injektors erkannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils,
das einen Piezo-Injektor-Koppler aufweist. Zur Umsetzung des Verfahrens
werden Betriebsbedingungen des Kraftstoffeinspritzventils überwacht.
Zur Einstellung einer zum Betrieb minimal erforderlichen Kraftstoffmenge ist
vorgesehen, dass innerhalb des Piezo-Injektor-Kopplers mindestens
ein Betriebsparameter des Kraftstoffeinspritzventils begrenzt wird.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil umfasst in der Regel einen Aktor und einen
Injektor-Körper sowie den Piezo-Injektor-Koppler zum Ausgleich
einer Längenänderung des Aktors und des Injektor-Körpers.
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Die
Kraftstoffmenge innerhalb des Piezo-Injektor-Kopplers kann bei einer
Variante des Verfahrens durch eine Überwachungsfunktion
eines Überwachungsmoduls überwacht werden. Außerdem kann
durch ein physikalisches Berechnungsmodell überprüft
werden, ob für den Piezo-Injektor-Koppler und somit auch
für das Einspritzventil kritische Betriebsbedingungen vorliegen.
Eine mögliche kritische Betriebsbedingung kann dazu führen,
dass in dem Piezo-Injektor-Koppler zu wenig Kraftstoff vorhanden ist
und somit ein sog. Leerlauf des Piezo-Injektor-Kopplers vorliegt.
Als Gegenmaßnahme kann als Betriebsparameter ein Druck, üblicherweise
der Raildruck des Kraftstoffs, innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils,
eine Einspritz- bzw. Ansteuerdauer innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils
und/oder eine Anzahl der Einspritzungen innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils
begrenzt und demnach limitiert oder eingeschränkt werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben
eines Kraftstoffeinspritzventils, das einen Piezo-Injektor-Koppler
aufweist. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, Betriebsbedingungen
des Kraftstoffeinspritzventils zu überwachen. Außerdem ist
das Steuergerät dazu ausgebildet, zur Einstellung einer
zum Betrieb minimal erforderlichen Kraftstoffmenge innerhalb des
Piezo-Injektor-Kopplers mindestens einen Betriebsparameter des Kraftstoffeinspritzventils
zu begrenzen.
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Das
Steuergerät umfasst typischerweise mindestens ein Überwachungsmodul,
das dazu ausgebildet ist, die Betriebsbedingungen zu überwachen,
und mindestens ein Kontrollmodul, das dazu ausgebildet ist, den
mindestens einen Betriebsparameter zu begrenzen. In Ausgestaltung
kann mindestens eine durch das er findungsgemäße
Verfahren realisierbare Funktion durch Ausführung einer
Software durch das Steuergerät umgesetzt werden.
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Die
Erfindung umfasst demnach u. a. mindestens eine Funktion, üblicherweise
eine Steuergerätefunktion, mit der das Leerlaufen des Piezo-Injektor-Kopplers
verhindert wird. Thermisch kritische Filtermaterialien, die in Dieselpartikelfiltern
zum Einsatz kommen, erzeugen typischerweise gestiegene Anforderungen
an das Einspritzsystem, wobei eine Anzahl der Einspritzungen und
eine Menge des eingespritzten Kraftstoffs zu berücksichtigen
ist. Mit Hilfe der Steuergerätefunktion können
Schäden am Injektor und exemplarisch am thermisch kritischen
Dieselpartikelfilter (DPF) verhindert werden. Mit der Steuergerätefunktion
können Betriebsbedingungen verhindert werden, die ansonsten
zu einem Leerlaufen des Piezo-Injektor-Kopplers führen.
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Aufgrund
der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen des Aktors und Injektorkörpers
eines Piezo-Injektors ist der Piezo-Injektor-Koppler zum Ausgleich
derartiger Ausdehnungen, wie bspw. Längenänderungen,
vorgesehen. Zudem kann mit dem Piezo-Injektor-Koppler eine hydraulische
Kraft- und/oder Wegübersetzung durchgeführt werden,
so dass es möglich ist, kleinere Aktoren zu bauen. Allerdings
strömt bei jeder Ansteuerung ein Teil des Kraftstoffs aus
dem Piezo-Injektor-Koppler. In Ansteuerpausen wird der Piezo-Injektor-Koppler
wieder durch einen Injektor-Rücklauf mit Kraftstoff gefüllt.
Die Menge an Kraftstoff innerhalb des Piezo-Injektor-Kopplers ist
umso geringer, je höher die Drehzahl, je länger
die Ansteuerdauern, je höher die Anzahl der Ansteuerungen
und/oder je höher der Druck ist, so dass bei Erhöhung
mindestens eines der genannten Betriebsparameter mehr Kraftstoff
aus dem Koppler gedrückt wird. Ist das Polster bzw. die
Reserve an Kraftstoff aufgebraucht, kann das Einspritz- bzw. Schaltventil
durch den Aktor nicht mehr geöffnet werden.
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Ist
der Piezo-Injektor-Koppler entleert, bleiben weitere Einspritzungen
aus. Mit der im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Funktion können
diese kritischen Betriebsbedingungen verhindert werden. Mit der
Funktion können relevante Betriebsparameter, wie bspw.
Raildruck, Anzahl der Einspritzungen usw., durch kontrollierenden
Eingriff modifiziert oder angepasst werden. Falls sich für
den Injektor bzw. das Kraftstoffeinspritzventil während
des Betriebs kritische Betriebsbedingungen einstellen, werden diese kritischen
Betriebsbedingungen durch das physikalische Modell erkannt. Folglich
ist es möglich, dass Gegenmaßnahmen ergriffen
werden. Diese Gegenmaßnahmen umfassen eine Reduzierung
von mindestens einem Betriebsparameter, so dass z. B. eine Limitierung
des Raildrucks und/oder eine Limitierung der Einspritzungen erfolgen
kann. Die Funktion kann für den jeweiligen Injektor appliziert
bzw. angewandt werden. Die beschriebene Funktion bzw. Funktionalität
kann in Ausgestaltung der Erfindung als Steuergerätefunktion
umgesetzt werden. In dieser Ausgestaltung kann die Funktion bspw.
in ”ASCET” realisiert werden. Bei ”ASCET” (Advanced
Simulation and Control Engineering Tool) handelt es sich um ein
Produkt der Firma ETAS, das üblicherweise für
die modellbasierte Entwicklung eingebetteter Automobilsoftware genutzt
wird. Die Funktion kann auch als Steuergeräte-Software
realisiert werden.
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Ein
Leerlauf des Piezo-Injektor-Kopplers kann zwar prinzipiell applikativ
verhindert werden, allerdings kann es im dynamischen Betrieb, z.
B. durch Reglereingriffe, zu Betriebszuständen kommen,
die zuvor nicht einzeln abgesichert wurden bzw. nicht abgesichert
werden können. Mit der Erfindung kann eine über
die elektronische Dieselkontrolle (electronic diesel control, EDC)
realisierte Funktion und demnach Abfanglösung zur Behebung
der kritischen Betriebsbedingungen bereitgestellt werden.
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Mit
der im Rahmen des Verfahrens vorgesehenen Kontrolle und somit Steuerung
und/oder Regelung des mindestens einen Betriebsparameters, wobei
eine Begrenzung oder Einschränkung des mindestens einen
Betriebsparameters vorgesehen ist, kann eine Regeneration eines
Diesel-Partikelfilters kontrolliert werden. Hierbei wird der mindestens eine
Betriebsparameter bei Bedarf begrenzt bzw. eingeschränkt,
so dass eine Funktion des Kraftstoffeinspritzventils weiterhin aufrechterhalten
wird.
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Das
beschriebene Steuergerät ist dazu ausgebildet, sämtliche
Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei
können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen
Komponenten des Steuergeräts durchgeführt werden.
Weiterhin können Funktionen des Steuergeräts oder
Funktionen von einzelnen Komponenten des Steuergeräts als
Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist
es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen
einzelner Komponenten des Steuergeräts oder des Steuergeräts
realisiert werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn
das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen
Steuergerät, ausgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind,
ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen
Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen
Steuergerät, ausgeführt wird.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
in schematischer Darstellung zwei Diagramme zur Umsetzung einer
ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Steuergeräts sowie
eine Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventils.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Die
Figuren werden zusammenhängend und übergreifend
beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
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Das
in 1 schematisch dargestellte Diagramm zur Umsetzung
einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens und daher einer Funktionalität bzw. Steuergerätefunktion
eines Steuergeräts, das zur Umsetzung des Verfahrens ausgebildet
ist, umfasst mehrere Schritte.
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Dabei
wird mit einem ersten Schritt eine Überwachungsfunktion 2 aktiviert.
Dies bedeutet, dass durch ein physikalisches Rechnungsmodell 8 überprüft
wird, ob kritische Betriebsbedingungen vorherrschen die eine ausreichende
Menge an Kraftstoff im Piezo-Injektor-Koppler eines Kraftstoffeinspritzventils
gefährden. Weiterhin wird ein Statusbit gesetzt. Ist dies
nicht der Fall – ”nein” 4, wird
die Überwachungsfunktion erneut durchgeführt.
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Ist
dies der Fall ”ja” 6, erfolgt eine Aktivierung 10 einer
Begrenzung mindestens eines Betriebsparameters des Kraftstoffeinspritzventils.
Bei diesem mindestens einen Betriebsparameter handelt es sich bspw.
um einen Raildruck des Kraftstoffeinspritzventils sowie weitere
Parameter, die quantitative Aspekte von Einspritzungen von Kraftstoff,
die durch das Kraftstoffeinspritzventil durchgeführt werden,
betreffen. Derartige Parameter umfassen bspw. eine Anzahl von Einspritzungen,
eine Dauer von Einspritzungen usw.
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In
einem weiteren Schritt wird ein physikalisches Berechnungsmodel 12 umgesetzt.
Dieses physikalische Berechnungsmodel 12 ist dazu ausgebildet,
unkritische und folglich auch kritische Betriebsbedingungen zu erkennen.
Außerdem ist vorgesehen, dass das Statusbit zurückgesetzt
wird. Falls kritische Betriebsbedingungen erkannt werden ”nein” 4,
wird das Verfahren durch Aktivierung 10 der Begrenzung
des mindestens einen Betriebsparameters fortgesetzt. Sind jedoch
keine kritischen Betriebsbedingungen vorhanden ”ja” 6,
erfolgt eine Deaktivierung 14 der Begrenzung des mindestens
einen Betriebsparameters.
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Mit
dem Verfahren können bereits vor einem möglichen
Leerlauf Bedingungen, die zu einem solchen führen, verhindert
werden.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung ein Kraftstoffeinspritzventil 90,
das einen Aktor 92 und einen Injektorkörper 94 umfasst.
Außerdem weist dieses Kraftstoffeinspritzventil einen Piezo-Injektor-Koppler 96 auf,
der dazu ausgebildet ist, eine Längenänderung
des Aktors 92 und des Injektor-Körpers 94 bei
Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 90 auszugleichen.
Außerdem zeigt 2 in schematischer Darstellung
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Steuergeräts 98, das zum Kontrollieren und somit
zum Steuern und/oder Regeln des Kraftstoffeinspritzventils 90 ausgebildet
ist. Dabei umfasst dieses Steuergerät 98 ein Überwachungsmodul 100 sowie
ein Kontrollmodul 102. Das Überwachungsmodul 100 ist
dazu ausgebildet, Betriebsbedingungen des Einspritzventils 90 zu überwachen. Das
Steuergerät 98 ist weiterhin dazu ausgebildet, das
Kraftstoffeinspritzventil 90 derart zu kontrollieren, dass
innerhalb des Piezo-Injektor-Kopplers eine zum Betrieb minimal erforderliche
Kraftstoffmenge vorhanden ist. Hierzu wird durch das Kontrollmodul 102 mindestens
ein Betriebsparameter des Kraftstoffeinspritzventil 90 begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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