DE102011005773A1 - Injection valve controlling method for measuring fuel utilized for internal combustion engine of motor vehicle, involves determining operating variable, and controlling injection valve by taking operating variable into account - Google Patents

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Abstract

The method involves providing a mechanical vibration sensor (14), and detecting a signal of the vibration sensor. An operating variable of an injection valve (9) is determined based on the signal of the vibration sensor. The injection valve is controlled by taking the operating variable into account. An evaluation window is provided for evaluating the signal from the sensor. A sampling rate of the sensor within the window is set higher than outside of the window. A control signal is detected for opening the injection valve. An independent claim is also included for a control device for a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Zustandsgröße eines Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine mit einem Körperschallsensor.The invention relates to a method and a device for controlling at least one state variable of an injection valve for an internal combustion engine with a structure-borne sound sensor.

Im Bestreben den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen bei Kraftfahrzeugen weiter zu reduzieren, gewinnt die Kraftstoffdirekteinspritzung zunehmend an Bedeutung. Im Vergleich zur Saugrohreinspritzung erlaubt die Einspritzung des Kraftstoffs unmittelbar in den Brennraum eine deutlich bessere Beeinflussung des Verbrennungsverlaufs sowie den Einsatz moderner Brennverfahren. Die Kraftstoffdirekteinspritzung stellt jedoch hohe Anforderung an die Einspritzventile. Abgesehen von einer großen mechanischen und chemischen Widerstandsfähigkeit müssen die Einspritzventile in der Lage sein, auch sehr geringe Kraftstoffmengen mit hoher Präzision zu dosieren. Dadurch sind die Anforderungen an den Aktuator des Einspritzventils entsprechend sehr hoch. In Serienfahrzeugen sind aktuell zwei Typen von Einspritzventilen im Einsatz. Dies sind Einspritzventile mit elektromagnetischem Aktuator und solche mit piezoelektrischem Aktuator. Elektromagnetische Einspritzventile sind aufgrund ihrer Robustheit und des geringen Preises attraktiv, jedoch treten bei der Zuführung sehr kleiner Kraftstoffmengen Probleme hinsichtlich der Dosiergenauigkeit auf. Diese Ungenauigkeiten sind meist auf fertigungstechnische Toleranz zurückzuführen. Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern kann dies zu Ungleichmäßigkeiten hinsichtlich der in den jeweiligen Brennraum zugeführten Kraftstoffmengen führen, was sich auf das produzierte Drehmoment und die Abgaszusammensetzung negativ auswirkt.In an effort to further reduce fuel consumption and pollutant emissions in motor vehicles, direct fuel injection is becoming increasingly important. Compared to the intake manifold injection, the injection of fuel directly into the combustion chamber allows a significantly better influence on the combustion process and the use of modern combustion processes. However, direct fuel injection places high demands on the injection valves. Apart from a high mechanical and chemical resistance, the injectors must be able to meter even very small amounts of fuel with high precision. As a result, the demands on the actuator of the injection valve are correspondingly very high. In production vehicles, two types of injection valves are currently in use. These are injectors with electromagnetic actuator and those with piezoelectric actuator. Electromagnetic injectors are attractive because of their ruggedness and low price, but there are metering accuracy issues with delivering very small amounts of fuel. These inaccuracies are usually due to manufacturing tolerance. In multi-cylinder engines, this can lead to non-uniformities in the quantities of fuel supplied into the respective combustion chamber, which has a negative effect on the torque produced and the exhaust gas composition.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils zum Zumessen von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine mit einem Körperschallsensor, insbesondere eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bereitzustellen, mittels denen die Dosiergenauigkeit verbessert werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a method and an apparatus for controlling an injection valve for metering fuel for an internal combustion engine with a structure-borne sound sensor, in particular a direct fuel injection engine, by means of which the metering accuracy can be improved.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by the method and apparatus according to the independent claims. Advantageous embodiments of the inventions are described in the dependent claims.

Das Verfahren zum Steuern eines Einspritzventils zum Zumessen von Kraftstoff gemäß dem Anspruch 1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem Körperschallsensor, insbesondere auf eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung. Gemäß dem Verfahren wird ein Signal des Körperschallsensors erfasst. Basierend auf dem Signal des Körperschallsensors wird zumindest eine Betriebsgröße des Einspritzventils ermittelt. Das Einspritzventil wird dann unter Berücksichtigung der zumindest einen Betriebsgröße gesteuert oder geregelt.The method for controlling an injection valve for metering fuel according to claim 1 relates to an internal combustion engine with a structure-borne sound sensor, in particular to a direct fuel injection internal combustion engine. According to the method, a signal of the structure-borne sound sensor is detected. Based on the signal of the structure-borne sound sensor, at least one operating variable of the injection valve is determined. The injection valve is then controlled or regulated taking into account the at least one operating variable.

Körperschallsensoren reagieren sehr empfindlich auf Festkörperschwingungen. In Sinne der Erfindung ist unter einem Körperschallsensor jede Art von Sensor zu verstehen, der geeignet ist, Körperschall zu erfassen und in seinem Ausgangssignal (meist in Form eines Spannungssignals) sichtbar zu machen. Vorzugsweise handelt es sich um piezoelektrische Sensoren. Die Sensibilität moderner Körperschallsensoren geht soweit, dass selbst sehr schwache Vibrationen, welche beispielsweise durch die Bewegungen der Ventilnadel von Einspritzventilen verursacht sind, im Ausgangssignal des Körperschallsensors erkennbar sind. Der Aufprall der Ventilnadel am Anschlag beim vollständigen Öffnen des Einspritzventils erzeugt eine Erschütterung, welche sich als Festkörperschwingung im Motorblock oder Zylinderkopf ausbreitet. Diese Festkörperschwingung ist im Ausgangssignal des Körperschallsensors erkennbar. Gleiches gilt für Vibrationen, die durch den Aufprall der Ventilnadel am Ventilsitz beim vollständigen Schließen des Einspritzventils erzeugt werden. Dem Ausgangssignal des Körperschallsensors können daher Informationen entnommen werden, welche Rückschlüsse auf Betriebsgrößen des Einspritzventils ermöglichen. Toleranzen im Betriebsverhalten verschiedener Einspritzventile können dadurch erkannt und ausgeglichen werden. Insbesondere bei sehr kleinen zuzuführenden Kraftstoffmengen führt dies zu einer deutlichen Verminderung der Streuung der zugeführten Kraftstoffmengen bei unterschiedlichen Einspritzventilen. Auf diese Weise kann auch die tatsächlich zugeführte Kraftstoffmenge wesentlich genauer dosiert werden.Structure-borne noise sensors are very sensitive to solid state vibrations. For the purposes of the invention, a structure-borne sound sensor is understood to be any type of sensor which is suitable for detecting structure-borne noise and making it visible in its output signal (usually in the form of a voltage signal). Preferably, these are piezoelectric sensors. The sensitivity of modern structure-borne sound sensors goes so far that even very weak vibrations, which are caused for example by the movements of the valve needle of injection valves, are recognizable in the output signal of the structure-borne noise sensor. The impact of the valve needle on the stop when fully opened the injector generates a shock, which propagates as a solid state vibration in the engine block or cylinder head. This solid state oscillation can be seen in the output signal of the structure-borne sound sensor. The same applies to vibrations that are generated by the impact of the valve needle on the valve seat when the injector is fully closed. Therefore, information can be taken from the output signal of the structure-borne sound sensor which makes it possible to draw conclusions about operating variables of the injection valve. Tolerances in the operating behavior of different injectors can be recognized and compensated. In particular, with very small amounts of fuel to be supplied, this leads to a significant reduction in the dispersion of the supplied fuel quantities at different injection valves. In this way, the actual amount of fuel supplied can be dosed much more accurately.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird für die zumindest eine Betriebsgröße ein Auswertungszeitfenster für das Signal des Körperschallsensors vorgegeben. Zur Ermittlung der zumindest einen Betriebsgröße wird das Signal des Körperschallsensors innerhalb des eines vorgegebenen Auswertungsfensters herangezogen.In one embodiment of the method according to claim 2, an evaluation time window for the signal of the structure-borne sound sensor is specified for the at least one operating variable. To determine the at least one operating variable, the signal of the structure-borne sound sensor is used within the one of a predetermined evaluation window.

Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird das Signal des Körperschallsensors nur innerhalb der Auswertungsfenster herangezogen. Vorzugsweise ist das Auswertungsfenster zeitlich so vorgegeben, dass Ereignisse, wie das Öffnen und/oder Schließen des Einspritzventils, in das Auswertungsfester fallen. Für die Bestimmung der Betriebsgröße des Einspritzventils werden nur die Signale des Körperschallsensors innerhalb des Auswertungsfensters herangezogen. Auf diese Weise werden andere Störgrößen, welche außerhalb des Auswertungsfensters auf den Körperschallsensor einwirken, nicht berücksichtig. Dadurch werden die Genauigkeit des Verfahrens verbessert, Rechenzeit und Speicherbedarf gespart.In this embodiment of the method, the signal of the structure-borne sound sensor is used only within the evaluation window. The evaluation window is preferably predetermined in time such that events, such as the opening and / or closing of the injection valve, fall into the evaluator. For the determination of the operating variable of the injection valve, only the signals of the structure-borne sound sensor within the evaluation window are used. In this way, other disturbance variables which act on the structure-borne noise sensor outside the evaluation window are not taken into account. This will increase the accuracy of the Process improved, computing time and storage requirements saved.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 werden mehrere Betriebsgrößen des Einspritzventils ermittelt und für jede Betriebsgröße ein Auswertungsfenster für das Ausgangssignal des Körperschallsensors vorgegeben und fest zugeordnet. Zur Ermittlung der jeweiligen Betriebsgröße wird das Signal des Körperschallsensors innerhalb des jeweils zugeordneten Auswertungsfensters herangezogen.In one embodiment of the method according to claim 3, a plurality of operating variables of the injection valve are determined and predetermined for each operating variable an evaluation window for the output signal of the structure-borne sound sensor and permanently assigned. To determine the respective operating variable, the signal of the structure-borne sound sensor is used within the respective associated evaluation window.

Durch die Vorgabe und eindeutige Zuordnung von Auswertungsfenstern des Signals des Körperschallsensors für jede zu ermittelnde Betriebsgröße kann die Genauigkeit der Bestimmung einer jeden Betriebsgröße verbessert werden. Störungen und Fremdeinflüsse auf das Signal des Körperschallsensors außerhalb dieser Auswertungsfenster werden jeweils nicht berücksichtigt.By specifying and clearly assigning evaluation windows of the signal of the structure-borne sound sensor for each operating variable to be determined, the accuracy of the determination of each operating variable can be improved. Disturbances and external influences on the signal of the structure-borne sound sensor outside of these evaluation windows are not taken into account.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 wird eine Abtastrate des Körperschallsensors innerhalb des zumindest einen Auswertungsfensters höher eingestellt als außerhalb des zumindest einen Auswertungsfensters.In one embodiment of the method according to claim 4, a sampling rate of the structure-borne sound sensor is set higher within the at least one evaluation window than outside the at least one evaluation window.

Auf diese Weise wird die Genauigkeit bei der Bestimmung der mindestens einen Betriebsgröße weiter verbessert.In this way, the accuracy in determining the at least one operating variable is further improved.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 wird ein Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils erfasst. Ein vollständiges Öffnen des Einspritzventils wird erkannt, falls das Ausgangssignal des Körperschallsensors nach Erfassen des Steuersignals einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.In one embodiment of the method according to claim 5, a control signal for opening the injection valve is detected. A complete opening of the injection valve is detected if the output signal of the structure-borne sound sensor after detection of the control signal exceeds a predetermined threshold.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 wird basierend auf dem Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils und dem Moment des vollständigen Öffnens des Einspritzventils die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmt.In one embodiment of the method according to claim 6, the opening duration of the injection valve is determined based on the control signal for opening the injection valve and the moment of complete opening of the injection valve.

Unter der Öffnungsdauer des Einspritzventils ist vorteilhafterweise die Dauer zu verstehen, welche von der Generierung oder Übermittlung des Steuersignals zum Öffnen des Einspritzventils bis zum vollständigen Öffnen des Einspritzventils vergeht.The duration of opening of the injection valve is advantageously to be understood as the duration which elapses from the generation or transmission of the control signal for opening the injection valve until the injection valve is completely opened.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 wird ein Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils erfasst. Ein vollständiges Schließen des Einspritzventils wird erkannt, falls das Signal des Körperschallsensors nach Erfassen des Steuersignals zum Schließen einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.In one embodiment of the method according to claim 7, a control signal for closing the injection valve is detected. A complete closing of the injection valve is detected if the signal of the structure-borne sound sensor after detection of the control signal for closing exceeds a predetermined threshold.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 8 wird basierend auf dem Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils und dem Moment des vollständigen Schließens des Einspritzventils eine Schließdauer des Einspritzventils bestimmt.In one embodiment of the method according to claim 8, a closing duration of the injection valve is determined based on the control signal for closing the injection valve and the moment of complete closure of the injection valve.

Unter der Schließdauer des Einspritzventils ist vorteilhafterweise die Dauer zu verstehen, welche von der Generierung bzw. Übermittlung des Steuersignals zum Schließen des Einspritzventils bis zum vollständigen Schließen des Einspritzventils vergeht.The closing duration of the injection valve is advantageously understood to be the duration which elapses from the generation or transmission of the control signal for closing the injection valve until the injection valve is completely closed.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 9 wird ein Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils erfasst. Basierend auf dem Steuersignal und dem Moment des vollständigen Schließens des Einspritzventils wird eine Einspritzdauer ermittelt.In one embodiment of the method according to claim 9, a control signal for opening the injection valve is detected. Based on the control signal and the moment of complete closure of the injection valve, an injection duration is determined.

Unter der Einspritzdauer ist vorteilhafterweise die Dauer zu verstehen, welche zwischen der Generierung bzw. Übermittlung des Steuersignals zum Öffnen des Einspritzventils und dem vollständigen Schließen des Einspritzventils zu verstehen. Während dieser Dauer wird Kraftstoff in den Brennraum zugeführt.The duration of injection is advantageously understood to be the duration which is to be understood between the generation or transmission of the control signal for opening the injection valve and the complete closing of the injection valve. During this period, fuel is supplied to the combustion chamber.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 10 wird ein Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils erfasst. Basierend auf diesem Steuersignal und dem Moment des vollständigen Öffnens des Einspritzventils wird eine Zeitdauer des vollständig geöffneten Einspritzventils ermittelt.In one embodiment of the method according to claim 10, a control signal for closing the injection valve is detected. Based on this control signal and the moment of full opening of the injection valve, a time duration of the fully opened injection valve is determined.

Diese Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 5 bis 10 machen deutlich, wie basierend auf dem Ausgangssignal des Körperschallsensors und Steuersignalen für das Einspritzventil wichtige Betriebsgrößen des Einspritzventils ermittelt werden können, welche einen wesentlichen Einfluss auf die in den Brennraum zugeführte Kraftstoffmenge haben. Dadurch kann die Steuerung des jeweiligen Einspritzventils und damit die Dosierung der zugeführten Kraftstoffmenge exakter erfolgen.These embodiments according to claims 5 to 10 make it clear how important operating variables of the injection valve can be determined based on the output signal of the structure-borne sound sensor and control signals for the injection valve, which have a significant influence on the amount of fuel supplied into the combustion chamber. As a result, the control of the respective injection valve and thus the metering of the supplied amount of fuel can be carried out more accurately.

Eine Steuervorrichtung gemäß dem Anspruch 11 für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, welche einen Körperschallsensor aufweist, ist mit dem Körperschallsensor elektrisch verbunden, um dessen Ausgangssignal zu empfangen. Die Steuervorrichtung ist derart ausgebildet und mit Mitteln versehen, dass sie das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführen kann.A control device according to claim 11 for a motor vehicle with an internal combustion engine, which has a structure-borne noise sensor, is electrically connected to the structure-borne sound sensor in order to receive its output signal. The control device is designed and provided with means so that it can carry out the method according to one of claims 1 to 10.

Die Steuervorrichtung kann einen Speicher aufweisen, in dem Programmabläufe (Steuerfunktionen) zur Steuerung des Einspritzventils und anderer Komponenten der Brennkraftmaschine in Form von Software implementiert sind. Die Steuervorrichtung kann ferner einen Mikroprozessor aufweisen, welcher ausgebildet ist, diese Steuerungsprogramme auszuführen, Steuersignale zu generieren und zu übermitteln. Die Steuerprogramme sind entsprechend dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 ausgestaltet. Bezüglich der sich durch diese Steuervorrichtung ergebenen Vorteile wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 10 verwiesen, welche hier analog gelten.The control device may have a memory in which program sequences (control functions) for controlling the injection valve and other components of the internal combustion engine are implemented in the form of software. The control device may further comprise a microprocessor, which is designed, these Execute control programs, generate control signals and transmit. The control programs are configured according to the method according to claims 1 to 10. With respect to the advantages resulting from this control device, reference is made to the statements on claims 1 to 10, which apply analogously here.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the attached figures. In the figures are:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine; 1 a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine;

2 eine schematische Darstellung des Signals eines Brennraumdrucksensors über dem Kurbelwellenwinkel; 2 a schematic representation of the signal of a combustion chamber pressure sensor over the crankshaft angle;

3 ein Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens in Form eines Ablaufdiagramms. 3 an embodiment of a control method in the form of a flowchart.

In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Darstellung stark vereinfacht ausgeführt.In 1 is an internal combustion engine 1 shown schematically. For the sake of clarity, the representation is made much simpler.

Die Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 40, in dem stromabwärts einer Ansaugöffnung 4 zum Ansaugen von Frischluft ein Luftmassensensor 5, eine Drosselklappe 6, sowie ein Saugrohr 7 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt 40 mündet in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 30. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über den Ansaugtrakt 40 in den Brennraum 30 eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Öffnen und Schließen eines Einlassventils 8 gesteuert wird.The internal combustion engine 1 includes at least one cylinder 2 and one in the cylinder 2 reciprocating pistons 3 , The internal combustion engine 1 further comprises an intake tract 40 in which downstream of a suction port 4 for sucking in fresh air, an air mass sensor 5 , a throttle 6 , as well as a suction tube 7 are arranged. The intake tract 40 flows in one through the cylinder 2 and the piston 3 limited combustion chamber 30 , The fresh air needed for combustion is supplied via the intake system 40 in the combustion chamber 30 initiated, the fresh air supply by opening and closing an inlet valve 8th is controlled.

Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, wobei der für die Verbrennung nötige Kraftstoff über ein Einspritzventil 9 (elektromagnetisch oder piezoelektrisch) unmittelbar in den Brennraum 30 eingespritzt wird. Das Einspritzventil 9 ist beispielsweise am Zylinderkopf (nichtdargestellt) der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Zur Auslösung der Verbrennung dient eine ebenfalls in dem Brennraum 30 ragende Zündkerze 10. Die Verbrennungsabgase werden über ein Auslassventil 11 in einen Abgastrakt 16 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines Abgaskatalysators 12 gereinigt. Im Abgastrakt ist ferner ein Lambda-Sensor 41 zur Erfassung des Sauerstoffanteils des Abgases angeordnet.In the internal combustion engine shown here 1 it is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, wherein the fuel required for combustion via an injection valve 9 (electromagnetically or piezoelectrically) directly into the combustion chamber 30 is injected. The injection valve 9 is, for example, on the cylinder head (not shown) of the internal combustion engine 1 attached. To initiate the combustion one also serves in the combustion chamber 30 protruding spark plug 10 , The combustion exhaust gases are via an exhaust valve 11 in an exhaust tract 16 the internal combustion engine 1 discharged and by means of a catalytic converter 12 cleaned. In the exhaust system is also a lambda sensor 41 arranged to detect the oxygen content of the exhaust gas.

Die Kraftübertragung an einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt ferner über einen integrierten Kurbelwellensensor 15 zur Erfassung der Position und Drehzahl der Kurbelwelle 13 und zumindest einen Körperschallsensor 14, vorteilhafterweise einen Körperschallsensor 14 für jeden Zylinder 2. Im Ausführungsbeispiels ist der Körperschallsensor 14 als piezo-elektrischer Brennraumdrucksensor 14, welcher vorteilhafterweise in unmittelbarer Nähe zum jeweiligen Einspritzventil 9 am Zylinderkopf (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Vibrationen, Erschütterungen oder Schwingungen, welche durch das Einspritzventil 9 verursacht werden (z. B. Aufschlagen der Ventilnadel am Ventilsitz oder an einem anderen Anschlag) werden als Festkörperschwingung von dem Einspritzventil 9 über den Zylinderkopf zum Brennraumdrucksensor 14 übertragen, von diesem erfasst und im Ausgangssignal angezeigt. Es kann sich jedoch auch um einen sonstigen Körperschallsensor handeln, welcher derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er die durch das Einspritzventil 9 verursachte Festkörperschwingungen in der Brennkraftmaschine 1 (beispielsweise im Motorblock oder im Zylinderkopf) erfassen um im Ausgangssignal darstellen kann.The power transmission to a drive train of the motor vehicle (not shown) via one with the piston 3 coupled crankshaft 13 , The internal combustion engine 1 also has an integrated crankshaft sensor 15 for detecting the position and speed of the crankshaft 13 and at least one structure-borne sound sensor 14 , Advantageously, a structure-borne sound sensor 14 for every cylinder 2 , In the embodiment, the structure-borne sound sensor 14 as a piezoelectric combustion chamber pressure sensor 14 which advantageously in the immediate vicinity of the respective injection valve 9 on the cylinder head (not shown) of the internal combustion engine is arranged. Vibrations, shocks or vibrations caused by the injection valve 9 caused (eg, strike the valve needle on the valve seat or another stop) are called solid state vibration of the injection valve 9 over the cylinder head to the combustion chamber pressure sensor 14 transmitted, detected by this and displayed in the output signal. However, it may also be another structure-borne sound sensor, which is designed and arranged such that it passes through the injection valve 9 caused solid state vibrations in the internal combustion engine 1 (For example, in the engine block or in the cylinder head) capture order in the output signal can.

Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über ein Kraftstoffversorgungssystem, welches einen Kraftstofftank 17 sowie eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 18 aufweist. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 18 über eine Versorgungsleitung 19 einem Druckspeicher 20 zugeführt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 19 sind ferner ein Kraftstofffilter 21 und eine Hochdruckpumpe 22 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 18 mit relativ niedrigem Druck (ca. 3–5 bar) geförderten Kraftstoff dem Druckspeicher 20 mit hohem Druck zuzuführen (ca. 150–200 bar).The internal combustion engine 1 has a fuel supply system, which has a fuel tank 17 and a fuel pump disposed therein 18 having. The fuel is using the fuel pump 18 via a supply line 19 a pressure accumulator 20 fed. This is a common accumulator 20 , from which the injection valves 9 for several cylinders 2 be supplied with pressurized fuel. In the supply line 19 are also a fuel filter 21 and a high pressure pump 22 arranged. The high pressure pump 22 Serves through the fuel pump 18 with relatively low pressure (about 3-5 bar) pumped fuel the pressure accumulator 20 at high pressure (about 150-200 bar).

Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen (in 1 durch Pfeile dargestellt) mit allen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. In der Steuervorrichtung 26 sind kennfeldbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5) softwaremäßig implementiert. Beispielsweise ist in der Steuervorrichtung 26 ein Drehmomentenmodell softwaremäßig implementiert, mittels dem das von der Brennkraftmaschine produzierte Drehmoment oder der Drehmomentwunsch des Kraftfahrzeugführers modellbasiert berechnet werden. Basierend auf den Messwerten der Sensoren und den kennfeldbasierten Motorsteuerungsfunktionen werden Steuersignale an die Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 und des Kraftstoffversorgungssystems ausgesandt. Konkret ist die Steuervorrichtung 26 über Daten- und Signalleitungen mit der Kraftstoffpumpe 18, dem Luftmassensensor 5, der Drosselklappe 6, der Zündkerze 10, den Einspritzventilen 9, dem Körperschallsensor 14, dem Kurbelwellensensor 15 und dem Lambda-Sensor 41 gekoppelt.The internal combustion engine 1 is a control device 26 assigned, which via signal and data lines (in 1 represented by arrows) with all actuators and sensors of the internal combustion engine 1 connected is. In the control device 26 Map-based engine control functions (KF1 to KF5) are implemented by software. For example, in the control device 26 a torque model implemented by software, by means of which the torque produced by the internal combustion engine or the torque request of the motor vehicle driver are calculated model-based. Based on the measured values of the sensors and the map-based engine control functions, control signals are sent to the actuators of the internal combustion engine 1 and the fuel supply system. Specifically, that is control device 26 via data and signal lines with the fuel pump 18 , the air mass sensor 5 , the throttle 6 , the spark plug 10 , the injectors 9 , the structure-borne sound sensor 14 , the crankshaft sensor 15 and the lambda sensor 41 coupled.

Die Steuervorrichtung 26 ist ausgebildet, Steuersignale zum Öffnen und Schließen des Einspritzventils 9 zu generieren. Die Steuersignale werden an die elektromagnetischen oder piezoelektrischen Aktuatoren der Einspritzventile 9 über die entsprechenden Signalleitungen (in 1 durch Pfeile gekennzeichnet) übermittelt. Die Steuervorrichtung 26 ist ferner dazu ausgebildet, die Ausgangssignale der Brennraumdrucksensoren 14 aller Zylinder 2 zu erfassen, auszuwerten und daraus Betriebsgrößen des Einspritzventils 9 zu ermitteln.The control device 26 is formed, control signals for opening and closing the injection valve 9 to generate. The control signals are applied to the electromagnetic or piezoelectric actuators of the injectors 9 via the corresponding signal lines (in 1 indicated by arrows). The control device 26 is further adapted to the output signals of the combustion chamber pressure sensors 14 all cylinders 2 to detect and evaluate and from this operating variables of the injection valve 9 to investigate.

In 2 ist der Verlauf des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 schematisch dargestellt. Dabei ist auf der Ordinate des Diagramms das Ausgangssignal des Brennraumdrucksensors 14 als Spannung (Einheit Volt) und auf der Abszisse der Kurbelwellenwinkel (Einheit Grad Kurbelwellenwinkel °KW) dargestellt. Der überstrichene Kurbelwellenwinkel kann bei Kenntnis der aktuellen Drehzahl der Kurbelwelle 13 auch in eine Zeit umgerechnet werden. Der von dem Brennraumdrucksensor 14 ausgegebene Spannungswert ist grundsätzlich ein Maß für die Druckänderung im Brennraum 30. Wie weiter oben bereits erläutert, ist jedoch auch der vom Einspritzventil 9 verursachte Körperschall im Ausgangssignal des Brennraumdrucksensors 14 als Störsignal erkennbar.In 2 is the course of the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 shown schematically. Here, on the ordinate of the diagram, the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 shown as voltage (unit volts) and on the abscissa of the crankshaft angle (unit degrees crankshaft angle ° KW). The swept crankshaft angle may be at knowledge of the current speed of the crankshaft 13 also be converted into a time. The of the combustion chamber pressure sensor 14 output voltage is basically a measure of the pressure change in the combustion chamber 30 , As already explained above, however, is also the injection valve 9 caused structure-borne noise in the output of the combustion chamber pressure sensor 14 recognizable as interference signal.

Auf der Abszisse sind vier Ereignisse t1, t2, t3, t4 hervorgehoben.On the abscissa four events t1, t2, t3, t4 are highlighted.

Das Ereignis bei dem Kurbelwellenwinkel t1 kennzeichnet den Beginn der Steuerung des Einspritzventils 9 zum Öffnen. Dieses elektrische Steuersignal wird durch die in der Steuervorrichtung 26 implementierten Steuerfunktionen generiert und von der Steuervorrichtung 26 über die entsprechende Signalleitung an den elektromagnetischen Aktuator (nicht dargestellt) des Einspritzventils 9 übermittelt. Das Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils 9 hat eine Beaufschlagung des Aktuators des Einspritzventils 9 mit Strom zu Folge, sodass sich die Ventilnadel (nicht dargestellt) aus dem Ventilsitz hebt uns sich in Richtung des Anschlags bewegt.The event at the crankshaft angle t1 indicates the beginning of the control of the injection valve 9 to open. This electrical control signal is by the in the control device 26 implemented control functions and generated by the control device 26 via the corresponding signal line to the electromagnetic actuator (not shown) of the injection valve 9 transmitted. The control signal for opening the injection valve 9 has an actuation of the actuator of the injection valve 9 with power to follow, so that the valve needle (not shown) from the valve seat lifts us in the direction of the stop moves.

Falls das Einspritzventil vollständig geöffnet wird, ist zum Kurbelwellenwinkel t2 eine deutliche Zunahme der Amplitude des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 erkennbar. Es folgen weitere stärkere Ausschläge des Ausgangssignals, welche nach einer gewissen Zeit jedoch wieder abklingen. Die Ausschläge im Ausgangssignal weisen auf Festkörperschwingungen in der Brennkraftmaschine 1 hin, welche durch den Aufprall der Ventilnadel (nicht dargestellt) des Einspritzventils 9 am Anschlag (nicht dargestellt) verursacht werden. Der Beginn dieser Festkörperschwingungen kann daher als der Moment des vollständigen Öffnens des Einspritzventils 9 gewertet werden. Falls das Einspritzventil 9 nicht vollständig geöffnet wird, ist der Ausschlag des Ausgangssignals zum Kurbelwellenwinkel t2 nicht vorhanden.If the injection valve is fully opened, the crankshaft angle t2 is a significant increase in the amplitude of the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 recognizable. This is followed by further stronger excursions of the output signal, which disappear after a certain time, however. The rashes in the output signal point to solid-state vibrations in the internal combustion engine 1 towards, which by the impact of the valve needle (not shown) of the injection valve 9 caused at the stop (not shown). The beginning of these solid state vibrations can therefore be considered the moment of complete opening of the injection valve 9 get ranked. If the injector 9 is not fully opened, the rash of the output signal to the crankshaft angle t2 is not present.

Das Ereignis bei dem Kurbelwellenwinkel t3 kennzeichnet den Beginn der Steuerung des Einspritzventils 9 zum Schließen. Dieses elektrische Steuersignal wird durch die in der Steuervorrichtung 26 implementierten Steuerfunktionen generiert und von der Steuervorrichtung 26 über die entsprechende Signalleitung an den elektromagnetischen Aktuator (nicht dargestellt) des Einspritzventils 9 übermittelt. Das Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils 9 bewirkt das Ende der Bestromung des elektromagnetischen Aktuators des Einspritzventils 9, sodass sich die Ventilnadel (nicht dargestellt) wieder in Richtung des Ventilsitzes bewegt.The event at the crankshaft angle t3 indicates the beginning of the control of the injection valve 9 to close. This electrical control signal is by the in the control device 26 implemented control functions and generated by the control device 26 via the corresponding signal line to the electromagnetic actuator (not shown) of the injection valve 9 transmitted. The control signal for closing the injection valve 9 causes the end of the energization of the electromagnetic actuator of the injection valve 9 so that the valve needle (not shown) again moves in the direction of the valve seat.

Zum Kurbelwellenwinkel t4 ist eine weitere deutliche Zunahme der Amplitude des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 erkennbar. Es folgen weitere stärkere Ausschläge des Ausgangssignals, welche nach einer gewissen Zeit wieder abklingen. Auch diese Ausschläge im Ausgangssignal weisen auf Festkörperschwingungen in der Brennkraftmaschine 1 hin, welche durch den Aufprall der Ventilnadel (nicht dargestellt) des Einspritzventils 9 am Ventilsitz (nicht dargestellt) verursacht werden.For crankshaft angle t4 is a further significant increase in the amplitude of the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 recognizable. This is followed by further stronger excursions of the output signal, which disappear after a certain time. These rashes in the output signal point to solid-state vibrations in the internal combustion engine 1 towards, which by the impact of the valve needle (not shown) of the injection valve 9 caused at the valve seat (not shown).

Der Beginn dieser Festkörperschwingungen kann daher als Moment des vollständigen Schließens des Einspritzventils 9 gewertet werden.The beginning of these solid-state vibrations can therefore be considered as a moment of complete closing of the injection valve 9 get ranked.

Alle weiteren in 2 dargestellten Größen Dt0, DtVO, DtS, DtE, fO und fS werden im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel des Steuerverfahrens in Verbindung mit 3 näher erläutert.All others in 2 shown quantities Dt0, DtVO, DtS, DtE, fO and fS are in connection with the embodiment of the control method in conjunction with 3 explained in more detail.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens für das Einspritzventil anhand des Ablaufdiagramms in 3 näher erläutert.In the following, an embodiment of a control method for the injection valve with reference to the flowchart in 3 explained in more detail.

Das Verfahren startet beispielsweise beim Anlassen der Brennkraftmaschine 1. Ab dem Start werden das Ausgangssignal des Brennraumdrucksensors 14 und das Ausgangssignal des Kurbelwellensensors 15 durch die Steuervorrichtung 26 kontinuierlich erfasst. Dies ist in 3 durch die beiden seitlich verlaufenden Pfeile dargestellt.The method starts, for example, when starting the internal combustion engine 1 , From the start, the output of the combustion chamber pressure sensor 14 and the output of the crankshaft sensor 15 through the control device 26 continuously recorded. This is in 3 represented by the two laterally extending arrows.

In Schritt 300 werden für den Start und das Ende der Kraftstoffeinspritzung Zeitpunkte relativ zum Kurbelwellenwinkel berechnet. Der berechnete Beginn der Einspritzung stellt dabei den zeitlichen Sollwert für den Beginn des Öffnungsvorgangs des Einspritzventils, d. h. den Beginn der Beaufschlagung des elektromagnetischen Aktuators des Einspritzventils 9 mit Strom, dar. Das berechnete Ende der Einspritzung stellt dabei den zeitlichen Sollwert für das Ende der Strombeaufschlagung des Einspritzventils 9 dar. Der Moment der Übermittlung des Steuersignals zum Öffnen des Einspritzventils 9 und der Moment des vollständigen Schleißens des Einspritzventils begrenzen die Kraftstoffzumessung und definieren somit deren Dauer. Im Zusammenhang mit dem in dem Druckspeicher 20 herrschendem Druck ergibt sich die zugemessene Kraftstoffmenge in den Brennraum 30. Diesen berechneten Werten für die Einspritzung sind charakteristische Kenngrößen der Einspritzventile 9 zugrunde gelegt, welche auf den geometrischen bzw. konstruktiven Kenndaten und dem dynamischen Verhalten der verwendeten Einspritzventile beruhen, z. B. Ansprechverhalten des Aktuators, Dauer der Bewegung der Ventilnadel vom vollständig geschlossenen bis zum vollständig geöffneten Zustand, usw.. Die Kenngrößen sind jedoch für alle Einspritzventile 9 einheitlich festgelegt. Fertigungsbedingte Toleranzen, welche zu Unterschieden im dynamischen Verhalten der Einspritzventile 9 führen, bleiben daher unberücksichtigt.In step 300 For the start and the end of the fuel injection, times are calculated relative to the crankshaft angle. Of the calculated start of the injection sets the time reference for the beginning of the opening process of the injector, ie the beginning of the application of the electromagnetic actuator of the injector 9 with current, dar. The calculated end of the injection sets the time reference for the end of the current application of the injection valve 9 The moment of transmission of the control signal for opening the injection valve 9 and the moment of complete fuel injector wear limit fuel metering and thus define its duration. In connection with that in the pressure accumulator 20 prevailing pressure results in the metered amount of fuel into the combustion chamber 30 , These calculated values for the injection are characteristic parameters of the injection valves 9 based, which are based on the geometric or design characteristics and the dynamic behavior of the injectors used, z. B. response of the actuator, duration of movement of the valve needle from the fully closed to the fully open state, etc. The parameters are, however, for all injectors 9 uniformly determined. Production-related tolerances, which lead to differences in the dynamic behavior of the injectors 9 therefore remain unconsidered.

Im Schritt 310 werden für das Ausgangssignal des Brennraumdrucksensors 14 ein Auswertungsfenster fO (siehe 2) für die Ermittlung des Öffnens des Einspritzventils 9 und ein Auswertungsfenster fS für die Ermittlung des Schließens des Einspritzventils 9 festgelegt und zugeordnet. Alternativ kann auch nur ein Auswertungsfester für die Ermittlung des Öffnens und des Schließens des Einspritzventils 9 festgelegt werden. Unter einem Auswertungsfenster ist dabei ein bestimmter Bereich des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 bezogen auf den Kurbelwellenwinkel t zu verstehen. Für die Ermittlung des Öffnens bzw. Schließens des Einspritzventils wird das Ausgangssignal des Brennraumdrucksensors 14 nur in jeweils diesen zugeordneten Auswertungsfenstern ausgewertet. Die Auswertungsfenster fS, fO sind dabei so gelegt, dass in diesem Bereich des Kurbelwellenwinkels auch mit einem Öffnen bzw. Einem Schließen des Einspritzventils gerechnet werden kann. Beispielsweise können die Auswertungsfenster fS, fO basierend auf den Steuersignalen zum Öffnen und Schließen des Einspritzventils ermittelt werden.In step 310 are for the output of the combustion chamber pressure sensor 14 an evaluation window fO (see 2 ) for determining the opening of the injector 9 and an evaluation window fS for determining the closing of the injection valve 9 set and assigned. Alternatively, only one Auswertungsfester for determining the opening and closing of the injector 9 be determined. Under an evaluation window is a certain range of the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 to understand based on the crankshaft angle t. For determining the opening or closing of the injection valve, the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 evaluated only in each of these associated evaluation windows. The evaluation window fS, fO are placed so that can be expected in this range of the crankshaft angle with an opening or a closing of the injector. For example, the evaluation windows fS, fO can be determined based on the control signals for opening and closing the injection valve.

In Schritt 320 wird die Abtastrate des Brennraumdrucksensors 14 für diese Auswertungsfenster fS, fO erhöht, um aufgrund der höheren zeitliche Auflösung des Ausgangssignals eine genauere Auswertung zu ermöglichen.In step 320 becomes the sampling rate of the combustion chamber pressure sensor 14 for these evaluation window fS, fO increased in order to allow a more accurate evaluation due to the higher temporal resolution of the output signal.

In Schritt 330 wird überprüft, ob die Steuervorrichtung 26 ein Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils 9 über die elektrische Signalleitung zum Aktuator des Einspritzventils 9 übermittelt. Aufgrund dieses Steuersignals wird der Aktuator durch eine entsprechende Endstufe mit Strom beaufschlagt, so dass der Öffnungsvorgang des Einspritzventils (d. h. das Bewegen der Ventilnadel aus dem Ventilsitz und damit die zunehmende Öffnung der Austrittsöffnung für den Kraftstoff) eingeleitet wird. Mit dem Erfassen des Steuersignals zum Öffnen des Einspritzventils 9 wird demnach der Moment (relativ zum Kurbelwellenwinkel) des Öffnens des Einspritzventils 9 festgelegt. In 2 ist dieser Moment mit t1 gekennzeichnet.In step 330 it checks if the control device 26 a control signal for opening the injection valve 9 via the electrical signal line to the actuator of the injection valve 9 transmitted. Due to this control signal, the actuator is energized by a corresponding output stage, so that the opening operation of the injection valve (ie, the movement of the valve needle from the valve seat and thus the increasing opening of the outlet opening for the fuel) is initiated. With the detection of the control signal for opening the injection valve 9 thus becomes the moment (relative to the crankshaft angle) of the opening of the injector 9 established. In 2 this moment is marked t1.

Die Abfrage in Schritt 330 wird solange wiederholt, bis ein positives Ergebnis vorliegt.The query in step 330 is repeated until a positive result is obtained.

Daran anschließend fährt das Verfahren mit Schritt 340 fort, in dem das vollständige Öffnen des Einspritzventils 9 erkannt wird, falls die Amplitude des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Diese Überprüfung kann durch eine Filterung des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 mittels eines Hochpassfilters und der Vergleich der Amplitude des gefilterten Signals mit dem vorgegebenen Schwellenwert erfolgen. Alternativ kann das vollständige Öffnen des Einspritzventils auch erkannt werden, wenn ein Gradient des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 größer ist als ein vorgegebener weiterer Schwellenwert. Ist die Bedingung erfüllt, so wird das vollständige Öffnen des Einspritzventils 9 erkannt und der Zeitpunkt relativ zum Kurbelwellenwinkel in der Steuervorrichtung abgespeichert. In 2 ist dieser Moment mit t2 gekennzeichnet.Subsequently, the method moves to step 340 in which the full opening of the injector 9 is detected, if the amplitude of the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 is greater than a predetermined threshold. This check can be done by filtering the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 by means of a high-pass filter and the comparison of the amplitude of the filtered signal with the predetermined threshold value. Alternatively, the full opening of the injection valve can also be detected if a gradient of the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 is greater than a predetermined further threshold. If the condition is met, the full opening of the injector will be opened 9 detected and the time stored relative to the crankshaft angle in the control device. In 2 this moment is marked t2.

Bei sehr kleinen Einspritzmengen sind die Öffnungszeiten des Einspritzventils 9, d. h. die Bestromung des Aktuators so kurz, dass die Ventilnadel sich zwar aus dem Ventilsitz bewegt, jedoch nicht an den Anschlag aufprallt, sondern nach einem kurzen Öffnungsweg wieder in den Ventilsitz sich zurückbewegt. In diesem Fall wird die Amplitude des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors den vorgegebenen Schwellenwert nicht übersteigen und ein vollständiges Öffnen des Einspritzventils 9 nicht erkannt.For very small injection quantities, the opening times of the injection valve 9 That is, the energization of the actuator so short that the valve needle, although it moves out of the valve seat, but does not bounce against the stop, but after a short opening path back into the valve seat moves back. In this case, the amplitude of the output of the combustion chamber pressure sensor will not exceed the predetermined threshold and a full opening of the injector 9 not recognized.

Das Verfahren fährt mit Schritt 350 fort, in dem überprüft wird, ob von der Steuervorrichtung 26 ein Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils 9 an das Einspritzventil 9 übermittelt wird. Dieses Steuersignal führt beim Aktuator des Einspritzventils zu einem Ende der Beaufschlagung mit Strom und leitet somit den Schließvorgang, d. h. die Rückbewegung der Ventilnadel in den Ventilsitz, ein. Das Übermitteln des Steuersignals zum Schließen beendet somit das vollständige Öffnen des Einspritzventils. In 2 ist dieser Moment mit t3 gekennzeichnet. Die Abfrage in Schritt 350 wird solange wiederholt, bis ein positives Ergebnis vorliegt.The procedure moves to step 350 in which it is checked whether by the control device 26 a control signal for closing the injection valve 9 to the injection valve 9 is transmitted. This control signal leads to an end of the application of power in the actuator of the injection valve and thus initiates the closing operation, ie the return movement of the valve needle into the valve seat. The transmission of the control signal for closing thus terminates the complete opening of the injection valve. In 2 this moment is marked with t3. The query in step 350 is repeated until a positive result is obtained.

Das Verfahren fährt mit Schritt 360 fort, in dem überprüft wird, ob die Amplitude des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 größer ist als ein vorgegebener Schwellwert. Bei dieser Überprüfung kann wie in Schritt 340 vorgegangen werden. Alternativ zur Amplitude kann dazu auch der Gradient einer Änderung des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors 14 herangezogen werden. Die Abfrage in Schritt 360 wird solange wiederholt, bis ein positives Ergebnis vorliegt.The procedure moves to step 360 in which it is checked whether the amplitude of the output signal of the combustion chamber pressure sensor 14 is greater than a predetermined threshold. In this review, as in step 340 be proceeded. As an alternative to the amplitude, the gradient of a change in the output signal of the combustion chamber pressure sensor can also be used for this purpose 14 be used. The query in step 360 is repeated until a positive result is obtained.

Das Verfahren fährt anschließend mit Schritt 370 fort, in dem das vollständige Schließen des Einspritzventils 9 erkannt wird. Wird nämlich nach der Erfassen der Übermittlung des Steuersignals zum Schließen des Einspritzventils 9 an den Aktuator erkannt und wird im Anschluss daran eine erhöhte Amplitude des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors (verursacht durch das Aufschlagen der Ventilnadel des Einspritzventils auf den Ventilsitz) erkannt, so ist von einem vollständigen Schließen des Einspritzventils auszugehen. In 2 ist dieser Moment mit t4 gekennzeichnet.The process then moves to step 370 in which the complete closing of the injector 9 is recognized. Namely, after detecting the transmission of the control signal to close the injector 9 detected at the actuator and is subsequently detected an increased amplitude of the output signal of the combustion chamber pressure sensor (caused by the impact of the valve needle of the injection valve on the valve seat), it is assumed that the injection valve is fully closed. In 2 this moment is marked with t4.

Das Verfahren fährt mit Schritt 380 fort, in dem verschiedene Betriebsgrößen des Einspritzventils 9 und Steuerparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung von der Steuervorrichtung 26 ermittelt werden. Bisher wurden bereits folgende Betriebsgrößen des Einspritzventils 9 bezogen auf den Kurbelwellenwinkel ermittelt:
Moment der Generierung bzw. der Übermittlung des Steuersignals zum Öffnen des Einspritzventils 9 relativ zum Kurbelwellenwinkel (in 2 als t1 bezeichnet)
Gegebenenfalls der Moment des vollständigen Öffnens des Einspritzventils relativ zum Kurbelwellenwinkel (in 2 als t2 bezeichnet)
Moment der Generierung bzw. der Übermittlung des Steuersignals zum Schließen des Einspritzventils 9 relativ zum Kurbelwellenwinkel (in 2 als t3 bezeichnet)
Moment des vollständigen Schließens des Einspritzventils 9 relativ zum Kurbelwellenwinkel (in 2 als t4 bezeichnet)The procedure moves to step 380 in the various operating variables of the injection valve 9 and control parameters related to the fuel injection from the control device 26 be determined. So far, the following operating variables of the injection valve have already been used 9 determined based on the crankshaft angle:
Moment of generation or transmission of the control signal for opening the injection valve 9 relative to the crankshaft angle (in 2 designated as t 1 )
Optionally, the moment of full opening of the injector relative to the crankshaft angle (in 2 designated as t 2 )
Moment of generation or transmission of the control signal for closing the injection valve 9 relative to the crankshaft angle (in 2 designated as t 3 )
Moment of complete closing of the injector 9 relative to the crankshaft angle (in 2 designated as t 4 )

Aus diesen Betriebsgrößen können nun weitere Betriebsgrößen des Einspritzventils bestimmt werden. So kann beispielsweise basierend auf der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einer Differenz Δt0 (siehe 2) zwischen den Kurbelwellenwinkeln t1 und t2 auf die Öffnungsdauer des Einspritzventils 9 bestimmt werden. Die Öffnungsdauer des Einspritzventils 9 ist die Zeitspanne zwischen der Generierung bzw. Übermittlung des Steuersignals zum Öffnen des Einspritzventils 9 durch die Steuervorrichtung 26 und dem Moment des vollständigen Öffnens des Einspritzventils 9, also die Dauer, die das Einspritzventil 9 benötigt, um vom voll geschlossenen Zustand in voll geöffneten Zustand zu kommen. Die Ermittlung der Öffnungsdauer ist jedoch nur möglich, wenn das Einspritzventil 9 tatsächlich vollständig öffnet. Bei sehr geringen Einspritzmengen und sehr kurzen Einspritzimpulsen kann es vorkommen, dass das Einspritzventil 9 nur teilweise öffnet und dann wieder schließt. In diesem Fall ist die Öffnungsdauer nicht berechenbar.From these operating variables, further operating variables of the injection valve can now be determined. For example, based on the speed of the engine and a difference .DELTA.t 0 (see 2 ) between the crankshaft angles t 1 and t 2 on the opening duration of the injection valve 9 be determined. The opening duration of the injector 9 is the time interval between the generation or transmission of the control signal for opening the injection valve 9 through the control device 26 and the moment of full opening of the injector 9 , that is, the duration of the injection valve 9 needed to come from fully closed condition to fully open condition. However, the determination of the opening duration is only possible if the injection valve 9 actually completely open. With very small injection quantities and very short injection pulses, it may happen that the injection valve 9 only partially opens and then closes again. In this case, the opening duration is not calculable.

Als weitere Betriebsgröße des Einspritzventils kann aus aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und einer Differenz ΔtS (siehe 2) zwischen den Kurbelwellenwinkeln t4 und t3 eine Schließdauer des Einspritzventils 9 bestimmt werden. Die Schließdauer des Einspritzventils 9 ist die Zeitdauer zwischen der Generierung bzw. Übermittlung des Steuersignals zum Schließen des Einspritzventils 9 durch die Steuervorrichtung 26 und dem vollständigen Schließen des Einspritzventils 9.As a further operating variable of the injection valve can from the current speed of the engine 1 and a difference Δt S (see 2 ) Between the crankshaft angles t 4 and t 3, a closing duration of the injection valve 9 be determined. The closing time of the injector 9 is the time duration between the generation or transmission of the control signal for closing the injection valve 9 through the control device 26 and the complete closing of the injector 9 ,

Als eine weitere Betriebsgröße des Einspritzventils 9 kann basierend auf der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Differenz ΔtVO (siehe 2) zwischen den Kurbelwellenwinkeln t2 und t3 eine Dauer des vollständig geöffneten Einspritzventils ermittelt werden. Dies setzt voraus, dass das Einspritzventil 9 tatsächlich voll geöffnet hat.As another operating variable of the injection valve 9 can be based on the engine speed and the difference .DELTA.t VO (see 2 ) between the crankshaft angles t 2 and t 3, a duration of the fully opened injection valve can be determined. This assumes that the injection valve 9 actually fully opened.

Ein wichtiger Parameter für die Kraftstoffeinspritzung ist die Einspritzdauer, d. h. der Zeitraum in dem das Einspritzventil 9 geöffnet ist und Kraftstoff in den Brennraum zugemessen wird. Diese Einspritzdauer kann basierend auf der aktuellen Drehzahl der Kurbelwelle 13 und der Differenz ΔtE (siehe 2) zwischen den Kurbelwellenwinkeln t1 und t4 ermittelt werden. Die Einspritzdauer ergibt sich somit aus der Zeitspanne zwischen der Generierung bzw. Übermittlung des Steuersignals zum Öffnen des Einspritzventils 9 durch die Steuervorrichtung 26 und dem Moment des vollständigen Schließens des Einspritzventils 9. Aus der Einspritzdauer und dem im Druckspeicher 20 vorhandenen Druck kann die in den Brennraum 30 tatsächlich zugeführte Kraftstoffmenge ermittelt werden, was sowohl für das in dem Brennraum 30 durch die Verbrennung des Kraftstoffs produzierte Drehmoment sowie die Abgaszusammensetzung und dadurch auf die weitere Regelung wichtiger Betriebsparameter (Frischluftmenge, Kraftstoffeinspritzung) Einfluss hat.An important parameter for the fuel injection is the injection duration, ie the period in which the injection valve 9 is opened and fuel is metered into the combustion chamber. This injection duration may be based on the current speed of the crankshaft 13 and the difference Δt E (see 2 ) between the crankshaft angles t 1 and t 4 are determined. The duration of injection thus results from the time interval between the generation or transmission of the control signal for opening the injection valve 9 through the control device 26 and the moment of complete closure of the injector 9 , From the duration of injection and in the accumulator 20 Existing pressure can enter the combustion chamber 30 actually supplied amount of fuel can be determined, which is both for in the combustion chamber 30 By the combustion of the fuel produced torque and the exhaust gas composition and thereby on the further control of important operating parameters (amount of fresh air, fuel injection) has influence.

Das Verfahren fährt mit Schritt 390 fort, in dem die weitere Steuerung des Einspritzventils 9 unter Berücksichtigung der ermittelten Betriebsgrößen und der Parameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird. Insbesondere können die in der Steuervorrichtung standardmäßig abgespeicherten Betriebsgrößen, welche ohne Berücksichtigung fertigungsbedingter Toleranzen für alle Einspritzventile gleichermaßen gelten, individuell adaptiert und für die weitere Ansteuerung berücksichtigt werden. So kann es beispielsweise sein, dass aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen die Einspritzventile 9 unterschiedliche Öffnungsdauern (Differenz Δt0 in 2) oder unterschiedliche Schließdauern (Differenz ΔtS in 2) und dadurch trotz zeitgleicher Steuersignale zum Öffnen und Schließen unterschiedliche Einspritzdauern aufweisen. Unter Kenntnis der individuellen Betriebsparameter für jedes Einspritzventil können daher zur Vereinheitlichung der zugeführten Kraftstoffmenge die Steuersignale für jedes Einspritzventil 9 individuell angepasst werden. Auf diese Weise können die Verbrennungsvorgänge, das in den einzelnen Brennräumen 30 durch die Verbrennung produzierte Drehmoment und auch die Abgaszusammensetzung der Brennkraftmaschine deutlich besser gesteuert werden.The procedure moves to step 390 in which the further control of the injection valve 9 is controlled taking into account the determined operating variables and the parameters relating to the fuel injection. In particular, the operating variables stored by default in the control device, which apply equally to all injection valves without consideration of production-related tolerances, can be individually adapted and taken into account for further actuation. So it may be, for example, that due to production-related tolerances, the injectors 9 different opening durations (difference Δt 0 in 2 ) or different closing durations (difference Δt S in 2 ) and thereby have different injection durations despite simultaneous control signals for opening and closing. With knowledge of the individual operating parameters for each injection valve, the control signals for each injection valve can therefore be used to standardize the quantity of fuel supplied 9 be customized. In this way, the combustion processes that take place in the individual combustion chambers 30 Torque produced by the combustion and also the exhaust gas composition of the internal combustion engine are controlled much better.

Das Verfahren wird nach Schritt 390 beendet, kann jedoch beliebig wiederholt werden.The procedure becomes after step 390 terminated, but can be repeated as desired.

Claims (11)

Verfahren zum Steuern eines Einspritzventils (9) zum Zumessen von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Körperschallsensor (14), wobei gemäß dem Verfahren – ein Signal des Körperschallsensors (14) erfasst wird, – zumindest eine Betriebsgröße des Einspritzventils (9) basierend auf dem Signal des Körperschallsensors (14) ermittelt wird, – das Einspritzventil (9) unter Berücksichtigung der zumindest einen Betriebsgröße gesteuert wird.Method for controlling an injection valve ( 9 ) for metering fuel for an internal combustion engine ( 1 ) with a structure-borne sound sensor ( 14 ), according to the method - a signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ), - at least one operating variable of the injection valve ( 9 ) based on the signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ), - the injection valve ( 9 ) is controlled taking into account the at least one operating variable. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die zumindest eine Betriebsgröße ein Auswertungsfenster für das Signal des Körperschallsensors (14) vorgegeben wird und zur Ermittlung der zumindest einen Betriebsgröße das Signal des Körperschallsensors (14) innerhalb des vorgegebenen Auswertungsfensters herangezogen wird.The method of claim 1, wherein for the at least one operating variable an evaluation window for the signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ) and for determining the at least one operating variable, the signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ) is used within the given evaluation window. Verfahren nach Anspruch 2, wobei mehrere Betriebsgrößen des Einspritzventils (9) ermittelt werden und für jede Betriebsgröße ein Auswertungsfenster des Signals des Körperschallsensors (14) vorgegeben und fest zugeordnet wird und zur Ermittlung der jeweiligen Betriebsgröße das Signal des Körperschallsensors (14) innerhalb des jeweils fest zugeordneten Auswertungsfensters herangezogen wird.Method according to claim 2, wherein a plurality of operating variables of the injection valve ( 9 ) and for each operating variable an evaluation window of the signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ) is predetermined and permanently assigned and for determining the respective operating size, the signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ) is used within the respectively permanently assigned evaluation window. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei eine Abtastrate des Körperschallsensors (14) innerhalb des zumindest einen Auswertungsfensters höher eingestellt wird als außerhalb des zumindest einen Auswertungsfensters.Method according to one of claims 2 or 3, wherein a sampling rate of the structure-borne sound sensor ( 14 ) is set higher within the at least one evaluation window than outside the at least one evaluation window. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils (9) erfasst wird und ein vollständiges Öffnen des Einspritzventils (9) erkannt wird, falls das Signal des Körperschallsensors (14) nach Erfassen des Steuersignals zum Öffnen einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.Method according to one of claims 1 to 4, wherein a control signal for opening the injection valve ( 9 ) and a complete opening of the injection valve ( 9 ) is detected, if the signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ) exceeds a predetermined threshold after detection of the control signal for opening. Verfahren nach Anspruch 5, wobei basierend auf dem Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils (9) und dem vollständigen Öffnen des Einspritzventils (9) die Öffnungsdauer des Einspritzventils (9) bestimmt wird.The method of claim 5, wherein based on the control signal for opening the injection valve ( 9 ) and the complete opening of the injection valve ( 9 ) the opening duration of the injection valve ( 9 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils (9) erfasst wird und ein vollständiges Schließen des Einspritzventils (9) erkannt wird, falls das Signal des Körperschallsensors (14) nach Erfassen des Steuersignals zum Schließen einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.Method according to one of claims 1 to 6, wherein a control signal for closing the injection valve ( 9 ) and a complete closing of the injection valve ( 9 ) is detected, if the signal of the structure-borne sound sensor ( 14 ) exceeds a predetermined threshold after detection of the closing control signal. Verfahren nach Anspruch 7, wobei basierend auf dem Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils (9) und dem vollständigen Schließen des Einspritzventils (9) die Schließdauer des Einspritzventils (9) bestimmt wird.The method of claim 7, wherein based on the control signal for closing the injection valve ( 9 ) and the complete closing of the injection valve ( 9 ) the closing duration of the injection valve ( 9 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils (9) erfasst wird und basierend auf dem Steuersignal zum Öffnen des Einspritzventils (9) und dem vollständigen Schließen des Einspritzventils (9) eine Einspritzdauer ermittelt wird.Method according to claim 7, wherein a control signal for opening the injection valve ( 9 ) and based on the control signal for opening the injection valve ( 9 ) and the complete closing of the injection valve ( 9 ) An injection duration is determined. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils (9) erfasst wird und basierend auf dem Steuersignal zum Schließen des Einspritzventils (9) und dem vollständigen Öffnen des Einspritzventils (9) eine Dauer des vollständig geöffneten Einspritzventils (9) ermittelt wird.Method according to claim 5, wherein a control signal for closing the injection valve ( 9 ) and based on the control signal for closing the injection valve ( 9 ) and the complete opening of the injection valve ( 9 ) a duration of the fully opened injection valve ( 9 ) is determined. Steuervorrichtung (26) für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (1), welche mindestens einen Körperschallsensor (14) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (26) mit dem Körperschallsensor (14) elektrisch verbunden ist, um dessen elektrische Signale zu empfangen, und wobei die Steuervorrichtung (26) derart ausgebildet und mit Mitteln versehen ist, dass sie das Verfahren gemäß einen der Ansprüche 1 bis 10 ausführen kann.Control device ( 26 ) for a motor vehicle with an internal combustion engine ( 1 ), which at least one structure-borne sound sensor ( 14 ), wherein the control device ( 26 ) with the structure-borne sound sensor ( 14 ) is electrically connected to receive its electrical signals, and wherein the control device ( 26 ) is designed and provided with means that it can perform the method according to one of claims 1 to 10.
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