DE102011007580A1

DE102011007580A1 - Method for operating fuel injection valve of combustion engine, involves determining coking of injector nozzle of injection valve using one of partial models, and using output of partial model to correct control of actuator

Info

Publication number: DE102011007580A1
Application number: DE201110007580
Authority: DE
Inventors: Frank Ulrich Rueckert; Gerhard Suenderhauf; Torsten Leukert; Andreas Bartsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-18

Abstract

The method involves determining wear of a valve seat (34) and maximum flow of a fluid injected into an injection valve (10) for affecting sturgeon effect. A coking of an injector nozzle (36) of the injection valve is determined using one of partial models. An output of the partial model is used to correct a control of an actuator (11). Independent claims are included for the following: (1) computer program for operating injection valve; and (2) control and regulating device of combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Patentansprüchen.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and a computer program and a control and / or regulating device according to the independent claims.

Vom Markt her ist es bekannt, Kraftstoff mittels eines Einspritzventils in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzubringen. Beispielsweise wird bei einem Einspritzvorgang ein Piezoaktor mit einer betriebspunktabhängigen Spannung beaufschlagt, welche in etwa proportional zu einem gewünschten Aktorhub gewählt wird. Der von dem Aktor erzeugte Hub wird auf ein Steuerventil übertragen, welches beispielsweise nach einem servohydraulischen Prinzip den Öffnungs- und Schließvorgang des Einspritzventils steuert.From the market it is known to introduce fuel by means of an injection valve in a combustion chamber of an internal combustion engine. For example, in an injection process, a piezoelectric actuator is acted upon by an operating-point-dependent voltage, which is chosen to be approximately proportional to a desired actuator stroke. The stroke generated by the actuator is transmitted to a control valve, which controls the opening and closing operation of the injection valve, for example, according to a servohydraulic principle.

Eine Patentveröffentlichung aus diesem Fachgebiet ist beispielsweise die DE 10 2006 003 861 A1 .A patent publication in this field is, for example, the DE 10 2006 003 861 A1 ,

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The problem underlying the invention is achieved by a method according to claim 1 and by a computer program and a control and / or regulating device according to the independent claims. Advantageous developments are specified in the subclaims.

Im Betrieb von Einspritzventilen, welche zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine verwendet werden, können sich über der Lebensdauer Veränderungen der jeweils eingespritzten Kraftstoffmenge ergeben. Beispielsweise können verschiedene Verschleißmechanismen in einem Sitzbereich eines Ventilelements (Ventilnadel, ”Düsennadel”) über der Lebensdauer des Einspritzventils zu einer positiven Einspritzmengendrift führen, indem eine Mehrmenge durch einen verspäteten Schließzeitpunkt erzeugt wird.In the operation of injection valves, which are used for injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, over the life of changes in the injected fuel quantity can result. For example, various wear mechanisms in a seating area of a valve member (valve needle, "nozzle needle") over the life of the injector may result in a positive injection drift by generating an excess amount by a late closure time.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Einspritzventil, wie es beispielsweise in einem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Das Einspritzventil wird mittels eines Aktors betätigt. Mittels des Verfahrens wird ein Verschleiß des Einspritzventils, insbesondere ein Verschleiß eines Ventilsitzes (”Düsensitzes”), und ein einen maximalen Durchfluss eines einzuspritzenden Fluids – insbesondere eines Kraftstoffs – des Einspritzventils beeinflussender Störeffekt, insbesondere eine Verkokung einer Einspritzdüse des Einspritzventils, unter Verwendung mindestens eines Modells ermittelt. Dieses Modell kann erfindungsgemäß nahezu beliebig ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Modell mehrere durch mathematische oder logische Operationen verknüpfte Teil-Modelle umfassen und/oder es kann mehrdimensional ausgeführt sein. Das Modell bzw. die in dem Modell enthaltenen Teil-Modelle kann bzw. können zumindest teilweise auch mittels Kennfeldern und/oder Tabellen ausgeführt sein, und es können dabei verschiedene Rechenoperationen durchgeführt werden. Eine Ausgangsgröße des mindestens einen Modells wird dazu verwendet, um eine Ansteuerung des Aktors zu korrigieren und somit den Einfluss der Störeffekte möglichst gering zu halten.The inventive method relates to an injection valve, as used for example in a fuel system of an internal combustion engine. The injection valve is actuated by means of an actuator. By means of the method, a wear of the injection valve, in particular a wear of a valve seat ("nozzle seat"), and a maximum flow of a fluid to be injected - in particular a fuel - the injector influencing disturbing effect, in particular a coking of an injection nozzle of the injection valve, using at least one Model determined. This model can be designed according to the invention almost arbitrary. For example, the model may include multiple partial models linked by mathematical or logical operations, and / or may be multi-dimensional. The model or the partial models contained in the model can or can at least partially also be implemented by means of characteristic diagrams and / or tables, and different arithmetic operations can be carried out in this case. An output variable of the at least one model is used to correct an activation of the actuator and thus to minimize the influence of the parasitic effects.

Sowohl der Verschleiß des Einspritzventils als auch die Verkokung können die in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge beeinflussen. Die Verkokung des Einspritzventils, insbesondere im Bereich einer Auslassöffnung (”Einspritzdüse”, ”Spritzloch”), kann ebenso wie der Verschleiß zu einem verspäteten Schließzeitpunkt führen, wobei die Verkokung jedoch eine über der Öffnungsdauer geringere Einspritzrate bewirkt, so dass in der Summe eine Mindermenge des Kraftstoffs eingespritzt wird. Beide Störeffekte können also teils in gleicher Weise und teils in gegenteiliger Weise auf Öffnungsdauern des Einspritzventils beziehungsweise auf die dabei eingespritzte Kraftstoffmenge eingehen.Both the wear of the injection valve and the coking can affect the amount of fuel injected into a combustion chamber of the internal combustion engine. The coking of the injection valve, in particular in the region of an outlet opening ("injection nozzle", "spray hole"), as well as the wear can lead to a late closing time, but the coking causes a lower over the opening duration injection rate, so that in total a shortage of the fuel is injected. Both disturbing effects can thus be received partly in the same way and partly in the opposite way to opening times of the injection valve or to the fuel quantity injected in the process.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass der Verschleiß einerseits und ein Grad der Verkokung (Verkokungsgrad) andererseits, voneinander unterschieden werden können. Damit kann – insbesondere in einem Volllastbereich der Brennkraftmaschine – eine Ansteuerung des Aktors bzw. eine eingespritzte Kraftstoffmenge bei vorliegendem Verschleiß und/oder bei vorliegender Verkokung besonders gut über die Lebensdauer des Einspritzventils korrigiert werden.The invention has the advantage that the wear on the one hand and a degree of coking (coking) on the other hand, can be distinguished from each other. This can be - particularly in a full load range of the internal combustion engine - a control of the actuator or an injected amount of fuel at present wear and / or existing coke be corrected particularly well over the life of the injector.

Die Verkokung wirkt sich insbesondere in einem Bereich der Einspritzdüse (Lochdüse, Spritzloch) des Einspritzventils nachteilig aus. Beispielsweise kann die Verkokung eine Verminderung des hydraulischen Durchflusses bewirken. Dabei kann zum einen der Schließvorgang des Einspritzventils verzögert einsetzen, und zum andern kann eine Einspritzrate während der Öffnungsdauer vermindert sein. Daraus können unerwünschte Abweichungen der jeweils eingespritzten Kraftstoffmenge entstehen. Die Verkokung kann durch ungeeignete Kraftstoffe und/oder hohe Temperaturen im Bereich der Einspritzdüse entstehen beziehungsweise gefördert werden.The coking has a disadvantageous effect, in particular in a region of the injection nozzle (hole nozzle, injection hole) of the injection valve. For example, the coking can cause a reduction of the hydraulic flow. In this case, on the one hand, the closing operation of the injection valve may be delayed, and on the other hand, an injection rate may be reduced during the opening period. This can lead to undesirable deviations of the injected fuel quantity. The coking can be caused or promoted by unsuitable fuels and / or high temperatures in the region of the injection nozzle.

Das Verfahren ist besonders nützlich, wenn die Ansteuerung des Aktors derart korrigiert wird, dass eine Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs im Wesentlichen unabhängig von dem Verschleiß und/oder der Verkokung des Einspritzventils ist. Dadurch kann die eingespritzte Kraftstoffmenge über der Lebensdauer des Einspritzventils bzw. der Brennkraftmaschine in Bezug auf einen jeweiligen Sollwert genügend konstant gehalten werden.The method is particularly useful when the actuation of the actuator is corrected such that an amount of the fuel to be injected is substantially independent of the wear and / or coking of the injector. Thereby For example, the injected fuel quantity over the life of the injection valve or the internal combustion engine with respect to a respective desired value can be kept sufficiently constant.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Ausgangsgröße des mindestens einen Modells einen Unterschied zwischen einer Ist-Schließdauer und einer Soll-Schließdauer des Einspritzventils charakterisiert, und dass die Ausgangsgröße dazu verwendet wird, eine Ansteuerdauer und/oder eine Ansteuerspannung und/oder einen Ansteuerstrom des Aktors zu korrigieren. Damit können zur Korrektur der Ansteuerung beziehungsweise der eingespritzten Kraftstoffmenge vorteilhaft solche Größen verwendet werden, die im Betrieb des Einspritzventils vergleichsweise einfach zu ermitteln sind.In particular, it is provided that the output variable of the at least one model characterizes a difference between an actual closing duration and a target closing duration of the injection valve, and that the output variable is used for a drive duration and / or a drive voltage and / or a drive current of the actuator correct. This can advantageously be used to correct the control or the injected amount of fuel such variables that are comparatively easy to determine during operation of the injector.

Unter einer Schließdauer des Einspritzventils wird die Zeitspanne zwischen einem Ende der Ansteuerung des Aktors und dem Anschlagen der Ventilnadel (”Düsennadel”) an dem Ventilsitz (”Düsensitz”) verstanden. Letzteres entspricht einem tatsächlichen hydraulischen Schließzeitpunkt, welcher in an sich bekannter Weise, beispielsweise unter Verwendung eines Spannungssignals oder eines Stromsignals des Aktors, ermittelt werden kann.A closing duration of the injection valve is understood to be the time span between an end of the actuation of the actuator and the striking of the valve needle ("nozzle needle") on the valve seat ("nozzle seat"). The latter corresponds to an actual hydraulic closing time, which can be determined in a manner known per se, for example by using a voltage signal or a current signal of the actuator.

Ergänzend ist vorgesehen, dass der Unterschied zwischen der Ist-Schließdauer und der Soll-Schließdauer mittels der durch die Ausgangsgröße korrigierten Ansteuerdauer des Aktors auf null geregelt wird. Damit wird die Struktur eines Regelkreises beschrieben, welche vorteilhaft zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist. Beispielsweise kann ein Regler des Regelkreises einen Integrator umfassen.In addition, it is provided that the difference between the actual closing duration and the set closing duration is regulated to zero by means of the actuating duration of the actuator corrected by the output variable. Thus, the structure of a control loop is described, which is advantageously suitable for carrying out the method. For example, a controller of the control loop may include an integrator.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass Eingangsgrößen des mindestens einen Modells ein Kraftstoffdruck, und/oder eine eine Soll-Einspritzmenge charakterisierende Größe, insbesondere eine erste Ansteuerdauer, und/oder ein Ergebnis einer Nullmengenkorrektur des Einspritzventils sind. Dabei kann die Ansteuerdauer auch durch einen jeweiligen Einschaltzeitpunkt und einen Ausschaltzeitpunkt der Ansteuerung des Aktors charakterisiert sein. Die genannten Größen sind in besonderer Weise dazu geeignet, eine Soll-Schließdauer des Einspritzventils mittels des mindestens einen Modells zu ermitteln, und dadurch die Ansteuerung des Aktors zu korrigieren.An embodiment of the method provides that input variables of the at least one model are a fuel pressure, and / or a variable characterizing a desired injection quantity, in particular a first actuation duration, and / or a result of a zero quantity correction of the injection valve. In this case, the activation period can also be characterized by a respective switch-on time and a switch-off time of the activation of the actuator. The variables mentioned are particularly suitable for determining a set closing duration of the injection valve by means of the at least one model, and thereby correcting the activation of the actuator.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass mittels einer Anzahl von ersten Teil-Modellen, welche einen Verkokungsgrad als Parameter aufweisen, Sollwerte für eine Schließdauer des Einspritzventils ermittelt werden, und dass mittels eines zweiten Teil-Modells der Verkokungsgrad ermittelt wird, und dass der ermittelte Verkokungsgrad dazu verwendet wird, zwischen den durch die ersten Teil-Modelle ermittelten Sollwerten auszuwählen, und dass unter Verwendung des jeweils ausgewählten Sollwerts der Unterschied zwischen der Ist-Schließdauer und der Soll-Schließdauer des Einspritzventils ermittelt wird. Damit wird ein besonders geeignetes Schema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, wobei das Schema zu beliebigen Teilen mittels einer elektronischen Schaltung und/oder mittels eines Computerprogramms ausgeführt sein kann.A further embodiment of the method provides that setpoints for a closing duration of the injection valve are determined by means of a number of first part models, which have a degree of coking as parameters, and that by means of a second part model, the degree of coking is determined, and that determined coking rate is used to select between the determined by the first part models setpoints, and that using the respectively selected setpoint, the difference between the actual closing duration and the target closing duration of the injector is determined. Thus, a particularly suitable scheme for carrying out the method according to the invention is described, wherein the scheme can be made to arbitrary parts by means of an electronic circuit and / or by means of a computer program.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das zweite Modell den Verkokungsgrad unter Verwendung eines ersten Teil-Modells für einen Verkokungsgrad von null, und/oder der Ist-Schließdauer, und/oder einer mittels einer Nullmengenkorrektur oder einer Voreinspritzung ermittelten Korrekturgröße der Ansteuerdauer ermittelt. Dadurch kann der Verkokungsgrad besonders genau und im Wesentlichen unabhängig von einem eventuellen Verschleiß des Einspritzventils ermittelt werden. Somit können beide Störeffekte getrennt quantifiziert werden.Furthermore, it is provided that the second model determines the degree of coking using a first partial model for a degree of coking of zero, and / or the actual closing duration, and / or a determined by means of a zero quantity correction or a pilot injection correction value of the driving time. As a result, the degree of coking can be determined particularly accurately and essentially independently of any possible wear of the injection valve. Thus, both parasitics can be quantified separately.

Bei einer so genannten Nullmengenkorrektur (NMK) – auch als ”Nullmengenkalibrierung” bekannt – wird das Einspritzventil schrittweise nur so lange und/oder nur so stark angesteuert, dass gerade noch kein Kraftstoff von dem Einspritzventil in den Brennraum eingespritzt wird. Die dabei ermittelte Grenze der Ansteuerung kann allgemein als Referenz für verschiedene Zwecke verwendet werden. Erfindungsgemäß wird die NMK mit dazu verwendet, den Verkokungsgrad zu ermitteln.In a so-called zero-quantity correction (NMK) -also known as "zero-quantity calibration" -the injection valve is actuated stepwise only for so long and / or only so strongly that just no fuel is injected from the injection valve into the combustion chamber. The determined limit of the control can be used in general as a reference for various purposes. According to the NMK is used to determine the degree of coking.

Aus der NMK und/oder der Voreinspritzung, bei welcher eine im Vergleich zu einer Haupteinspritzung vergleichsweise geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird, kann zunächst auf den Verschleiß des Einspritzventils geschlossen werden. Es wurde erkannt, dass bei Einspritzungen mit geringer oder verschwindender Kraftstoffmenge, im Gegensatz zu einem Vollastbetrieb, der Grad der Verkokung (Verkokungsgrad) im Allgemeinen weder zu einer Mehrmenge noch zu einer Mindermenge des eingespritzten Kraftstoffs führt, also keinen signifikanten Einfluss auf die Einspritzmenge ausübt. Dieser Umstand wird erfindungsgemäß dazu verwendet, um den Einfluss des Verschleißes einerseits, und den Einfluss der Verkokung andererseits, quantitativ zu unterscheiden. Quantitative Veränderungen bei einer Einspritzung mit geringer oder verschwindender Kraftstoffmenge können also im Wesentlichen einem Verschleiß des Einspritzventils zugerechnet werden, wodurch ein Maß für diesen Verschleiß ermittelt werden kann. Bei einer Einspritzung im so genannten Volllastbereich kann daraus der Anteil des Verschleißes an der Verzögerung des Schließzeitpunkts bestimmt werden. Wird dieser Anteil von der gesamten Verzögerung des Schließzeitpunkts subtrahiert, so charakterisiert die entstehende Differenz den Anteil der Verkokung. Damit sind beide Anteile bekannt, und es kann daraus auf eine eventuelle Mehrmenge oder Mindermenge des eingespritzten Kraftstoffs auch im Volllastbereich geschlossen werden. Dabei wird berücksichtigt, dass die Verkokung außer dem Anteil an der Verzögerung des Schließzeitpunktes auch eine Verminderung (”Abflachung”) der Einspritzrate bewirkt.From the NMK and / or the pre-injection, in which a comparatively small quantity of fuel is injected in comparison to a main injection, it is possible to first conclude the wear of the injection valve. It has been recognized that for low or zero fuel quantity injections, unlike a full load operation, the degree of coking (coking rate) generally does not result in either an excess or a reduced amount of fuel injected, thus having no significant impact on injection quantity. This circumstance is used according to the invention to quantitatively distinguish the influence of wear on the one hand and the influence of coking on the other hand. Quantitative changes in an injection with a small or vanishing amount of fuel can therefore be attributed essentially to a wear of the injection valve, whereby a measure of this wear can be determined. With an injection in the so-called full load range, the proportion of wear on the delay of the closing time can be determined from this. If this proportion is subtracted from the total delay of the closing time, the resulting difference characterizes the proportion of Coking. Thus, both proportions are known, and it can be concluded therefrom on a possible excess or reduced amount of the injected fuel in the full load range. It is taken into account that the coking causes a reduction ("flattening") of the injection rate in addition to the share of the delay of the closing time.

Besonders nützlich ist es, wenn ein zu der mittels der Nullmengenkorrektur und/oder der Voreinspritzung korrigierten Ansteuerdauer gehörender Einspritzbeginn zu einem zu der ersten Ansteuerdauer gehörenden Einspritzbeginn zeitlich gleichgestellt wird, und wenn eine Zeitdifferenz des Ansteuerendes der korrigierten Ansteuerdauer und des Ansteuerendes der ersten Ansteuerdauer als eine Eingangsgröße für das zweite Teil-Modell verwendet wird. Durch das zeitliche Gleichstellen des Einspritzbeginns ist es besonders einfach, die jeweiligen Ansteuerdauern miteinander zu vergleichen. Das Ansteuerende entspricht dem Zeitpunkt, in welchem der Aktor bzw. ein Elektromagnet durch die Ansteuerung dazu veranlasst werden, das Einspritzventil wieder zu schließen.It is particularly useful if an injection start associated with the drive time corrected by the zero quantity correction and / or the pilot injection is made equal in time to an injection start associated with the first drive duration, and if a time difference of the drive end of the corrected drive duration and the drive end of the first drive duration is one Input size is used for the second part model. Due to the equal timing of the start of injection, it is particularly easy to compare the respective activation periods. The Ansteuerende corresponds to the time in which the actuator or an electromagnet are caused by the control to close the injection valve again.

Das Verfahren kann insbesondere auf Einspritzventile angewendet werden, bei denen der Aktor ein Piezoaktor oder ein Elektromagnet ist Dadurch ist die Erfindung besonders flexibel einsetzbar.The method can be applied in particular to injectors, in which the actuator is a piezoelectric actuator or an electromagnet. Thus, the invention can be used particularly flexibly.

Ergänzend ist vorgesehen, dass ein aktueller Schließzeitpunkt und/oder die Ist-Schließdauer der Ventilnadel bzw. des Einspritzventils aus einem elektrischen Signal des Aktors ermittelt wird. Dadurch kann der Schließzeitpunkt besonders einfach ermittelt werden, um das Verfahren durchzuführen.In addition, it is provided that a current closing time and / or the actual closing duration of the valve needle or the injection valve is determined from an electrical signal of the actuator. As a result, the closing time can be determined particularly easily in order to carry out the method.

Das Verfahren ist besonders einfach anwendbar, wenn zwischen der Ansteuerdauer und einer Öffnungsdauer des Einspritzventils ein monotoner Zusammenhang besteht. Die Ansteuerdauer bezeichnet eine Zeitdifferenz zwischen einem Impuls oder dem Beginn eines elektrischen Signals, wodurch ein Öffnungsvorgang des Einspritzventils bewirkt wird, und einem Impuls oder dem Ende des elektrischen Signals, wodurch ein Schließvorgang des Einspritzventils bewirkt wird.The method is particularly easy to apply if there is a monotone relationship between the control duration and an opening duration of the injection valve. The drive period refers to a time difference between a pulse or the beginning of an electrical signal, which causes an opening operation of the injection valve, and a pulse or the end of the electrical signal, whereby a closing operation of the injection valve is effected.

Weiterhin ist es für das Verfahren von Vorteil, wenn der Verschleiß des Einspritzventils so auf die Öffnungsdauer wirkt, dass die Öffnungsdauer im Wesentlichen zeitlich symmetrisch vergrößert wird. Dadurch ergibt sich – bei einer jeweils vergleichbaren Ansteuerung – ein um ein jeweiliges Maß verfrühter Einspritzbeginn und ein um in etwa dasselbe Maß verzögertes Einspritzende. Für diese Fälle kann der Verschleiß des Einspritzventils besonders genau von der Verkokung unterschieden werden.Furthermore, it is advantageous for the method if the wear of the injection valve acts on the opening duration such that the opening duration is increased substantially symmetrically over time. This results in - at a respective comparable control - premature by a respective measure injection start and delayed by about the same extent injection end. For these cases, the wear of the injector can be distinguished particularly accurately from the coking.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise mittels eines Computerprogramms durchgeführt wird, welches auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine gespeichert ist. Dadurch kann die Abarbeitung der für das Verfahren erforderlichen Vorgänge und Rechenoperationen schnell und vergleichsweise einfach durchgeführt werden.Furthermore, it is provided that the method according to the invention is at least partially carried out by means of a computer program which is stored on a control and / or regulating device of an internal combustion engine. As a result, the processing of the processes and arithmetic operations required for the method can be carried out quickly and comparatively easily.

Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in den nachfolgenden Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.Features which are important for the invention can also be found in the following drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:

1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine; 1 a simplified sectional view of an injection valve of an internal combustion engine;

2 ein erstes Diagramm einer Einspritzrate des Einspritzventils mit und ohne Verschleiß; 2 a first diagram of an injection rate of the injection valve with and without wear;

3 ein zweites Diagramm der Einspritzrate des Einspritzventils mit und ohne Verkokung; 3 a second diagram of the injection rate of the injection valve with and without coking;

4 ein drittes Diagramm der Einspritzrate des Einspritzventils mit und ohne Verschleiß sowie mit und ohne Verkokung; 4 a third diagram of the injection rate of the injection valve with and without wear and with and without coking;

5 ein viertes Diagramm der Einspritzrate mit und ohne Verschleiß bei einer relativ kurzen Einspritzdauer; 5 a fourth diagram of the injection rate with and without wear with a relatively short injection duration;

6 ein fünftes Diagramm der Einspritzrate mit und ohne Verschleiß bei einer relativ langen Einspritzdauer, 6 a fifth diagram of the injection rate with and without wear with a relatively long injection duration,

7 ein sechstes Diagramm der Einspritzrate mit und ohne Verkokung bei einer relativ langen Einspritzdauer; 7 a sixth diagram of the injection rate with and without coking at a relatively long injection duration;

8 ein Blockdiagramm zur Durchführung des Verfahrens; und 8th a block diagram for carrying out the method; and

9 ein Kennfeld zur Bestimmung eines Verkokungsgrades. 9 a map for determining a degree of coking.

Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.The same reference numerals are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments.

In der 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Einspritzventils 10 in einer vereinfachten Schnittdarstellung. Das Einspritzventil 10 weist einen piezoelektrischen Aktor 11, einen Stellkolben 12, einen Steuerkolben 13, ein Verschließglied 14 und eine Ventilnadel 15 (”Düsennadel”) auf. Im Betrieb ist in dem Einspritzventil 10 unter Druck stehender Kraftstoff vorhanden.In the 1 shows an exemplary embodiment of an injection valve 10 in a simplified sectional view. The injection valve 10 has a piezoelectric actuator 11 , one actuating piston 12 , a control piston 13 , an obturator 14 and a valve needle 15 ("Nozzle needle") on. In operation is in the injector 10 pressurized fuel is present.

Der Aktor 11 und der Stellkolben 12 sind in einer zentralen Bohrung des Einspritzventils 10 untergebracht. Das eine Ende des Aktors 11 ist an dem Einspritzventil 10 befestigt, während an dem anderen Ende der Stellkolben 12 gehalten ist.The actor 11 and the actuator piston 12 are in a central bore of the injector 10 accommodated. The one end of the actor 11 is at the injection valve 10 attached, while at the other end of the actuator piston 12 is held.

Der Steuerkolben 13 und das daran gehaltene Verschließglied 14 sind in einer Fortsetzung der zentralen Bohrung des Einspritzventils 10 untergebracht. Im Bereich des Steuerkolbens 13 ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter Leckkanal vorgesehen. In der 1 liegt das Verschließglied 14 an einem Sitz 16 an und ist damit geschlossen.The control piston 13 and the closure member held thereon 14 are in a continuation of the central bore of the injector 10 accommodated. In the area of the control piston 13 is provided in the drawing, not shown, leakage channel. In the 1 lies the closure member 14 at a seat 16 and is closed.

Zwischen dem Stellkolben 12 und dem Steuerkolben 13 ist ein hydraulischer Kuppler 17 vorhanden. Der Druck in dem Koppler 17 ist mit der Abkürzung Pk gekennzeichnet.Between the actuator piston 12 and the control piston 13 is a hydraulic coupler 17 available. The pressure in the coupler 17 is marked with the abbreviation Pk.

Die Ventilnadel 15 ist in einer weiteren Fortsetzung der zentralen Bohrung des Einspritzventils 10 untergebracht. Von dem einer Einspritzdüse 36 zugewandten, spitzen Ende der Ventilnadel 15 verläuft ein Kanal 18 zu einem Zulauf 19. Weiterhin ist dieser Zulauf 19 über eine Zulaufdrossel 20 mit dem anderen Ende der Ventilnadel 15 verbunden.The valve needle 15 is in a further continuation of the central bore of the injector 10 accommodated. From that of an injection nozzle 36 facing, pointed end of the valve needle 15 runs a channel 18 to a feed 19 , Furthermore, this feed 19 via an inlet throttle 20 with the other end of the valve needle 15 connected.

Zwischen diesem anderen Ende der Ventilnadel 15 und dem Verschließglied 14 ist eine Ablaufdrossel 21 vorgesehen. Zusätzlich kann eine in der Zeichnung nicht dargestellte Feder vorhanden sein, mit der die Ventilnadel 15 in die in der 1 gezeigte Stellung gedrückt wird. In dem in der 1 dargestellten Zustand ist die Ventilnadel 15 geschlossen und es wird kein Kraftstoff über die Einspritzöffnung eingespritzt.Between this other end of the valve needle 15 and the closure member 14 is an outlet throttle 21 intended. In addition, a spring, not shown in the drawing may be present, with the valve needle 15 in the in the 1 shown position is pressed. In the in the 1 shown state is the valve needle 15 closed and no fuel is injected through the injection port.

Wird eine Spannung Ua an den Aktor 11 angelegt, so dehnt sich der Aktor 11 aus und verschiebt dadurch den Stellkolben 12. Dies führt – über hier nicht beschriebene Zwischenschritte – dazu, dass die Ventilnadel 15 aus einem Ventilsitz 34 (”Düsensitz”) abgehoben und somit das Einspritzventil 10 geöffnet wird. Über die Einspritzdüse 36 erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.If a voltage Ua to the actuator 11 created, so the actuator expands 11 and thereby displaces the actuator piston 12 , This leads - via intermediate steps not described here - to the fact that the valve needle 15 from a valve seat 34 ("Nozzle seat") lifted and thus the injection valve 10 is opened. About the injector 36 an injection of fuel takes place in a combustion chamber, not shown in the drawing, of an internal combustion engine.

Wird die Spannung Ua wieder von dem Aktor 11 weggenommen, so zieht sich der Aktor 11 zusammen. Dies führt – über hier nicht beschriebene Zwischenschritte – dazu, dass die Ventilnadel 15 zurück in ihre geschlossene Stellung verschoben wird. Von dem Einspritzventil 10 wird kein Kraftstoff mehr eingespritzt.Will the voltage Ua again from the actuator 11 taken away, so pulls the actor 11 together. This leads - via intermediate steps not described here - to the fact that the valve needle 15 moved back to its closed position. From the injector 10 No more fuel is injected.

Im Betrieb des Einspritzventils 10 kann ein eventueller Verschleiß des Ventilsitzes 34 und/oder eine Verkokung der Einspritzdüse 36 oder des Kanals 18 die eingespritzte Kraftstoffmenge verändern. Dies wird mittels der nachfolgenden Figuren noch näher erläutert werden. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die in der 1 dargestellte Ausführungsform des Einspritzventils 10 beschränkt ist, sondern auf eine Vielzahl verschiedener Ausführungsformen von Einspritzventilen 10 angewendet werden kann, welche mit oder ohne Unterstützung durch ein Servoventil oder eine vergleichbare hydraulische Einrichtung arbeiten.In operation of the injector 10 may be a possible wear of the valve seat 34 and / or coking of the injection nozzle 36 or the channel 18 change the injected fuel quantity. This will be explained in more detail by means of the following figures. It is understood that the invention is not limited to those in the 1 illustrated embodiment of the injection valve 10 is limited, but on a variety of different embodiments of injectors 10 can be applied, which work with or without the assistance of a servo valve or a similar hydraulic device.

2 zeigt ein erstes Diagramm einer Einspritzrate 40 des Einspritzventils 10 mit und ohne Verschleißeffekte im Bereich eines Ventilsitzes. Eine Verkokung ist nicht vorhanden. Auf der Abszisse des dargestellten Koordinatensystems ist eine Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate ist die Einspritzrate 40 aufgetragen. Die physikalische Einheit der Einspritzrate 40 wird beispielsweise in mm^3/μs (Kubikmillimeter je Mikrosekunde) angegeben. 2 shows a first diagram of an injection rate 40 of the injection valve 10 with and without wear effects in the area of a valve seat. A coking is not available. A time t is plotted on the abscissa of the illustrated coordinate system and the injection rate is on the ordinate 40 applied. The physical unit of the injection rate 40 is given in mm ^ 3 / μs (cubic millimeters per microsecond), for example.

In einem in der Zeichnung linken Bereich sind Kurven 42 und 44 für eine Voreinspritzung 46 angegeben. In einem in der Zeichnung rechten Bereich sind Kurven 48 und 50 für eine Haupteinspritzung 56 angegeben, welche beispielsweise einer Volllast des Einspritzventils 10 bzw. der Brennkraftmaschine entspricht Haupteinspritzungen 56 werden im Allgemeinen auch in übrigen Lastbereichen der Brennkraftmaschine verwendet. Die durchgezogenen Kurven 42 und 48 entsprechen jeweils einem neuen Einspritzventil 10 (”Neuteil”), und die gestrichelten Kurven 44 und 50 entsprechen jeweils einem Einspritzventil 10, welches nach einer bestimmten Betriebsdauer einen merklichen Verschleiß des Ventilsitzes 34 aufweist. Ergänzend sind in der 2 die zu den Kurven 42, 44, 48 und 50 gehörenden Öffnungsdauern 52, 54, 58 und 60 eingetragen. Sowohl für das Neuteil, als auch für das mit Verschleiß behaftete Einspritzventil 10 wurde in der 2 jeweils eine gleiche Ansteuerung verwendet, das heißt, auch der Ansteuerbeginn und das Ansteuerende sind in Bezug auf die dargestellte Zeit t jeweils gleich.In a left-hand area in the drawing are curves 42 and 44 for a pre-injection 46 specified. In a right-hand area in the drawing are curves 48 and 50 for a main injection 56 indicated, for example, a full load of the injector 10 or the internal combustion engine corresponds to main injections 56 are generally used in other load ranges of the internal combustion engine. The solid curves 42 and 48 each correspond to a new injection valve 10 ("New part"), and the dashed curves 44 and 50 each correspond to an injection valve 10 , which after a certain period of operation noticeable wear of the valve seat 34 having. In addition are in the 2 the to the curves 42 . 44 . 48 and 50 belonging opening times 52 . 54 . 58 and 60 entered. Both for the new part, as well as for the wear-loaded injector 10 was in the 2 each used a same control, that is, also the start of control and the Ansteuerende are in relation to the illustrated time t in each case the same.

Man erkennt, dass die Veränderung der jeweiligen Kurven 44 und 50 in Bezug auf die Kurven 42 und 48, beziehungsweise der Öffnungsdauern 54 und 60 in Bezug auf die Öffnungsdauern 52 und 58, im Wesentlichen symmetrisch erfolgt. Der Einspritzbeginn wird jeweils also zu einer früheren Zeit hin verschoben und das zugehörige Einspritzende wird zu einer späteren Zeit hin verschoben. Für die Voreinspritzung 46 ist in der Zeichnung ein verspäteter Schließzeitpunkt 59 und für die Haupteinspritzung 56 ist ein verspäteter Schließzeitpunkt 61 eingetragen. Die Zeit t ist für die Scheitelpunkte der Kurven 42 und 44, bzw. 48 und 50 jeweils in etwa gleich. Die jeweiligen Einspritzmengen der Voreinspritzung 46 und der Haupteinspritzung 56 sind für das mit Verschleiß behaftete Einspritzventil 10 also größer. Der durch den Verschleiß bedingte Driftanteil der eingespritzten Kraftstoffmenge in Bezug auf die Kurven 42 und 44 kann mittels einer so genannten Nullmengenkorrektur und/oder während der Voreinspritzung 46 ermittelt werden, wie weiter unten noch beschrieben werden wird.One recognizes that the change of the respective curves 44 and 50 in terms of the curves 42 and 48 , or the opening times 54 and 60 in terms of opening times 52 and 58 , essentially symmetrical. The start of injection is therefore in each case shifted to an earlier time and the associated injection end is shifted to a later time. For the pre-injection 46 is a late closing time in the drawing 59 and for the main injection 56 is a late closing time 61 entered. The time t is for the vertices of the curves 42 and 44 , respectively. 48 and 50 each about the same. The respective injection quantities of the pilot injection 46 and the main injection 56 are for the wear-loaded injector 10 so bigger. The drift component of the injected fuel quantity in relation to the curves due to wear 42 and 44 can by means of a so-called zero quantity correction and / or during the pilot injection 46 be determined, as will be described below.

3 zeigt ein zu der 2 vergleichbares Diagramm der Einspritzrate 40 des Einspritzventils 10 jeweils mit und ohne Verkokung der Einspritzdüse 36. Dargestellt ist ebenfalls eine Voreinspritzung 46 und eine Haupteinspritzung 56. Ein Verschleiß des Einspritzventils 10 ist in der 3 nicht vorhanden. Die durchgezogenen Kurven 42 und 48 stellen die Einspritzrate 40 ohne Verkokung dar, und die gestrichelten Kurven 62 und 64 stellen die Einspritzrate 40 mit einem merklichen Verkokungsgrad dar. Die Öffnungsdauer 58 der Kurve 48 wird zu einer Öffnungsdauer 69 der Kurve 64 verlängert. 3 shows one to the 2 comparable diagram of the injection rate 40 of the injection valve 10 each with and without coking the injector 36 , Also shown is a pilot injection 46 and a main injection 56 , A wear of the injector 10 is in the 3 unavailable. The solid curves 42 and 48 set the injection rate 40 without coking, and the dashed curves 62 and 64 set the injection rate 40 with a noticeable degree of coking dar. The opening time 58 the curve 48 becomes an opening period 69 the curve 64 extended.

Man erkennt, dass für die Voreinspritzung 46 die Kurve 62 nahezu identisch zu der Kurve 42 verläuft. Für die Haupteinspritzung 56 ergibt sich für die Kurve 64 in Bezug auf die Kurve 48 zum einen eine Verminderung des Scheitelwertes (”Abflachung”) sowie eine Verzögerung des Schließverhaltens. Ein Schließzeitpunkt 66 der Kurve 48 verschiebt sich auf einen späteren Schließzeitpunkt 68 der Kurve 64. Der Einspritzbeginn ist für die Kurven 42 und 62 sowie für die Kurven 48 und 64 jeweils in etwa gleich. Der Grund hierfür ist, dass eine ”Sitzdrosselung” der Einspritzdüse 36 begrenzend auf die Einspritzmenge wirkt. Bei dem vergleichsweise großen Hub der Ventilnadel 15 während der Haupteinspritzung 56 (Volllastbereich) ergibt sich jedoch wegen der Verkokung eine verminderte Einspritzrate 40.One recognizes that for the pre-injection 46 the curve 62 almost identical to the curve 42 runs. For the main injection 56 results for the curve 64 in terms of the curve 48 on the one hand a reduction of the peak value ("flattening") and a delay of the closing behavior. A closing time 66 the curve 48 shifts to a later closing time 68 the curve 64 , The start of injection is for the curves 42 and 62 as well as for the curves 48 and 64 each about the same. The reason for this is that a "seat throttling" of the injector 36 limiting effect on the injection quantity. At the comparatively large stroke of the valve needle 15 during the main injection 56 (Full load range), however, results in a reduced injection rate because of the coking 40 ,

Durch die Abflachung der Kurve 64 in Bezug auf die Kurve 48 ergibt sich für die Haupteinspritzung 56 eine Verkleinerung der gesamten Einspritzmenge, und durch den späteren Schließzeitpunkt 68 ergibt sich eine Vergrößerung der gesamten Einspritzmenge. In der Summe beider Effekte ergibt sich eine Verkleinerung der eingespritzten Kraftstoffmenge.By flattening the curve 64 in terms of the curve 48 results for the main injection 56 a reduction of the total injection quantity, and by the later closing time 68 results in an increase in the total injection quantity. The sum of the two effects results in a reduction of the injected fuel quantity.

4 zeigt ein zu den 2 und 3 vergleichbares Diagramm der Einspritzrate 40 des Einspritzventils 10, wobei die Störeffekte des Verschleißes sowie der Verkokung gemeinsam dargestellt sind. Gezeigt ist jedoch nur die Haupteinspritzung 56. Die dargestellten Kurven 48, 50 und 64 sind den in den 2 und 3 dargestellten Kurven 48, 50 und 64 gleich. Neu ist in der 4 die durchgezogene Kurve 70 welche die gestrichelten Kurven 50 und 64 kombiniert und somit beide Störeffekte umfasst. Die Kurve 70 weist einen verspäteten Schließzeitpunkt 72 auf. 4 shows one to the 2 and 3 comparable diagram of the injection rate 40 of the injection valve 10 , wherein the disturbing effects of wear and coking are shown together. Shown, however, is only the main injection 56 , The illustrated curves 48 . 50 and 64 are in the 2 and 3 illustrated curves 48 . 50 and 64 equal. New is in the 4 the solid curve 70 which the dashed curves 50 and 64 combined and thus includes both parasitic effects. The curve 70 indicates a late closing time 72 on.

Weil einerseits die Kurve 50 einen verspäteten Schließzeitpunkt 61 aufweist, wobei eine Mehrmenge des Kraftstoffs abgesetzt wird, andererseits die Kurve 64 ebenfalls einen verspäteten Schließzeitpunkt 68 aufweist, wobei jedoch eine Mindermenge des Kraftstoffs abgesetzt wird, ist es allein aus der Kenntnis des Schließzeitpunktes 72 nicht möglich, die tatsächlich abgesetzte Kraftstoffmenge zu ermitteln. Durch einen Vergleich mit den 2 und 3 wird jedoch ersichtlich, dass der Verlauf der Einspritzrate 40 während der Voreinspritzungen 46 beziehungsweise der zeitlichen Lage der Schließzeitpunkte 59 es ermöglichen, den Anteil des Verschleißes einerseits und den Anteil der Verkokung andererseits voneinander zu unterscheiden und somit zu ermitteln. Dadurch wird es erfindungsgemäß möglich, die eingespritzte Kraftstoffmenge im Wesentlichen unabhängig von dem Verschleiß und/oder der Verkokung einzustellen. Dies wird in der 8 noch ausführlich erläutert werden.Because on the one hand the curve 50 a late closing time 61 On the other hand, the curve is discontinued, wherein an extra amount of the fuel is discontinued 64 also a late closing time 68 However, with a reduced amount of the fuel is discontinued, it is only from the knowledge of the closing time 72 not possible to determine the actually deposited fuel quantity. By comparison with the 2 and 3 however, it will be seen that the course of the injection rate 40 during the pre-injections 46 or the temporal position of the closing times 59 make it possible to distinguish the proportion of wear on the one hand and the proportion of coking on the other hand from each other and thus to determine. This makes it possible according to the invention to set the injected fuel quantity essentially independently of the wear and / or the coking. This is in the 8th will be explained in detail.

5 zeigt eine erste Simulation der Einspritzrate 40 über der Zeit t bei einer Voreinspritzung 46, ähnlich zu dem im linken Bereich der 2 gezeigten Verlauf. Der Darstellung liegt ein gleicher Kraftstoffdruck wie in den nachfolgenden 6 und 7 zugrunde. Es sind insgesamt drei geringfügig unterschiedliche Kurven 44 dargestellt. Man erkennt, dass ein Beginn 73 der Einspritzung bei dem mit Verschleiß behafteten Einspritzventil 10 (Kurven 44) im Vergleich zu dem Neuteil (Kurve 42) um eine Zeitspanne 74 verfrüht ist, und das Ende der Einspritzung um eine Zeitspanne 76 verspätet ist. 5 shows a first simulation of the injection rate 40 over time t at a pilot injection 46 , similar to that in the left area of the 2 shown course. The illustration is an equal fuel pressure as in the following 6 and 7 based. There are a total of three slightly different curves 44 shown. You realize that a beginning 73 the injection in the wear-loaded injector 10 (curves 44 ) compared to the new part (curve 42 ) for a period of time 74 is premature, and the end of injection by a period of time 76 is late.

6 zeigt eine zweite Simulation der Einspritzrate 40 über der Zeit t bei einer Haupteinspritzung 56, ähnlich zu dem im rechten Bereich der 2 gezeigten Verlauf. Der Darstellung der 6 und der nachfolgenden 7 liegt eine in Bezug auf die 5 in etwa fünffach längere Ansteuerdauer des Einspritzventils zugrunde. Man erkennt, dass der Beginn 73 der Einspritzung bei dem mit Verschleiß behafteten Einspritzventil 10 (Kurve 50) im Vergleich zu dem Neuteil (Kurve 48) um eine Zeitspanne 74 verfrüht ist, und dass das Ende der Einspritzung um eine Zeitspanne 76 verspätet ist. 6 shows a second simulation of the injection rate 40 over time t during a main injection 56 , similar to the one on the right 2 shown course. The representation of the 6 and the following ones 7 is one in terms of the 5 in about five times longer control period of the injection valve based. You realize that the beginning 73 the injection in the wear-loaded injector 10 (Curve 50 ) in the Comparison to the new part (curve 48 ) for a period of time 74 is premature, and that the end of the injection by a period of time 76 is late.

7 zeigt eine dritte Simulation der Einspritzrate 40 über der Zeit t bei einer Haupteinspritzung 56, ähnlich zu dem im rechten Bereich der 3 gezeigten Verlauf. Der Darstellung liegt ein angenommener Kraftstoffdruck von 1600 bar und eine Ansteuerdauer des Einspritzventils 10 von 700 μs zugrunde. Es sind insgesamt drei unterschiedliche Kurven 64 dargestellt, welche in Richtung eines Pfeils 78 einen zunehmenden Verkokungsgrad aufweisen. Man erkennt, dass der Beginn 73 der Einspritzung bei den Kurven 48 und 64 nahezu gleichzeitig erfolgt, jedoch das Ende der Einspritzung bei dem mit Verkokung behafteten Einspritzventil 10 (Kurven 64) im Vergleich zu dem Neuteil (Kurve 48) um eine Zeitspanne 76 verspätet ist. 7 shows a third simulation of the injection rate 40 over time t during a main injection 56 , similar to the one on the right 3 shown course. The illustration is an assumed fuel pressure of 1600 bar and a drive duration of the injector 10 based on 700 μs. There are a total of three different curves 64 shown in the direction of an arrow 78 have an increasing degree of coking. You realize that the beginning 73 injection at the curves 48 and 64 Almost at the same time, but the end of the injection in the coking-contaminated injection valve 10 (curves 64 ) compared to the new part (curve 48 ) for a period of time 76 is late.

8 zeigt ein Blockdiagramm 80 des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das in der Zeichnung dargestellte Schema weist im linken Bereich der Zeichnung eine erste und eine zweite Eingangsgröße auf. Die erste Eingangsgröße charakterisiert einen Kraftstoffdruck 82 (”Raildruck”) eines Hochdruckspeichers eines Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine. Die zweite Eingangsgröße charakterisiert eine erste Ansteuerdauer 84 des Einspritzventils 10 bzw. eine Sollmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs. Die ”erste” Ansteuerdauer 84 bedeutet dabei eine durch das erfindungsgemäße Verfahren noch nicht korrigierte Ansteuerdauer 84, welche beispielsweise durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine vorgegeben wird. Ein Ausgang 85 im rechten unteren Bereich des dargestellten Schemas weist eine durch das erfindungsgemäße Verfahren korrigierte Ansteuerdauer 86 auf. 8th shows a block diagram 80 the method according to the invention. The scheme shown in the drawing has a first and a second input in the left portion of the drawing. The first input characterizes a fuel pressure 82 ("Rail pressure") of a high-pressure accumulator of a fuel system of the internal combustion engine. The second input characterizes a first drive duration 84 of the injection valve 10 or a desired quantity of the fuel to be injected. The "first" driving time 84 in this case means a drive time not yet corrected by the method according to the invention 84 , which is predetermined for example by a control and / or regulating device of the internal combustion engine. An exit 85 in the lower right area of the scheme shown has a corrected by the inventive method driving time 86 on.

Der Kraftstoffdruck 82 und die Ansteuerdauer 84 werden vorliegend vier ersten Teil-Modellen 88, 90, 92 und 94 zugeführt, deren Ausgänge auf jeweils einen Eingang eines steuerbaren Wahlschalters 96 (Multiplexer) geführt sind. Die ersten Teil-Modelle 88, 90, 92 und 94 sind vorliegend als Kennfelder in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung abgespeichert. Die ersten Teil-Modelle 88, 90, 92 und 94 beschreiben Soll-Schließdauern 89, 91, 93 und 95 des Einspritzventils 10 in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck 82 und der ersten Ansteuerdauer 84 für verschiedene Verkokungsgrade des Einspritzventils 10.The fuel pressure 82 and the driving time 84 Here are four first part models 88 . 90 . 92 and 94 supplied, the outputs of each one input of a controllable selector switch 96 (Multiplexer) are led. The first part models 88 . 90 . 92 and 94 are stored here as maps in the control and / or regulating device. The first part models 88 . 90 . 92 and 94 describe target closing times 89 . 91 . 93 and 95 of the injection valve 10 depending on the fuel pressure 82 and the first driving time 84 for different degrees of coking of the injection valve 10 ,

Unter einer ”Schließdauer” bzw. ”Soll-Schließdauer” wird vorliegend die Zeitspanne zwischen einem Ende der Ansteuerung des Aktors 11 des Einspritzventils 10 und einem Aufsetzen der Ventilnadel 15 auf den Ventilsitz 34 (”Nadelschließen”) des Einspritzventils 10 verstanden.In this case, the term of time between an end of the actuation of the actuator is referred to as a "closing duration" or "desired closing duration" 11 of the injection valve 10 and placing the valve needle 15 on the valve seat 34 ("Needle closing") of the injector 10 Understood.

Das Teil-Modell 88 entspricht einem Verkokungsgrad von null, und die Teil-Modelle 90, 92 und 94 entsprechen Verkokungsgraden von eins, zwei und drei. Es versteht sich, dass die Anzahl der Teil-Modelle 88, 90, 92 und 94 abweichend von der Darstellung der 8 auch größer oder kleiner als vier betragen kann. Entsprechend kann der Verkokungsgrad feiner oder weniger fein gestuft definiert sein.The part model 88 corresponds to a degree of coking of zero, and the partial models 90 . 92 and 94 Coking levels of one, two and three correspond. It is understood that the number of part models 88 . 90 . 92 and 94 deviating from the representation of the 8th may be greater or less than four. Accordingly, the degree of coking may be defined finer or less finely graded.

Ein Block 98 ermittelt aus einem Ende der Ansteuerung des Aktors 11 und dem aktuell detektierten Schließzeitpunkt 72 der Ventilnadel 15 eine Ist-Schließdauer 99 des Einspritzventils 10. In einem ersten Vergleicher 100, welcher vorliegend als Addierer bzw. Subtrahierer ausgeführt ist, wird die Ist-Schließdauer 99 mit der im Teil-Modell 88 ermittelten Soll-Schließdauer 89 verglichen. Das Ergebnis wird einem Block 102 zugeführt, dessen Ausgangsgröße eine Differenz 103 der Schließdauer (”Delta-Schließdauer”) für den Verkokungsgrad null charakterisiert.A block 98 determined from one end of the activation of the actuator 11 and the currently detected closing time 72 the valve needle 15 an actual closing time 99 of the injection valve 10 , In a first comparator 100 , which is embodied here as an adder or subtractor, becomes the actual closing duration 99 with the part model 88 determined target closing duration 89 compared. The result is a block 102 fed, whose output is a difference 103 the closing duration ("delta closing time") for the coking degree zero.

Die im Block 102 ermittelte Differenz 103 charakterisiert ein Maß für den (über die Lebensdauer) veränderten Schließzeitpunkt 72 des Einspritzventils 10, und charakterisiert insbesondere eine Summe aus dem Verschleiß des Ventilsitzes 34 und der Verkokung der Einspritzdüse 36, wie es bei der 4 bereits beschrieben wurde. Wegen der Summe können der Verschleiß einerseits und die Verkokung andererseits zunächst nicht einzeln quantifiziert werden. Die im Block 102 ermittelte Differenz 103 wird einem zweiten Teil-Modell 104 als erste Eingangsgröße zugeführt.The in the block 102 determined difference 103 Characterizes a measure of the (over the life) changed closing time 72 of the injection valve 10 , and in particular characterizes a sum of the wear of the valve seat 34 and the coking of the injection nozzle 36 as is the case with the 4 already described. Because of the sum of the wear on the one hand and the coking on the other hand initially can not be quantified individually. The in the block 102 determined difference 103 becomes a second part model 104 fed as the first input.

Ein Block 106 führt – beispielsweise in einem Leerlauf der Brennkraftmaschine – eine so genannte ”Nullmengenkorrektur” (NMK, auch als ”Nullmengenkalibrierung” bekannt) des Einspritzventils 10 durch. Dabei wird das Einspritzventil 10 schrittweise mit einer jeweils bestimmten Ansteuerdauer 84 nur so stark angesteuert, dass gerade noch kein Kraftstoff von dem Einspritzventil 10 in den Brennraum eingespritzt wird. Alternativ oder ergänzend kann die Voreinspritzung 46 in vergleichbarer Weise verwendet werden.A block 106 leads - for example, in an idling of the internal combustion engine - a so-called "zero-quantity correction" (NMK, also known as "zero-quantity calibration") of the injection valve 10 by. At the same time, the injection valve becomes 10 gradually with a specific activation period 84 only so strongly driven that just no fuel from the injector 10 is injected into the combustion chamber. Alternatively or additionally, the pilot injection 46 be used in a comparable way.

Der nachfolgende Block 108 ermittelt aus einem Ergebnis 107 der Nullmengenkorrektur eine Korrekturgröße 110 der Ansteuerdauer 84 des Aktors 11. Dazu wird ein jeweiliger Einsprizbeginn zeitlich gleichgestellt. Die Korrekturgröße 110 ist im Wesentlichen von dem Verschleiß des Einspritzventils 10, insbesondere des Ventilsitzes 34, abhängig, jedoch wenig oder gar nicht von der Verkokung des Einspritzventils 10, insbesondere der Einspritzdüse 36. Dies wurde oben in den 2, 3 und 4 veranschaulicht. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, die Einflüsse des Verschleißes einerseits und der Verkokung andererseits zu unterscheiden. Die im Block 108 ermittelte Korrekturgröße 110 wird dem zweiten Teil-Modell 104 als zweite Eingangsgröße zugeführt. Das zweite Teil-Modell 104 ist ebenfalls als Kennfeld in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine abgespeichert.The following block 108 determined from a result 107 the zero quantity correction a correction value 110 the driving time 84 of the actor 11 , For this purpose, a respective Einsprizbeginn time equivalent. The correction size 110 is essentially the wear of the injector 10 , in particular the valve seat 34 , depending, but little or not at all on the coking of the injection valve 10 , in particular the injection nozzle 36 , This was above in the 2 . 3 and 4 illustrated. This creates the opportunity to distinguish the effects of wear on the one hand and coking on the other hand. The in the block 108 determined correction quantity 110 becomes the second part model 104 fed as a second input. The second part model 104 is also stored as a map in the control and / or regulating device of the internal combustion engine.

Mit Hilfe des Kennfelds des zweiten Teil-Modells 104 wird aus der Differenz 103 und der Korrekturgröße 110 ein Verkokungsgrad 111 ermittelt. Der Verkokungsgrad 111 entspricht vorliegend einer positiven ganzen Zahl, wie es weiter unten in der 9 näher erläutert werden wird. Der Verkokungsgrad 111 kann also die Werte null, eins, zwei bis n ganzzahlig annehmen und ist somit geeignet, den Wahlschalter 96 zu steuern. Der Wahlschalter 96 schaltet entsprechend eine der in den ersten Teil-Modellen 88, 90, 92 und 94 ermittelten Soll-Schließdauern 89, 91, 93 oder 95 an seinen Ausgang. Der Ausgang ist mit einem ersten Eingang eines zweiten Vergleichers 112 verbunden, welcher vorliegend als Addierer bzw. Subtrahierer ausgeführt ist.Using the map of the second part model 104 will be out of the difference 103 and the correction size 110 a degree of coking 111 determined. The degree of coking 111 in this case corresponds to a positive integer, as described below in the 9 will be explained in more detail. The degree of coking 111 can therefore take the values zero, one, two to n integers and is thus suitable for the selector switch 96 to control. The selector switch 96 Switches accordingly one of the first part models 88 . 90 . 92 and 94 determined target closing times 89 . 91 . 93 or 95 to his exit. The output is with a first input of a second comparator 112 which is embodied here as an adder or subtractor.

Abweichend von der Darstellung der 8 kann der Verkokungsgrad 111 auch mittels eines höher dimensionalen Kennfelds mit unterschiedlichen Teil-Modellen ermittelt werden. Ebenso ist es denkbar, den Verkokungsgrad 111 auch mittels nicht-ganzzahliger Werte zu charakterisieren. Dies ist in der 8 jedoch nicht gezeigt.Deviating from the presentation of 8th can the degree of coking 111 also be determined by means of a higher dimensional map with different sub-models. It is also conceivable, the degree of coking 111 also by non-integer values. This is in the 8th but not shown.

Ein zweiter Eingang des zweiten Vergleichers 112 ist mit dem Ausgang des Blocks 98 verbunden. Der zweite Vergleicher 112 vergleicht also die von dem Verkokungsgrad 111 abhängige Soll-Schließdauer 89, 91, 93 oder 95 mit der Ist-Schließdauer 99, woraus im nachfolgenden Block 114 eine Ausgangsgröße 116 ermittelt wird. Die Ausgangsgröße 116 entspricht somit einer ”Delta-Schließdauer” für den jeweiligen durch den Wahlschalter 96 gewählten Verkokungsgrad 111 und wird dazu verwendet, um die Ansteuerung des Aktors 11 erfindungsgemäß zu korrigieren.A second input of the second comparator 112 is with the output of the block 98 connected. The second comparator 112 so compare the of the degree of coking 111 dependent target closing time 89 . 91 . 93 or 95 with the actual closing time 99 , resulting in the following block 114 an output 116 is determined. The output size 116 thus corresponds to a "delta closing duration" for the respective one by the selector switch 96 selected degree of coking 111 and is used to control the actuator 11 to be corrected according to the invention.

Dazu wird die derart ermittelte Ausgangsgröße 116 als erste Eingangsgröße einem Regler 118 zugeführt. Eine zweite Eingangsgröße des Reglers 118 ist die erste Ansteuerdauer 84 des Einspritzventils 10 bzw. eine die Sollmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs charakterisierende Größe. An dem Ausgang 85 des Reglers 118 liegt die korrigierte Ansteuerdauer 86 an. Der Aktor 11 wird in Abhängigkeit der Ansteuerdauer 86 angesteuert.For this purpose, the thus determined output is 116 as the first input variable to a controller 118 fed. A second input of the regulator 118 is the first drive time 84 of the injection valve 10 or a variable which characterizes the desired quantity of the fuel to be injected. At the exit 85 of the regulator 118 is the corrected drive time 86 at. The actor 11 becomes dependent on the activation period 86 driven.

Der Regler 118 wirkt auf die Ansteuerdauer 86 derart ein, dass die Ausgangsgröße 116 (Delta-Schließdauer) des Blocks 114 den Wert null annehmen kann. Der Regler 118 regelt die Ist-Schließdauer 99 in Abhängigkeit der jeweils ausgewählten Soll-Schließdauer 89, 91, 93 oder 95. Dann weist die korrigierte Ansteuerdauer 86 des Aktors 11 einen solchen Wert auf, dass bei einem vorliegendem Verschleiß und einer vorliegenden Verkokung des Einspritzventils 10 eine abgesetzte Ist-Kraftstoffmenge einer für einen jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine erforderlichen Soll-Kraftstoffmenge entspricht. Somit bleibt die Stärke des Verschleißes und/oder die Stärke der Verkokung im Wesentlichen unerheblich für die in den Brennraum der Brennkraftmaschine abgesetzte Kraftstoffmenge.The regulator 118 acts on the activation period 86 such that the output 116 (Delta closing time) of the block 114 can take the value zero. The regulator 118 regulates the actual closing time 99 depending on the respectively selected target closing time 89 . 91 . 93 or 95 , Then assigns the corrected drive time 86 of the actor 11 such a value that at a present wear and a present coking of the injection valve 10 a remote actual fuel quantity corresponds to a required fuel quantity required for a respective operating state of the internal combustion engine. Thus, the strength of the wear and / or the strength of the coking remains essentially irrelevant to the amount of fuel deposited in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Durch das Blockdiagramm 80 wird es ermöglicht, auch im Fall einer vergleichsweise starken Verkokung des Einspritzventils 10, wobei – ohne Korrektur – eine zu geringe Kraftstoffmenge eingespritzt würde, und wobei sich zugleich ein in Bezug auf ein nicht verkoktes Einspritzventil 10 verspäteter Schließzeitpunkt 72 ergibt, die Ansteuerdauer 86 zu verlängern. Daraus ergibt sich zwar ein nochmals späterer Schließzeitpunkt 72, jedoch wird die dabei abgesetzte Kraftstoffmenge passend zu einem jeweiligen Sollwert korrigiert.Through the block diagram 80 it is made possible, even in the case of a comparatively strong coking of the injection valve 10 , where - without correction - a too small amount of fuel would be injected, and at the same time with respect to a non-coked injector 10 late closing time 72 results in the activation period 86 to extend. This results in an even later closing time 72 , however, the amount of fuel thereby removed is corrected to match a respective target value.

Ein Block 120 steuert den Regler 118, wobei so genannte Freigabebedingungen geprüft werden. Beispielsweise wird im Block 120 geprüft, ob bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind, um die Ermittlung des Schließzeitpunkts 72 der Ventilnadel 15 bzw. der Ist-Schließdauer 99 jeweils mit einer genügenden Genauigkeit durchzuführen.A block 120 controls the controller 118 , whereby so-called release conditions are checked. For example, in the block 120 checked whether certain conditions are met to determine the closing time 72 the valve needle 15 or the actual closing time 99 each with a sufficient accuracy.

Es versteht sich, dass das in der 8 dargestellte Schema beispielhaft ist und gegebenenfalls auch mit einer abweichenden Struktur realisiert sein kann. Außerdem kann das dargestellte Blockdiagramm 80 zu beliebigen Teilen mittels elektronischer Schaltungen und/oder mittels eines Computerprogramms realisiert sein.It is understood that in the 8th illustrated scheme is exemplary and, where appropriate, can also be implemented with a different structure. In addition, the block diagram shown 80 be implemented to any parts by means of electronic circuits and / or by means of a computer program.

9 zeigt eine Ausführungsform des zweiten Teil-Modells 104 mit einem dreidimensionalen Kennfeld 122 in Gestalt einer Tabelle. In der oberen Zeile des Kennfelds 122 ist die im Block 108 erzeugte Korrekturgröße 110 eingetragen, wobei die Werte der Korrekturgröße 110 in der Zeichnung von links nach rechts größer werden. Beispielsweise entsprechen die dargestellten Werte einem Bereich von 0 μs bis 100 μs (Mikrosekunden). 9 shows an embodiment of the second part model 104 with a three-dimensional map 122 in the form of a table. In the upper line of the map 122 is the one in the block 108 generated correction quantity 110 entered, with the values of the correction quantity 110 grow larger in the drawing from left to right. For example, the values shown correspond to a range of 0 μs to 100 μs (microseconds).

In der linken Spalte des Kennfelds 122 ist die von dem Block 102 ausgegebene Differenz 103 (”Delta-Schließdauer”) eingetragen, wobei die Werte der Differenz 103 in der Zeichnung von oben nach unten größer werden. Beispielsweise entsprechen die dargestellten Werte einem Bereich von 0 μs bis 100 μs (Mikrosekunden). Alternativ können an Stelle der Differenz 103 auch entsprechende ”Delta-Schließzeitpunkte” verwendet werden.In the left column of the map 122 is the one from the block 102 output difference 103 ("Delta closing duration"), where the values of the difference 103 get bigger in the drawing from top to bottom. For example, the values shown correspond to a range of 0 μs to 100 μs (microseconds). Alternatively, instead of the difference 103 also corresponding "delta closing times" are used.

Die in den Feldern des Kennfelds 122 eingetragenen ganzzahligen Werte sind die zu den jeweiligen Wertepaaren der Korrekturgröße 110 und der Differenz 103 gehörenden Verkokungsgrade 111. Je größer die jeweilige Zahl, um so stärker ist die Verkokung des Einspritzventils 10. Vorliegend umfassen die Verkokungsgrade 111 einen Wertebereich von 0 bis 3. Man erkennt, dass der Verkokungsgrad 111 um so größer ist, je größer die Differenz 103 ist, und je kleiner die Korrekturgröße 110 ist.The in the fields of the map 122 Registered integer values are those for the respective value pairs of the correction quantity 110 and the difference 103 belonging coking degrees 111 , The larger the respective number, the stronger the coking of the injection valve 10 , In the present case, the degrees of coking include 111 a range of 0 to 3. It can be seen that the degree of coking 111 the larger, the larger the difference 103 is, and the smaller the correction size 110 is.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006003861 A1 [0003]

Claims

Method for operating an injection valve ( 10 ), in particular of a fuel system of an internal combustion engine, which by means of an actuator ( 11 ) is actuated, characterized in that a wear of the injection valve ( 10 ), in particular wear of a valve seat ( 34 ), and a maximum flow rate of a fluid to be injected of the injection valve (FIG. 10 ) influencing disruptive effect, in particular a coking of an injection nozzle ( 36 ) of the injection valve ( 10 ), using at least one model ( 88 . 90 . 92 . 94 . 104 ) and that an output ( 116 ) of the at least one model ( 88 . 90 . 92 . 94 . 104 ) is used to control the actuator ( 11 ) to correct.

Method according to Claim 1, characterized in that the actuation of the actuator ( 11 ) is corrected such that an amount of fuel to be injected substantially independent of the wear and / or coking of the injection valve ( 10 ).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the output quantity ( 116 ) of the at least one model ( 88 . 90 . 92 . 94 . 104 ) a difference between an actual closing duration ( 99 ) and a target closing duration ( 89 . 91 . 93 . 95 ) of the injection valve ( 10 ) and that the output ( 116 ) is used for a drive duration ( 86 ) and / or a drive voltage and / or a drive current of the actuator ( 11 ) to correct.

Method according to Claim 3, characterized in that the difference between the actual closing duration ( 99 ) and the target closing time ( 89 . 91 . 93 . 95 ) by means of the output quantity ( 116 ) corrected actuation duration ( 86 ) of the actuator ( 11 ) is set to zero.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that input variables of the at least one model ( 88 . 90 . 92 . 94 . 104 ) a fuel pressure ( 82 ), and / or a variable characterizing a desired injection quantity, in particular a first drive duration ( 84 ), and / or a result ( 107 ) a zero-quantity correction ( 106 ) of the injection valve ( 10 ) are.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that by means of a number of first partial models ( 88 . 90 . 92 . 94 ), which has a degree of coking ( 111 ) as parameters, setpoints ( 89 . 91 . 93 . 95 ) for a closing duration of the injection valve ( 10 ) and that by means of a second sub-model ( 104 ) the degree of coking ( 111 ) and that the determined degree of coking ( 111 ) is used between the first part models ( 88 . 90 . 92 . 94 ) determined setpoints ( 89 . 91 . 93 . 95 ) and that using the selected setpoint ( 89 . 91 . 93 . 95 ) the difference between the actual closing time ( 99 ) and the target closing duration of the injection valve ( 10 ) is determined.

Method according to claim 6, characterized in that the second partial model ( 104 ) the degree of coking ( 111 ) using a first partial model ( 88 ) for a degree of coking ( 111 ) of zero, and / or the actual closing duration ( 99 ), and / or by means of a zero-quantity correction ( 106 ) or a pre-injection ( 46 ) determined correction quantity ( 110 ), determined.

A method according to claim 7, characterized in that a to one by means of the zero quantity correction ( 106 ) for the corrected actuation duration belonging to one at the first actuation period ( 84 ) is equalized in terms of time, and that a time difference of the drive end of the corrected drive time and the drive end of the first drive time ( 84 ) as an input to the second sub-model ( 104 ) is used.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 11 ) is a piezoelectric actuator or an electromagnet.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a current closing time and / or the actual closing time ( 99 ) of the injection valve ( 10 ) from an electrical signal of the actuator ( 11 ) is determined.

Computer program, characterized in that it is programmed to carry out a method according to at least one of the preceding claims.

Control and / or regulating device of an internal combustion engine, characterized in that a computer program according to claim 11 is stored on it.