DE102012223786B3 - Method for determining pressure change in combustion chamber of internal combustion engine, involves determining time periods based on sensor signals, where pressure change is determined from time periods - Google Patents

Method for determining pressure change in combustion chamber of internal combustion engine, involves determining time periods based on sensor signals, where pressure change is determined from time periods Download PDF

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Abstract

The method involves injecting fuel into a combustion chamber (120) through an injection opening (105) of an injector (103), where an actuating element is arranged to cause the opening and closing of the injection opening. A sensor signal is generated by the actuating element during the injecting. A time period is determined based on the sensor signal and another time period is determined based on another sensor signal. The pressure change is determined from the time periods. The pressure change is determined from the difference of the time periods. An independent claim is included for an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahrens zum Bestimmen einer Druckänderung im Brennraum einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for determining a pressure change in the combustion chamber of an internal combustion engine and to an internal combustion engine for carrying out the method.

Um eine Brennkraftmaschine, beispielsweise einen Benzin- oder Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs, mit hohem Wirkungsgrad, emissions- und geräuscharm zu betreiben und einen Verschleiß der Maschine dabei möglichst gering zu halten, ist eine möglichst genaue Kontrolle des Einspritz- und des Verbrennungsprozesses von herausragender Bedeutung. Ein wichtiger Parameter in diesem Zusammenhang ist der Brennraum- oder Zylinderdruck während des Einspritzvorgangs, da dieser den Verbrennungsprozess maßgeblich beeinflusst.In order to operate an internal combustion engine, such as a gasoline or diesel engine of a motor vehicle, with high efficiency, low emissions and low noise and to keep the wear of the machine as low as possible, the most accurate possible control of the injection and combustion process is of paramount importance. An important parameter in this context is the combustion chamber or cylinder pressure during the injection process, since this significantly affects the combustion process.

Es ist bekannt, zum Erfassen des Brennraumdrucks zusätzliche Drucksensoren vorzusehen. Dies ist jedoch arbeits- und kostenintensiv. Um einen zeitlichen Verlauf des Brennraumdrucks ohne zusätzliche Drucksensoren bestimmen zu können, wurde in der Offenlegungsschrift DE 102 36 615 A1 vorgeschlagen, mittels eines piezoelektrischen Wandlerelements zum Öffnen und Schließen eines Kraftstoffeinspritzventils ein Signal aufzuzeichnen, das den Druck im Brennraum wiedergibt. Infolge von Verschleiß des Wandlerelements oder weiterer mechanischer Komponenten, die Einfluss auf den Wert des Signals haben können, kann die Genauigkeit dieses Verfahrens über die Lebenszeit des Motors jedoch abnehmen.It is known to provide additional pressure sensors for detecting the combustion chamber pressure. However, this is labor-intensive and cost-intensive. In order to determine a time course of the combustion chamber pressure without additional pressure sensors, was in the published patent application DE 102 36 615 A1 proposed to record by means of a piezoelectric transducer element for opening and closing a fuel injection valve, a signal representing the pressure in the combustion chamber. However, due to wear of the transducer element or other mechanical components that may affect the value of the signal, the accuracy of this method may decrease over the life of the motor.

Weiterhin ist aus Dokument DE 10 2005 036 826 B4 ein Kraftstoffinjektor bekannt, mit dessen Hilfe ein Brennraumdruck ermittelt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor ist die piezoelektrische Aktoreinheit zusammen mit der Düsennadel in einer Bohrung des Kraftstoffinjektors derart angeordnet, dass der Aktor mit der Düsennadel in direktem mechanischen Kraftfluss steht. Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass der im Brennraum entstehende Druck direkt auf den als Cartridge ausgebildeten Düsenkörper einwirkt. Die Druckkraft bewirkt wegen der begrenzten Steifigkeit des Düsenkörpers eine Stauchung des Materials, die auf das untere Ende der piezoelektrischen Aktoreinheit übertragen wird. Dadurch wird eine druckabhängige Spannung erzeugt, die an den Ausgangsklemmen der Aktoreinheit abgreifbar ist. Die Spannung verhält sich somit proportional zum Druck im Brennraum der Brennkraftmaschine. Dadurch kann der Kraftstoffinjektor auch zur Erfassung des Gasdrucks im Brennraum der Brennkraftmaschine herangezogen werden.Furthermore, from document DE 10 2005 036 826 B4 a fuel injector known by means of which a combustion chamber pressure can be determined. In the fuel injector according to the invention, the piezoelectric actuator unit is arranged together with the nozzle needle in a bore of the fuel injector such that the actuator is in direct mechanical force flow with the nozzle needle. By this arrangement, there is the advantage that the resulting pressure in the combustion chamber acts directly on the nozzle body designed as a cartridge. The compressive force due to the limited stiffness of the nozzle body causes a compression of the material which is transferred to the lower end of the piezoelectric actuator unit. As a result, a pressure-dependent voltage is generated, which can be tapped off at the output terminals of the actuator unit. The voltage thus behaves proportionally to the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine. As a result, the fuel injector can also be used to detect the gas pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Auch aus der Druckschrift De 101 27 932 A1 ist ein weiterer Kraftstoffinjektor bekannt, mit dessen Hilfe ein Druck im Brennraum erfasst werden kann. Dazu steht auch hier das Ventilglied mit einem Sensorelement derart in Verbindung, dass das Sensorelement Druckinformationen aus dem nachgeordneten Brennraum aufnehmen kann, wobei die Druckinformationen über das Ventilglied übertragen werden.Also from the publication De 101 27 932 A1 is another fuel injector known, by means of which a pressure in the combustion chamber can be detected. For this purpose, the valve member is also connected to a sensor element in such a way that the sensor element can receive pressure information from the downstream combustion chamber, wherein the pressure information is transmitted via the valve member.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen eines Brennraumdrucks oder einer Druckänderung im Brennraum zu entwickeln, das möglichst ohne den Einsatz zusätzlicher Drucksensoren realisierbar ist und das über einen möglichst langen Zeitraum möglichst genaue Resultate liefert. Zudem soll eine Brennkraftmaschine zum Durchführen des Verfahrens vorgeschlagen werden.The present invention is therefore based on the object to develop a method for determining a combustion chamber pressure or a pressure change in the combustion chamber, which is possible without the use of additional pressure sensors feasible and delivers the most accurate possible results over as long as possible. In addition, an internal combustion engine for carrying out the method to be proposed.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Brennkraftmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Spezielle Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by a method and an internal combustion engine according to the independent claims. Special embodiments are described in the subclaims.

Vorgeschlagen wird also ein Verfahren zum Bestimmen einer Druckänderung oder Druckdifferenz in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine, die einen Injektor mit einer Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum und mit einem Stellglied aufweist, wobei das Stellglied eingerichtet ist, das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung zu bewirken und wobei bei einer ersten Einspritzung ein von dem Stellglied erzeugtes erstes Sensorsignal erfasst wird und bei einer zweiten Einspritzung ein von dem Stellglied erzeugtes zweites Sensorsignal erfasst wird. Anhand des ersten Sensorsignals wird eine erste Zeitdauer ermittelt und anhand des zweiten Sensorsignals wird eine zweite Zeitdauer ermittelt, wobei die Druckänderung aus der ersten Zeitdauer und aus der zweiten Zeitdauer bestimmt wird. Bei der Druckdifferenz handelt es sich um die Differenz zwischen einem ersten Brennraumdruck, der während der ersten Einspritzung im Brennraum vorliegt, und einem zweiten Brennraumdruck, der während der zweiten Einspritzung im Brennraum vorliegt.It is therefore proposed a method for determining a pressure change or pressure difference in a combustion chamber of an internal combustion engine having an injector with an injection port for injecting fuel into the combustion chamber and with an actuator, wherein the actuator is arranged to cause the opening and closing of the injection port and wherein in a first injection, a first sensor signal generated by the actuator is detected and in a second injection, a second sensor signal generated by the actuator is detected. Based on the first sensor signal, a first time duration is determined, and based on the second sensor signal, a second time duration is determined, the pressure change being determined from the first time duration and from the second time duration. The pressure difference is the difference between a first combustion chamber pressure, which is present during the first injection in the combustion chamber, and a second combustion chamber pressure, which is present during the second injection in the combustion chamber.

Dem hier vorgeschlagenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein von dem Stellglied bei einem Einspritzvorgang erzeugtes Sensorsignal wenigstens in einem Teilabschnitt einen charakteristischen zeitlichen Verlauf aufweist, der abhängig vom Brennraumdruck entlang der Zeitachse gestaucht oder gedehnt bzw. verzögert ist. Das Sensorsignal kann wenigstens in dem Teilabschnitt also annähernd durch eine Funktion der Form s(t/T(p)) dargestellt werden, wobei T(p) eine vom Brennraumdruck p abhängige charakteristische Zeitdauer ist, die anhand des zeitlichen Verlaufs des Sensorsignals ermittelbar ist. Obwohl der absolute Wert T(p) infolge von Verschleiß zeitlichen Veränderungen unterworfen sein kann, hat es sich gezeigt, dass die Druckänderung Δp = p1 – p2 zwischen einem ersten Brennraumdruck p1 und einem zweiten Brennraumdruck p2 aus der bei dem ersten Brennraumdruck p1 ermittelten ersten Zeitdauer T1(p1) und aus der bei dem zweiten Brennraumdruck p2 ermittelten zweiten Zeitdauer T2(p2) selbst bei mechanischem Verschleiß einzelner Komponenten mit großer Genauigkeit bestimmt werden kann. Gegenüber bekannten Verfahren zeichnet sich das hier vorgeschlagene Verfahren also durch eine besondere Genauigkeit und Robustheit aus. Da das Stellglied zum Erzeugen des ersten und des zweiten Sensorsignals verwendet wird, bedarf es keines zusätzlichen Drucksensors zum Erfassen des Brennraumdrucks, so dass das Verfahren zudem besonders kostengünstig realisierbar ist.The method proposed here is based on the finding that a sensor signal generated by the actuator during an injection process has a characteristic time profile at least in a partial section, which is compressed or stretched or decelerated along the time axis as a function of the combustion chamber pressure. The sensor signal can thus be represented at least in the subsection approximately by a function of the form s (t / T (p)), where T (p) is a characteristic time duration dependent on the combustion chamber pressure p, which can be determined on the basis of the time profile of the sensor signal. Although the absolute value T (p) may be subject to temporal changes due to wear, it has been found that the pressure change Δp = p 1 -p 2 between a first Combustion chamber pressure p 1 and a second combustion chamber pressure p 2 from the first time period T 1 (p 1 ) determined at the first combustion chamber pressure p 1 and from the second time duration T 2 (p 2 ) determined at the second combustion chamber pressure p 2 even with mechanical wear of individual components can be determined with great accuracy. Compared to known methods, the method proposed here is characterized by a special accuracy and robustness. Since the actuator is used to generate the first and the second sensor signal, there is no need for an additional pressure sensor for detecting the combustion chamber pressure, so that the method is also particularly cost effective to implement.

Die Tatsache, dass gemäß dem hier vorgeschlagenen Verfahren eine Druckänderung und kein absoluter Druckwert bestimmt wird, stellt keine besondere Einschränkung dar. Oft lässt sich ein absoluter Druckwert zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines Kolbenzyklus oder eines Einspritzvorgangs nämlich anhand anderer Parameter mit guter Genauigkeit ermitteln. Zum Zeitpunkt eines Verschlusses der Einspritzöffnung durch ein Verschlusselement (z. B. eine Ventilnadel) beispielsweise kann der Brennraumdruck anhand eines Kraftstoffdrucks im Injektor und anhand bekannter Geometriedaten des Injektors und/oder des Verschlusselements abgeschätzt werden. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich nämlich durch den Brennraumdruck einerseits und durch den Kraftstoffdruck andererseits auf das Verschlusselement wirkende Kräfte im Gleichgewicht. Ein auf diese Weise ermittelter absoluter Wert des Brennraumdruckes kann bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren z. B. als Referenzwert p1 dienen. Anhand dieses Referenzwertes kann dann über die Druckänderung Δp = p1 – p2 auch ein absoluter Wert für p2 angegeben werden.The fact that, according to the method proposed here, a pressure change and not an absolute pressure value is determined, is not particularly restrictive. Often, an absolute pressure value at a certain point in time within a piston cycle or an injection process can be determined with good accuracy on the basis of other parameters. At the time of closure of the injection opening by a closure element (eg a valve needle), for example, the combustion chamber pressure can be estimated based on a fuel pressure in the injector and on the basis of known geometry data of the injector and / or the closure element. At this time, forces acting on the closure element are in equilibrium due to the combustion chamber pressure on the one hand and the fuel pressure on the other hand. A determined in this way absolute value of the combustion chamber pressure can in the method proposed here z. B. serve as a reference value p 1 . Based on this reference value, it is then also possible to specify an absolute value for p 2 via the pressure change Δp = p 1 -p 2 .

Eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das Ermitteln der ersten Zeitdauer umfasst, dass als Endpunkt der ersten Zeitdauer ein erster Schließzeitpunkt ermittelt wird, zu dem die Einspritzöffnung am Ende der ersten Einspritzung verschlossen wird, und dass das Ermitteln der zweiten Zeitdauer umfasst, dass als Endpunkt der zweiten Zeitdauer ein zweiter Schließzeitpunkt ermittelt wird, zu dem die Einspritzöffnung am Ende der zweiten Einspritzung verschlossen wird. Der genannte erste und zweite Schließzeitpunkt lassen sich anhand des ersten und zweiten Sensorsignals oft besonders einfach ermitteln. Z. B. können sie mit einem leicht detektierbaren Sprung des jeweiligen Sensorsignals oder einer zeitlichen Ableitung des jeweiligen Sensorsignals zeitlich zusammenfallen.A specific embodiment of the method provides that the determination of the first time duration comprises determining, as the end point of the first time duration, a first closing time at which the injection opening is closed at the end of the first injection, and in that the determination of the second time duration comprises as the end point of the second time period, a second closing time is determined at which the injection port is closed at the end of the second injection. Said first and second closing times can often be determined particularly easily on the basis of the first and second sensor signals. For example, they may coincide in time with an easily detectable jump of the respective sensor signal or a time derivative of the respective sensor signal.

Als Beginn der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer kann z. B. jeweils ein Beginn einer Ansteuerung des Stellgliedes bei der jeweiligen Einspritzung gewählt werden. Damit die Druckänderung Δp aus der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer hinreichend genau bestimmbar ist, ist es zweckmäßig, die Ansteuerzeit des Stellgliedes bei der ersten und bei der zweiten Einspritzung jeweils gleich lang zu wählen. Ebenso können weitere Parameter wie der Ladedruck und/oder ein Kraftstoffhochdruck bei der ersten und bei der zweiten Einspritzung jeweils gleich gewählt werden. Der Ladedruck ist ein Druck in einer Ansaugleitung, die in den Zylinder mündet und durch die Gas (z. B. Luft) zur Bildung eines Kraftstoff-Gas-Gemisches in den Brennraum eingeführt wird. Der Kraftstoffhochdruck ist ein hydrostatischer Druck des Kraftstoffs im Injektor oder in einem Hochdruckspeicher, über den der Injektor mit Kraftstoff versorgt wird. Alternativ kann als Beginn der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer z. B. jeweils auch ein Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem die Einspritzöffnung zu Beginn der ersten bzw. zu Beginn der zweiten Einspritzung geöffnet wird. Auch dieser Öffnungszeitpunkt lässt sich gewöhnlich leicht anhand des ersten bzw. des zweiten Sensorsignals detektieren.As the beginning of the first time period and the second time period z. B. in each case a beginning of a control of the actuator are selected in the respective injection. So that the pressure change .DELTA.p from the first time period and the second time duration can be determined with sufficient accuracy, it is expedient to select the actuation time of the actuator in the first and in the second injection of the same length. Likewise, other parameters such as the boost pressure and / or a high fuel pressure in the first and in the second injection can be selected equal. The boost pressure is a pressure in an intake passage that opens into the cylinder and through which gas (eg, air) is introduced into the combustion chamber to form a fuel-gas mixture. The high fuel pressure is a hydrostatic pressure of the fuel in the injector or in a high-pressure accumulator, via which the injector is supplied with fuel. Alternatively, as the beginning of the first time period and the second time period z. B. each time to be determined, to which the injection port is opened at the beginning of the first or at the beginning of the second injection. Also, this opening time can usually be easily detected based on the first and the second sensor signal.

Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform kann das Erfassen des ersten und des zweiten Sensorsignals jeweils innerhalb einer Messphase vorgenommen werden, die mit dem Ende einer Ansteuerung des Stellgliedes beginnt und die eine Dauer von weniger als 1 ms, vorzugsweise von weniger als 0.5 ms hat. Insbesondere dann, wenn als Ende der ersten und der zweiten Zeitdauer jeweils der oben genannte erste bzw. zweite Schließzeitpunkt gewählt bzw. ermittelt wird, kann eine zum Erfassen des ersten und des zweiten Sensorsignals benötigte Datenmenge damit jeweils reduziert werden. Gewöhnlich liegen zwischen dem Ende der Ansteuerung des Stellgliedes und dem Schließen der Einspritzöffnung nämlich weniger als die genannten 1 ms oder 0.5 ms. Damit muss zum Erfassen des ersten und des zweiten Sensorsignals jeweils eine besonders geringe Datenspeicherkapazität vorgehalten werden. Zudem verkürzt sich eine für die Auswertung der erfassten Daten erforderliche Auswertezeitdauer. Es ist aber auch denkbar, dass die Messphase jeweils zu einem früheren Zeitpunkt beginnt, beispielsweise mit dem Ansteuern des Stellgliedes oder mit dem Öffnen der Einspritzöffnung. Die Dauer der Messphase kann dann jeweils entsprechend verlängert werden, z. B. um 0.5 ms bis 1 ms. Es soll hervorgehoben werden, dass die Messphase gewöhnlich nicht identisch mit der ersten oder der zweiten Zeitdauer ist. Z. B. kann die Messphase kürzer oder länger sein als die erste und/oder die zweite Zeitdauer.In a further specific embodiment, the detection of the first and the second sensor signal can each be carried out within a measuring phase which begins with the end of an actuation of the actuator and which has a duration of less than 1 ms, preferably less than 0.5 ms. In particular, when the above-mentioned first and second closing time is respectively selected and determined as the end of the first and the second time periods, a quantity of data required for detecting the first and second sensor signals can thus be respectively reduced. Usually, between the end of the control of the actuator and the closing of the injection port namely less than the above 1 ms or 0.5 ms. Thus, in order to detect the first and the second sensor signal, in each case a particularly small data storage capacity must be kept available. In addition, an evaluation period required for the evaluation of the acquired data is shortened. However, it is also conceivable that the measurement phase begins in each case at an earlier time, for example, with the activation of the actuator or with the opening of the injection opening. The duration of the measurement phase can then be extended accordingly, z. B. by 0.5 ms to 1 ms. It should be emphasized that the measurement phase is usually not identical to the first or the second time period. For example, the measurement phase may be shorter or longer than the first and / or second time periods.

Eine weitere spezielle Ausführungsform sieht vor, dass die Druckänderung aus der Differenz ΔT = T1 – T2 der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer oder aus dem Absolutbetrag |ΔT| = |T1 – T2| dieser Differenz bestimmt wird. Sofern als Beginn der ersten und der zweiten Zeitdauer z. B. jeweils der Beginn der Ansteuerung des Stellgliedes gewählt wird und als Endpunkt der ersten und der zweiten Zeitdauer jeweils der erste bzw. der zweite Schließzeitpunkt gewählt wird, handelt es sich bei der Differenz ΔT bzw. |ΔT| also um eine durch die Druckänderung bewirkte Verzögerung beim Schließen des Einspritzventils. Die Bestimmung der Druckänderung Δp kann z. B. anhand eines Kennfeldes vorgenommen werden, durch welches jedem Wertepaar (T1, T2) der ersten und der zweiten Zeitdauer oder jedem Wert ΔT oder jedem Wert |ΔT| ein Wert der Druckänderung zugeordnet ist. Das Kennfeld kann z. B. durch eine Eichung an einem Motorprüfstand aufgenommen werden und im Speicher einer Steuer- und Auswerteeinheit der Brennkraftmaschine abgelegt sein.Another special embodiment provides that the pressure change from the difference .DELTA.T = T 1 -T 2 of the first time period and the second time period or from the absolute amount | .DELTA.T | = | T 1 - T 2 | this difference is determined. If the beginning of the first and the second time period z. B. in each case the beginning of the control of the actuator is selected and in each case the first and the second closing time is selected as the end point of the first and second time periods, the difference ΔT or | ΔT | that is to say a delay caused by the pressure change when closing the injection valve. The determination of the pressure change Δp can z. B. be made on the basis of a map by which each value pair (T 1 , T 2 ) of the first and the second time period or each value .DELTA.T or each value .DELTA.T | a value is assigned to the pressure change. The map can z. B. be recorded by a calibration on an engine test bench and stored in the memory of a control and evaluation of the engine.

Die Bestimmung der Druckänderung kann auch abhängig von einem Wert eines Ladedrucks und/oder eines Kraftstoffhochdrucks und/oder eines Kurbelwellenwinkels durchgeführt werden. Sofern die Druckänderung über das oben genannte Kennfeld bestimmt wird, kann das Kennfeld den Wert des Ladedrucks und/oder des Kraftstoffhochdrucks und/oder des Kurbelwellenwinkels als zusätzliche(n) Parameter enthalten. Bei Berücksichtigung dieser zusätzlichen Parameter kann die Bestimmung der Druckänderung noch genauer durchgeführt werden.The determination of the pressure change can also be carried out as a function of a value of a boost pressure and / or a high fuel pressure and / or a crankshaft angle. If the pressure change is determined via the above-mentioned map, the map may include the value of the boost pressure and / or the high-pressure fuel and / or the crankshaft angle as additional (n) parameters. Taking into account these additional parameters, the determination of the change in pressure can be made even more accurate.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung während desselben Kolbenzyklus durchgeführt werden, z. B. während desselben Ansaugtaktes. Beispielsweise wird mit der ersten Einspritzung und/oder mit der zweiten Einspritzung eine Kleinstmengenadaption einer Einspritzmenge durchgeführt. Die erste Einspritzung und/oder die zweite Einspritzung können jeweils auch ein einzelner Puls einer Mehrfacheinspritzung sein. Auf diese Weise kann insbesondere eine zeitliche Entwicklung des Brennraumdrucks innerhalb eines Kolbenzyklus aufgenommen werden. Selbstverständlich können die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung aber jeweils auch während verschiedener Kolbenzyklen durchgeführt werden. So kann z. B. der Brennraumdruck aufeinander folgender Kolbenzyklen verglichen werden. Dabei können andere Parameter variiert werden, z. B. der Raildruck oder der Ladedruck.It may further be provided that the first injection and the second injection are carried out during the same piston cycle, z. B. during the same intake stroke. For example, with the first injection and / or with the second injection, a very small amount of adaptation of an injection quantity is carried out. The first injection and / or the second injection can each also be a single pulse of a multiple injection. In particular, a temporal development of the combustion chamber pressure within a piston cycle can be recorded in this way. Of course, the first injection and the second injection can, however, also be carried out during different piston cycles. So z. B. the combustion chamber pressure of successive piston cycles are compared. In this case, other parameters can be varied, for. B. the rail pressure or the boost pressure.

Schließlich kann abhängig von der bestimmten Druckänderung für eine folgende Einspritzung eine Anpassung einer Einspritzmenge und/oder eines Einspritzzeitpunktes und/oder eines Ladedrucks und/oder eines Kraftstoffhochdrucks vorgenommen werden. Werden beispielsweise die erste und die zweite Einspritzung bei den Kurbelwellenwinkeln –10° und –5° durchgeführt und weicht die zwischen den beiden Einspritzungen bestimmte Druckdifferenz Δp von einem Normwert ab, so kann die Einspritzmenge und/oder der Einspritzzeitpunkt für eine oder für beide Einspritzungen in einem folgenden Kolbenzyklus zur Optimierung des Einspritz- und/oder des Verbrennungsprozesses verändert werden.Finally, depending on the specific pressure change for a subsequent injection, an adaptation of an injection quantity and / or an injection time and / or a charge pressure and / or a high-pressure fuel can be made. If, for example, the first and the second injection are carried out at the crankshaft angles -10 ° and -5 °, and the pressure difference Δp determined between the two injections deviates from a standard value, then the injection quantity and / or the injection instant for one or both injections in a subsequent piston cycle to optimize the injection and / or combustion process can be changed.

Vorgeschlagen wird weiterhin eine Brennkraftmaschine zum Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens. Diese umfasst wenigstens einen Injektor mit einer Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine und mit einem Stellglied, das eingerichtet ist, das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung zu bewirken, sowie eine Steuer- und Auswerteeinheit zum Ansteuern des Stellgliedes, wobei das Stellglied ausgebildet ist, bei einer ersten Einspritzung ein erstes Sensorsignal zu erzeugen und bei einer zweiten Einspritzung ein zweites Sensorsignal zu erzeugen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, anhand des ersten Sensorsignals eine erste Zeitdauer zu ermitteln, anhand des zweiten Sensorsignals eine zweite Zeitdauer zu ermitteln und aus der ersten Zeitdauer und aus der zweiten Zeitdauer eine Druckänderung im Brennraum zu bestimmen.Further proposed is an internal combustion engine for carrying out the method described above. This comprises at least one injector with an injection opening for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine and with an actuator which is adapted to effect the opening and closing of the injection port, and a control and evaluation unit for driving the actuator, wherein the actuator is formed is to generate a first sensor signal in a first injection and to generate a second sensor signal in a second injection. The control unit is set up to determine a first time duration based on the first sensor signal, to determine a second time duration based on the second sensor signal and to determine a pressure change in the combustion chamber from the first time duration and from the second time duration.

Die Brennkraftmaschine kann insbesondere eine Diesel-Maschine mit einem Common-Rail-Einspritzsystem sein. Bei dem Stellglied handelt es sich typischerweise um einen Piezoaktuator, der als Aktor und als Sensor betreibbar bzw. einsetzbar ist. Insbesondere kann die Brennkraftmaschine und/oder die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet sein, die zuvor in Bezug auf das Verfahren und auf dessen spezielle Ausführungsformen beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen.The internal combustion engine may in particular be a diesel engine with a common rail injection system. The actuator is typically a piezoactuator which can be operated or used as an actuator and as a sensor. In particular, the internal combustion engine and / or the control and evaluation unit can be set up to carry out the method steps described above with reference to the method and to its specific embodiments.

Eine spezielle Ausführungsform der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der Injektor ein Verschlusselement zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung aufweist, wobei das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung durch das Verschlusselement über einen hydrostatischen Druck in einem Steuerraum steuerbar ist und wobei das Stellglied eingerichtet ist, den hydrostatischen Druck im Steuerraum durch Betätigen eines Steuerventils zu regulieren. In diesem Fall wird das Verschlusselement, z. B. eine Ventilnadel oder Düsennadel, hydraulisch über den Druck im Steuerraum und in einem Düsenraum gesteuert oder bewegt. Typischerweise ist das Verschlusselement wenigstens teilweise im Düsenraum angeordnet und der Kraftstoff wird aus dem Düsenraum durch die Einspritzöffnung in den Brennraum eingespritzt.A specific embodiment of the proposed internal combustion engine is characterized in that the injector has a closure element for opening and closing the injection opening, wherein the opening and closing of the injection opening is controllable by the closure element via a hydrostatic pressure in a control chamber and wherein the actuator is arranged, to regulate the hydrostatic pressure in the control room by operating a control valve. In this case, the closure element, for. As a valve needle or nozzle needle, hydraulically controlled or moved by the pressure in the control room and in a nozzle chamber. Typically, the closure element is at least partially disposed in the nozzle space and the fuel is injected from the nozzle space through the injection opening into the combustion chamber.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine und des vorgeschlagenen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anhand der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:A specific embodiment of the proposed internal combustion engine and the proposed method are illustrated in the drawings and will be explained in more detail with reference to the following description. Show it:

1a eine Brennkraftmaschine mit einem Injektor, einer Steuer- und Auswerteeinheit und mit einem Brennraum, 1a an internal combustion engine with an injector, a control and evaluation unit and with a combustion chamber,

1b ein Detail aus 1a, 1b a detail from 1a .

2 ein Diagramm, in dem eine Abhängigkeit einer Einspritzmenge von einem Zylinderdruck für verschiedene Werte eines Ladedrucks dargestellt ist, 2 3 is a diagram in which a dependency of an injection quantity on a cylinder pressure is shown for different values of a boost pressure;

3a zeitliche Verläufe von Sensorsignalen darstellen, die jeweils während einer Einspritzung an einem Piezoaktuator induziert werden, sowie 3a Represent time profiles of sensor signals, which are each induced during an injection to a piezoelectric actuator, as well as

3b Kurven, die zeitliche Verläufe von Einspritzraten darstellen, wobei jeder der Kurven einer der Signalverläufe aus 3a zugeordnet ist. 3b Curves representing timings of injection rates, each of the curves representing one of the waveforms 3a assigned.

1a zeigt in lediglich schematischer Darstellung Komponenten einer Diesel-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Detail aus 1a in 1b illustriert ist. Gezeigt ist ein Einspritzsystem, welches einen Hochdruckspeicher oder Rail 102, einen Injektor 103 und eine als Mikrocontroller ausgebildete Steuer- und Auswerteeinheit 110 umfasst. Ein im Rail 102 angeordneter Hochdrucksensor 109 ist mit der Steuer- und Auswerteeinheit 110 über eine elektrische Leitung 117 verbunden. Der Injektor 103 ist eingerichtet, Diesel-Kraftstoff aus einem Düsenraum 113 durch eine Einspritzöffnung 105 in einen Brennraum 120 eines Zylinders 130 einzuspritzen. Unterhalb des Brennraums 120 ist ein Kolben 140 im Zylinder 130 bewegbar angeordnet und treibt über eine Pleuelstange 150 eine hier nicht gezeigte Kurbelwelle an. Über eine Ansaugleitung 160 ist zur Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches Luft in den Brennraum 120 einleitbar. Zum Auslassen des verbrannten Gemisches nach einem Verbrennungstakt dient eine Auslassleitung 170. Das Einleiten der Luft aus der Ansaugleitung 160 in den Brennraum 120 und das Auslassen des verbrannten Gemisches aus dem Brennraum 120 ist mittels eines Einlassventils 165 und eines Auslassventils 175 steuerbar. 1a shows only a schematic representation of components of a diesel internal combustion engine of a motor vehicle, wherein a detail of 1a in 1b is illustrated. Shown is an injection system, which is a high-pressure accumulator or rail 102 , an injector 103 and a control and evaluation unit designed as a microcontroller 110 includes. One in the rail 102 arranged high pressure sensor 109 is with the control and evaluation unit 110 via an electrical line 117 connected. The injector 103 is set up, diesel fuel from a nozzle chamber 113 through an injection port 105 in a combustion chamber 120 a cylinder 130 inject. Below the combustion chamber 120 is a piston 140 in the cylinder 130 movably arranged and drives over a connecting rod 150 a crankshaft, not shown here. Via a suction line 160 is to form an air-fuel mixture, air into the combustion chamber 120 introduced. For discharging the burned mixture after a combustion stroke, an exhaust pipe is used 170 , The introduction of air from the intake pipe 160 in the combustion chamber 120 and discharging the burnt mixture from the combustion chamber 120 is by means of an inlet valve 165 and an exhaust valve 175 taxable.

Der Injektor 103 wird über den Hochdruckspeicher 102 mit Kraftstoff versorgt. Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 102 wird dabei über eine Kraftstoffleitung 111 in einen Steuerraum 112 und in den Düsenraum 113 geleitet. Im Düsenraum 113 ist ein Verschlusselement 104 zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung 105 bewegbar angeordnet. Befindet sich das Verschlusselement 104 in einer geöffneten Position, so dass das Verschlusselement 104 die Einspritzöffnung 105 freigibt, so wird Kraftstoff aus dem Düsenraum 113 durch die Einspritzöffnung 105 in den Brennraum injiziert. Befindet sich das Verschlusselement 104 in einer geschlossenen Position, so dass es die Einspritzöffnung 105 verschließt und an einem Ventilsitz 108 dichtend anliegt, so wird das Einspritzen von Kraftstoff aus dem Düsenraum 113 in den Brennraum unterbunden.The injector 103 is via the high-pressure accumulator 102 fueled. Fuel from the high-pressure accumulator 102 is doing over a fuel line 111 in a control room 112 and in the nozzle room 113 directed. In the nozzle room 113 is a closure element 104 for opening and closing the injection opening 105 movably arranged. Is the closure element 104 in an open position, allowing the closure element 104 the injection port 105 releases fuel from the nozzle space 113 through the injection opening 105 injected into the combustion chamber. Is the closure element 104 in a closed position, making it the injection port 105 closes and on a valve seat 108 sealingly engages, so is the injection of fuel from the nozzle chamber 113 prevented in the combustion chamber.

Das Verschlusselement 104, bei dem es sich um eine aus Metall gefertigte Düsennadel handelt, ist hydraulisch steuerbar. Es ist durch einen Druck im Steuerraum 112, durch eine Düsenfeder 114 und durch einen Druck im Düsenraum 113 bewegbar. Ein hydrostatischer Druck im Steuerraum 112, auch Steuerraumdruck genannt, und die Düsenfeder 114 üben auf das Verschlusselement 104 eine Schließkraft aus, die in der Darstellung der 1a nach unten auf die Einspritzöffnung 105 hin gerichtet ist. Im Gegensatz dazu üben ein hydrostatischer Druck im Düsenraum 113, auch Düsenraumdruck genannt, und ein Brennraumdruck im Brennraum 120 auf das Verschlusselement 104 eine der Schließkraft entgegengesetzte Öffnungskraft aus, die in der Darstellung der 1a nach oben gerichtet ist.The closure element 104 , which is a nozzle needle made of metal, is hydraulically controllable. It is by a pressure in the control room 112 , by a nozzle spring 114 and by a pressure in the nozzle chamber 113 movable. A hydrostatic pressure in the control room 112 , also called control room pressure, and the nozzle spring 114 practice on the closure element 104 a closing force, which in the representation of 1a down to the injection port 105 directed. In contrast, exercise a hydrostatic pressure in the nozzle chamber 113 , also called nozzle space pressure, and a combustion chamber pressure in the combustion chamber 120 on the closure element 104 one of the closing force opposite opening force, in the representation of the 1a is directed upward.

Der Steuerraumdruck kann durch ein in einem Ventilsitz 116 angeordnetes Steuerventil 106 beeinflusst werden, das zusätzlich an eine Steuerventilfeder 115 gekoppelt ist. Befindet sich das Steuerventil 106 in einer geschlossenen Stellung, so wird ein Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum 112 in einen Niederdruckbereich unterbunden. Befindet sich das Steuerventil 106 dagegen in einer geöffneten Stellung, so kann Kraftstoff aus dem Steuerraum 112 in den Niederdruckbereich fließen, wobei der Steuerraumdruck und mit ihm die auf das Verschlusselement 104 ausgeübte Schließkraft abnehmen. Das Steuerventil 106 wird über ein Stellglied betätigt, das hier als Piezoaktuator 107 ausgebildet ist. Der Piezoaktuator 107 ist über eine elektrische Verbindung 118 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 110 verbunden und kann von dieser mit einer elektrischen Steuerspannung und/oder mit einem elektrischen Steuerstrom beaufschlagt werden. Infolge dieser Ansteuerung ändert der Piezoaktuator 107 seine Länge, so dass er das Steuerventil 106 bewegt und somit den Steuerraumdruck reguliert. Damit bewirkt der Piezoaktuator 107 das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung 105 durch das Verschlusselement 104.The control chamber pressure can by a in a valve seat 116 arranged control valve 106 in addition to a control valve spring 115 is coupled. Is the control valve 106 in a closed position, so will an outflow of fuel from the control room 112 prevented in a low pressure range. Is the control valve 106 In contrast, in an open position, so can fuel from the control room 112 flow into the low pressure area, with the control chamber pressure and with it the on the closure element 104 Remove the applied closing force. The control valve 106 is actuated via an actuator, here as a piezo actuator 107 is trained. The piezoactuator 107 is via an electrical connection 118 with the control and evaluation unit 110 connected and can be acted upon by this with an electrical control voltage and / or with an electrical control current. As a result of this activation, the piezoactuator changes 107 its length, so he's the control valve 106 moves and thus regulates the control chamber pressure. This causes the piezo actuator 107 the opening and closing of the injection opening 105 through the closure element 104 ,

Eine durch den hydrostatischen Druck im Steuerraum 112 auf das Steuerventil 106 ausgeübte Kraft wird auf den Piezoaktuator 107 übertragen und induziert dort ein Sensorsignal in Form einer Piezospannung. Zu diesem Zweck ist der Piezoaktuator 107 derart anzusteuern, dass der Piezoaktuator 107 und das Steuerventil stets kraftschlüssig verbunden sind oder stets in mechanischem Kontakt sind. Das so von dem Piezoaktuator 107 erzeugte Sensorsignal ist durch die Steuer- und Auswerteeinheit 110 erfassbar. Für das im Folgenden beschriebene Verfahren ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Bewegung des Verschlusselements 104 den Druck im Steuerraum 112 und damit das im oder am Piezoaktuator 107 erzeugte und von der Steuer- und Auswerteeinheit 110 erfasste Sensorsignal beeinflusst, z. B. indem ein Volumen des Steuerraums 112 durch die Bewegung des Verschlusselements 104 verändert wird. Somit ist ein bei einer ersten Einspritzung im oder am Piezoaktuator 107 induziertes erstes Sensorsignal von einem bei einer zweiten Einspritzung im oder am Piezoaktuator 107 induzierten zweiten Sensorsignal verschieden, falls ein bei der ersten Einspritzung im Brennraum 120 herrschender erster Brennraumdruck von einem bei der zweiten Einspritzung im Brennraum 120 herrschenden zweiten Brennraumdruck verschieden ist. Zweckmäßigerweise sind dazu weitere Parameter, die Einfluss auf das Sensorsignal haben, bei der ersten und bei der zweiten Einspritzung jeweils gleich einzustellen. Ein solcher Parameter ist z. B. ein Raildruck im Hochdruckspeicher 102 und/oder eine Ansteuerzeit des Piezoaktuators 107.One by the hydrostatic pressure in the control room 112 on the control valve 106 applied force is applied to the piezoactuator 107 transmit and induce there a sensor signal in the form of a piezoelectric voltage. For this purpose, the piezo actuator 107 to control such that the piezoelectric actuator 107 and the control valve are always positively connected or are always in mechanical contact. The so of the piezo actuator 107 generated sensor signal is through the control and evaluation 110 detectable. For the procedure described below it is crucial that the movement of the closure element 104 the pressure in the control room 112 and thus that in or on the piezo actuator 107 generated and by the control and evaluation unit 110 detected sensor signal influences, for. B. by a volume of the control room 112 by the movement of the closure element 104 is changed. Thus, one is at a first injection in or on the piezo actuator 107 induced first sensor signal from one in a second injection in or on the piezo actuator 107 induced second sensor signal different, if one in the first injection in the combustion chamber 120 prevailing first combustion chamber pressure of one at the second injection in the combustion chamber 120 ruling second combustion chamber pressure is different. Expediently, further parameters, which have an influence on the sensor signal, are in each case set the same in the first and in the second injection. Such a parameter is z. B. a rail pressure in the high-pressure accumulator 102 and / or a drive time of the piezo actuator 107 ,

2 zeigt exemplarisch eine Abhängigkeit einer vom Injektor 103 bei einer Einspritzung in den Brennraum 120 injizierten Einspritzmenge vom Zylinderdruck im Brennraum 120. Der Zylinderdruck und die Einspritzmenge sind respektive auf der Abszisse 201 und auf der Ordinate 202 abgetragen. Dargestellt sind vier simulierte Kurven 203a–d, bei denen der Raildruck im Hochdruckspeicher 102 jeweils unterschiedlich ist. So entsprechen die Kurven 203a–d respektive Raildruckwerten von 250 bar, 400 bar, 800 bar und 1300 bar. Der Zylinderdruck wurde jeweils im geschleppten Betrieb auf einem Motorprüfstand durch Zylinderdruckindizierung bestimmt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Einspritzmenge mit zunehmendem Zylinderdruck zunimmt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Verschlusselement 104 (die Ventilnadel) die Einspritzöffnung 105 bei höherem Zylinderdruck früher öffnet und später verschließt. Ebenso nimmt eine Auslenkung des Verschlusselements 104 im Düsenraum 113 während der Einspritzung mit steigendem Zylinderdruck zu. 2 shows an example of a dependence on the injector 103 during an injection into the combustion chamber 120 injected injection quantity from the cylinder pressure in the combustion chamber 120 , The cylinder pressure and the injection quantity are respectively on the abscissa 201 and on the ordinate 202 ablated. Shown are four simulated curves 203a -D, where the rail pressure in the high-pressure accumulator 102 each is different. This is how the curves correspond 203a -D respectively rail pressure values of 250 bar, 400 bar, 800 bar and 1300 bar. The cylinder pressure was determined in each case in the towed operation on an engine test bench by cylinder pressure indication. It can be clearly seen that the injection quantity increases with increasing cylinder pressure. This is due to the fact that the closure element 104 (the valve needle) the injection port 105 opens earlier at higher cylinder pressure and closes later. Likewise, a deflection of the closure element takes 104 in the nozzle room 113 during injection with increasing cylinder pressure too.

Im Folgenden wird erläutert, wie anhand eines ersten Sensorsignals, das bei einer ersten Einspritzung in oder an dem Piezoaktuator 107 erzeugt oder induziert wird und das von der Steuer- und Auswerteeinheit 110 erfasst wird, eine erste Zeitdauer ermittelt wird und wie anhand eines zweiten Sensorsignals, das bei einer zweiten Einspritzung in oder an dem Piezoaktuator 107 erzeugt oder induziert wird und das von der Steuer- und Auswerteeinheit 110 erfasst wird, eine zweite Zeitdauer ermittelt wird. Die Steuer- und Auswerteeinheit 110 bestimmt sodann aus den ermittelten Werten der ersten Zeitdauer der zweiten Zeitdauer eine Druckänderung Δp = |p1 – p2|, wobei p1 ein Druck im Brennraum 120 während der ersten Einspritzung ist und wobei p2 ein Druck im Brennraum 120 während der zweiten Einspritzung ist.In the following, it will be explained how, on the basis of a first sensor signal, the first injection in or on the piezoactuator 107 is generated or induced by the control and evaluation 110 is detected, a first time period is determined and as based on a second sensor signal in a second injection in or on the piezoelectric actuator 107 is generated or induced by the control and evaluation 110 is detected, a second time period is determined. The control and evaluation unit 110 then determines from the determined values of the first time duration of the second time period, a pressure change Δp = | p 1 - p 2 |, where p 1 is a pressure in the combustion chamber 120 during the first injection and where p 2 is a pressure in the combustion chamber 120 during the second injection.

In 3b sind zeitliche Verläufe von Einspritzraten dargestellt, die jeweils unterschiedliche Einspritzungen darstellen, wobei der Wert des Drucks im Brennraum 120 bei den unterschiedlichen Einspritzungen jeweils unterschiedlich ist. Die zeitlichen Verläufe der Einspritzraten werden im Folgenden auch einfach Kurven genannt. Die Zeit und die Einspritzrate sind respektive auf der Abszisse 301 und auf der Ordinate 302 abgetragen. Der Übersichtlichkeit halber sind hier nur zwei Kurven exemplarisch hervorgehoben, wobei eine erste Kurve 303a eine erste Einspritzung repräsentiert und wobei eine zweite Kurve 303b eine zweite Einspritzung repräsentiert. Hier werden die erste und die zweite Einspritzung in verschiedenen Zylinderzyklen durchgeführt.In 3b are time profiles of injection rates shown, each representing different injections, wherein the value of the pressure in the combustion chamber 120 is different in each case for the different injections. The time profiles of the injection rates are also called curves in the following. The time and the injection rate are respectively on the abscissa 301 and on the ordinate 302 ablated. For the sake of clarity, only two curves are highlighted here by way of example, with a first curve 303a represents a first injection and wherein a second curve 303b represents a second injection. Here, the first and the second injection are performed in different cylinder cycles.

Dabei werden die Kurven 303a und 303b hier bei Werten des Zylinderdrucks oder Brennraumdrucks von pa = 10 bar (Kurve 303a) und von pb = 80 bar (Kurve 303b) aufgenommen. Zur Veranschaulichung des Einflusses der unterschiedlichen Werte von pa und pb auf den Verlauf der Kurven 303a und 303b sind diese tatsächlich zeitlich nacheinander aufgenommenen Kurven hier übereinandergelegt. Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Verfahrens ist es ebenso denkbar, die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung jeweils in demselben Zylinderzyklus durchzuführen. Z. B. können die erste und die zweite Einspritzung dann jeweils als ein einzelner Puls einer Mehrfacheinspritzung gegeben sein.At the same time the curves become 303a and 303b here at values of the cylinder pressure or combustion chamber pressure of p a = 10 bar (curve 303a ) and p b = 80 bar (curve 303b ). To illustrate the influence of the different values of p a and p b on the course of the curves 303a and 303b these curves are actually superimposed on one another in chronological succession. In a modified embodiment of the method, it is likewise conceivable to carry out the first injection and the second injection in each case in the same cylinder cycle. For example, the first and second injections may then each be given as a single pulse of multiple injection.

Als Referenzzeitpunkt t0 = 0 ms wird sowohl bei der ersten Einspritzung (Kurve 303a) als auch bei der zweiten Einspritzung (Kurve 303b) der Beginn einer Ansteuerung des Piezoaktuators 107 gewählt, wobei eine Ansteuerdauer des Piezoaktors 107 bei der ersten und bei der zweiten Einspritzung gleich lang ist. Ein zeitlicher Verlauf einer Ansteuerspannung, mit der der Piezoaktuator 107 von der Steuer- und Auswerteeinheit beaufschlagt wird, ist bei der ersten und bei der zweiten Einspritzung ebenfalls identisch. Zum Zeitpunkt t0 hat der Kurbelwellenwinkel bei der ersten und bei der zweiten Einspritzung jeweils denselben Wert. Ebenso werden die erste und die zweite Einspritzung bei demselben Wert des Raildrucks durchgeführt.As a reference point in time t 0 = 0 ms is at both the first injection (curve 303a ) as well as the second injection (curve 303b ) the beginning of a control of the piezo actuator 107 chosen, wherein a drive duration of the piezoelectric actuator 107 is the same in the first and in the second injection. A time profile of a drive voltage with which the piezo actuator 107 is acted upon by the control and evaluation unit is also identical in the first and in the second injection. At time t 0 , the crankshaft angle has the same value for the first and the second injection. Likewise, the first and second injections are performed at the same value of the rail pressure.

Es ist deutlich erkennbar, dass ein höherer Zylinderdruck zu einem früheren Öffnen der Einspritzöffnung 105 durch das Verschlusselement 104 führt. So beginnt die zweite Einspritzung (Kurve 303b, pb = 80 bar) zu einem Zeitpunkt tb1 = 0.375 ms, während die erste Einspritzung (Kurve 303a, pa = 10 bar) erst zu einem Zeitpunkt ta = 0.425 ms einsetzt, wobei tb1 und ta1 jeweils Öffnungszeitpunkte respektive der zweiten und der ersten Einspritzung sind. Ebenso ist 3b entnehmbar, dass ein höherer Zylinderdruck ein späteres Verschließen der Einspritzöffnung 105 durch das Verschlusselement 104 bewirkt. So endet die erste Einspritzung (Kurve 303a, pa = 10 bar) bereits zu einem Zeitpunkt ta2 = 0.78 ms, während die zweite Einspritzung (Kurve 303b, pb = 80 bar) erst zu einem Zeitpunkt tb2 = 0.9 ms endet, wobei ta1 und tb2 jeweils Schließzeitpunkte respektive der ersten und der zweiten Einspritzung sind.It can be clearly seen that a higher cylinder pressure results in earlier opening of the injection port 105 through the closure element 104 leads. So begins the second injection (curve 303b , p b = 80 bar) at a time t b1 = 0.375 ms, while the first injection (curve 303a , p a = 10 bar) does not start until a time t a = 0.425 ms, where t b1 and t a1 are opening times respectively the second and the first injection. Likewise is 3b removable, that a higher cylinder pressure, a later closing of the injection opening 105 through the closure element 104 causes. This is how the first injection ends (curve 303a , p a = 10 bar) already at a time t a2 = 0.78 ms, while the second injection (curve 303b , p b = 80 bar) ends only at a time t b2 = 0.9 ms, where t a1 and t b2 respectively closing time points respectively of the first and the second injection.

In 3a sind Sensorsignale in Form von in oder am Piezoaktor 107 induzierten zeitlichen Spannungsverläufen dargestellt, die jeweils während der in 3b gezeigten Einspritzungen von der Steuer- und Auswerteeinheit 110 erfasst werden. Die Zeit und die Piezospannung sind respektive auf der Abszisse 305 und auf der Ordinate 306 abgetragen. Wiederum sind exemplarisch nur ein der ersten Einspritzung bzw. der ersten Kurve 303a aus 3b zugeordnetes erstes Sensorsignal 304a und ein der zweiten Einspritzung bzw. der zweiten Kurve 303b aus 3b zugeordnetes zweites Sensorsignal 304b hervorgehoben.In 3a are sensor signals in the form of in or on the piezoelectric actuator 107 induced temporal voltage curves, each during the in 3b shown injections from the control and evaluation unit 110 be recorded. The time and the piezo voltage are respectively on the abscissa 305 and on the ordinate 306 ablated. Again, by way of example only one of the first injection and the first curve 303a out 3b associated first sensor signal 304a and one of the second injection and the second curve 303b out 3b associated second sensor signal 304b highlighted.

Zu einem Zeitpunkt te = 0.625 ms wird die Ansteuerung des Piezoaktuators 107 durch die Steuer- und Auswerteeinheit 110 beendet, d. h. die Piezospannung nimmt jeweils einen minimalen Wert an. Der Piezoaktuator 107 wird hier jeweils nur teilweise und nicht vollständig entladen, um sicherzustellen, dass der Piezoaktuator 107 und das Steuerventil 106 nach dem Entladen in mechanischem Kontakt sind, so dass der Piezoaktuator 107 durch Druckschwankungen im Steuerraum 112 hervorgerufene Sensorsignale erzeugen kann. Mit dem Ende der Ansteuerung des Piezoaktuators 107 schließt das Steuerventil 106 und der Druck im Steuerraum 112 nimmt zu, wodurch das Verschlusselement 104 jeweils in Richtung auf den Ventilsitz 108 bewegt und das Schließen des Injektors 103 eingeleitet wird. Dies manifestiert sich im Abnehmen der Kurven 303a und 303b in 3b jeweils kurze Zeit nach dem Ende der Ansteuerung zum Zeitpunkt te, wobei die zeitliche Verzögerung durch die hydraulische Steuerrung des Verschlusselements 104 bedingt ist.At a time t e = 0.625 ms, the activation of the piezo actuator 107 through the control and evaluation unit 110 terminated, ie the piezo voltage assumes a minimum value. The piezoactuator 107 here is only partially and not completely discharged, to ensure that the piezo actuator 107 and the control valve 106 after unloading are in mechanical contact, so that the piezo actuator 107 due to pressure fluctuations in the control room 112 can produce generated sensor signals. With the end of the actuation of the piezo actuator 107 closes the control valve 106 and the pressure in the control room 112 increases, causing the closure element 104 each in the direction of the valve seat 108 moves and closing the injector 103 is initiated. This manifests in decreasing the curves 303a and 303b in 3b each short time after the end of the control at the time t e , wherein the time delay by the hydraulic control distortion of the closure element 104 is conditional.

Zu einem Zeitpunkt tS beginnen das erste Sensorsignal 304a und das zweite Sensorsignal 304b jeweils zuzunehmen, wobei die Zunahme des ersten Sensorsignals 304a bei der ersten Einspritzung (Kurve 303a) infolge des niedrigeren Brennraumdrucks von pa = 10 bar merklich schneller erfolgt als die Zunahme des zweiten Sensorsignals 304b bei der zweiten Einspritzung (Kurve 303b, pb = 80 b). Zu einem Zeitpunkt ta3 fällt die Steigung des ersten Sensorsignals 304a schlagartig ab und das erste Sensorsignal 304a geht in ein Plateau über. Ebenso fällt die Steigung des zweiten Sensorsignals 304b zu einem Zeitpunkt tb3 schlagartig ab und das zweite Sensorsignal 304b geht in ein Plateau über.At a time t S begin the first sensor signal 304a and the second sensor signal 304b each increase, wherein the increase of the first sensor signal 304a at the first injection (curve 303a ) is noticeably faster due to the lower combustion chamber pressure of p a = 10 bar than the increase of the second sensor signal 304b at the second injection (curve 303b , p b = 80 b). At a time t a3 , the slope of the first sensor signal drops 304a abruptly and the first sensor signal 304a goes into a plateau. Likewise, the slope of the second sensor signal drops 304b abruptly at a time t b3 and the second sensor signal 304b goes into a plateau.

Der Verlauf des ersten Sensorsignals 304a zum Zeitpunkt ta3 ist die Signatur des Schließzeitpunktes ta2 der ersten Einspritzung im ersten Sensorsignal 304a. Entsprechend ist der Verlauf des zweiten Sensorsignals 304b zum Zeitpunkt tb3 die Signatur des Schließzeitpunktes tb2 der zweiten Einspritzung im zweiten Sensorsignal 304b. Die Zeitpunkte ta3 und tb3 werden aus den Kurven 304a und 304b mittels der Steuer- und Auswerteeinheit 110 jeweils durch bekannte Analysemethoden ermittelt. Hier gilt |ta3 – te| < 0.2 ms und |tb3 – te| < 0.3 ms. Es soll betont werden, dass die Zeitpunkte ta3 und tb3 gegenüber den Zeitpunkten ta2 und tb2 aufgrund der hydraulischen Kopplung zwischen dem Verschlusselement 104 und dem Piezoaktuator 107 jeweils leicht verzögert sind, was in den 3a und 3b jedoch nicht deutlich zum Ausdruck kommt.The course of the first sensor signal 304a at the time t a3 is the signature of the closing time t a2 of the first injection in the first sensor signal 304a , The course of the second sensor signal is corresponding 304b at time t b3 the signature of the closing time t b2 of the second injection in the second sensor signal 304b , The times t a3 and t b3 become the curves 304a and 304b by means of the control and evaluation unit 110 each determined by known analysis methods. Here we have | t a3 - t e | <0.2 ms and | t b3 - t e | <0.3 ms. It should be emphasized that the times t a3 and t b3 compared to the times t a2 and t b2 due to the hydraulic coupling between the closure element 104 and the piezoactuator 107 each slightly delayed, which is in the 3a and 3b but not clearly expressed.

Durch die Zeitpunkte ta3 und tb3 sind für das erste Sensorsignal 304a und für das zweite Sensorsignal 304b jeweils eine erste Zeitdauer T1 = ta3 – t0 und eine zweite Zeitdauer T2 = tb3 – t0 gegeben. Mit anderen Worten sieht die hier beschriebene Ausführungsform des Verfahrens vor, mit der Steuer- und Auswerteeinheit 110 als Endpunkt der ersten Zeitdauer T1 den Schließzeitpunkt ta2 oder dessen Signatur zum Zeitpunkt ta3 im ersten Sensorsignal 304a zu ermitteln und als Endpunkt der zweiten Zeitdauer 12 den Schließzeitpunkt tb2 oder dessen Signatur zum Zeitpunkt tb3 im zweiten Sensorsignal 304b zu ermitteln.By the times t a3 and t b3 are for the first sensor signal 304a and for the second sensor signal 304b in each case a first time duration T 1 = t a3 - t 0 and a second time duration T 2 = t b3 - t 0 given. In other words, the embodiment of the method described here provides, with the control and evaluation unit 110 as the end point of the first time period T 1, the closing time t a2 or its signature at time t a3 in the first sensor signal 304a to determine and as the endpoint of the second period 12 the closing time t b2 or its signature at time t b3 in the second sensor signal 304b to investigate.

Aus den solcherart aus den Sensorsignalen 304a und 304b ermittelten Zeitdauern T1 und T2 bestimmt die Steuer- und Auswerteeinheit 110 nun die Druckdifferenz Δp = pa – pb. Dazu wird die Differenz |T1 – T2| = |ta3 – tb3| gebildet. In einem hier nicht explizit gezeigten Kennfeld ist verschiedenen Werten der Differenz |T1 – T2| dann jeweils ein Wert Δp zugeordnet, der von der Steuer- und Auswerteeinheit 110 ausgelesen wird. Ein solches Kennfeld kann z. B. an einem Motorprüfstand aufgenommen werden. Um eine Genauigkeit der Bestimmung der Druckänderung Δp zu erhöhen ist es denkbar, dass im Kennfeld noch weitere Parameter enthalten sind, z. B. ein Ladedruck in der Ansaugleitung 160 während der Einspritzung, ein Kraftstoffdruck im Rail 102 oder ein Kurbelwellenwinkel, bei dem die Einspritzung jeweils vorgenommen wird. Damit können die Werte der genannten Parameter, die einen Einfluss auf die Ermittlung der Zeitdauern T1 und T2 haben können, bei der Bestimmung der Druckänderung Δp zusätzlich berücksichtigt werden.From the kind from the sensor signals 304a and 304b determined time periods T 1 and T 2 determines the control and evaluation unit 110 now the pressure difference Δp = p a - p b . For this purpose, the difference | T 1 - T 2 | = | t a3 - t b3 | educated. In a map not explicitly shown here, different values of the difference | T 1 -T 2 | then each associated with a value .DELTA.p, that of the control and evaluation 110 is read out. Such a map can z. B. be recorded on a motor test bench. In order to increase the accuracy of the determination of the pressure change .DELTA.p, it is conceivable that in the map further parameters are included, for. B. a boost pressure in the intake 160 during injection, a fuel pressure in the rail 102 or a crankshaft angle at which the injection is made respectively. Thus, the values of the mentioned parameters, which may have an influence on the determination of the durations T 1 and T 2 , can additionally be taken into account in the determination of the pressure change Δp.

Abhängig von der bestimmten Druckänderung Δp kann, z. B. nach Vergleich der bestimmten Druckänderung mit einem Normwert, bei einer folgenden Einspritzung eine Adaption der Injektorsteuerung vorgenommen werden. Beispielsweise kann eine Einspritzmenge und/oder ein Einspritzzeitpunkt und/oder der Ladedruck und/oder der Raildruck angepasst werden.Depending on the specific pressure change .DELTA.p can, for. B. after comparison of the specific pressure change with a standard value, in a subsequent injection, an adaptation of the injector control are made. For example, an injection quantity and / or an injection time and / or the boost pressure and / or the rail pressure can be adjusted.

Claims (11)

Verfahren zum Bestimmen einer Druckänderung in einem Brennraum (120) einer Brennkraftmaschine, die einen Injektor (103) mit einer Einspritzöffnung (105) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum (120) und mit einem Stellglied aufweist, wobei das Stellglied eingerichtet ist, das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung (105) zu bewirken, und wobei bei einer ersten Einspritzung (303a) ein von dem Stellglied erzeugtes erstes Sensorsignal (304a) erfasst wird und bei einer zweiten Einspritzung (303b) ein von dem Stellglied erzeugtes zweites Sensorsignal (304b) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des ersten Sensorsignals (304a) eine erste Zeitdauer ermittelt wird, und dass anhand des zweiten Sensorsignals (304b) eine zweite Zeitdauer ermittelt wird, wobei die Druckänderung aus der ersten Zeitdauer und aus der zweiten Zeitdauer bestimmt wird.Method for determining a pressure change in a combustion chamber ( 120 ) one Internal combustion engine, which has an injector ( 103 ) with an injection opening ( 105 ) for injecting fuel into the combustion chamber ( 120 ) and having an actuator, wherein the actuator is arranged, the opening and closing of the injection port ( 105 ) and wherein at a first injection ( 303a ) a first sensor signal generated by the actuator ( 304a ) and at a second injection ( 303b ) a second sensor signal generated by the actuator ( 304b ) is detected, characterized in that based on the first sensor signal ( 304a ) is determined a first time duration, and that based on the second sensor signal ( 304b ) is determined, wherein the pressure change from the first time period and from the second time period is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der ersten Zeitdauer umfasst, dass als Endpunkt der ersten Zeitdauer ein erster Schließzeitpunkt (ta3) ermittelt wird, zu dem die Einspritzöffnung (105) am Ende der ersten Einspritzung (303a) verschlossen wird, und dass das Ermitteln der zweiten Zeitdauer umfasst, dass als Endpunkt der zweiten Zeitdauer ein zweiter Schließzeitpunkt (tb3) ermittelt wird, zu dem die Einspritzöffnung (105) am Ende der zweiten Einspritzung (303b) verschlossen wird.A method according to claim 1, characterized in that the determination of the first time duration comprises that a first closing time (t a3 ) is determined as the end point of the first time duration, to which the injection opening ( 105 ) at the end of the first injection ( 303a ), and that the determination of the second time duration comprises that a second closing time (t b3 ) is determined as the end point of the second time duration, to which the injection opening ( 105 ) at the end of the second injection ( 303b ) is closed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des ersten Sensorsignals (304a) und des zweiten Sensorsignals (304b) jeweils innerhalb einer Messphase vorgenommen wird, die mit dem Ende (te) einer Ansteuerung des Stellgliedes beginnt und die eine Dauer von weniger als 1 ms, vorzugsweise von weniger als 0.5 ms hat.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detection of the first sensor signal ( 304a ) and the second sensor signal ( 304b ) is carried out in each case within a measuring phase which begins with the end (t e ) of an actuation of the actuator and which has a duration of less than 1 ms, preferably less than 0.5 ms. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckänderung aus der Differenz der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure change from the difference of the first time period and the second time period is determined. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Druckänderung anhand eines Kennfeldes vorgenommen wird, durch welches jedem Wert der Differenz der ersten und der zweiten Zeitdauer ein Wert der Druckänderung zugeordnet ist.A method according to claim 4, characterized in that the determination of the pressure change is made on the basis of a characteristic map, by which each value of the difference of the first and the second time duration is assigned a value of the pressure change. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Druckänderung abhängig von einem Wert eines Ladedrucks und/oder eines Kraftstoffhochdrucks und/oder eines Kurbelwellenwinkels durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the pressure change depending on a value of a boost pressure and / or a high pressure fuel and / or a crankshaft angle is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einspritzung (303a) und die zweite Einspritzung (303b) innerhalb desselben Kolbenzyklus durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first injection ( 303a ) and the second injection ( 303b ) are carried out within the same piston cycle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Einspritzung (303a) und/oder mit der zweiten Einspritzung (303b) eine Kleinstmengenadaption einer Einspritzmenge durchgeführt wird oder dass die erste Einspritzung (303a) und/oder die zweite Einspritzung (303b) jeweils ein einzelner Puls einer Mehrfacheinspritzung ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that with the first injection ( 303a ) and / or with the second injection ( 303b ) a very small amount of adaptation of an injection quantity is carried out or that the first injection ( 303a ) and / or the second injection ( 303b ) is in each case a single pulse of a multiple injection. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der bestimmten Druckänderung für eine folgende Einspritzung eine Anpassung einer Einspritzmenge und/oder eines Einspritzzeitpunktes und/oder eines Ladedrucks und/oder eines Kraftstoffhochdrucks vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that depending on the determined pressure change for a subsequent injection, an adjustment of an injection quantity and / or an injection timing and / or a boost pressure and / or a high fuel pressure is performed. Brennkraftmaschine, umfassend – einen Injektor (103) mit einer Einspritzöffnung (105) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (120) der Brennkraftmaschine und mit einem Stellglied, das eingerichtet ist, das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung (105) zu bewirken, und – eine Steuer- und Auswerteeinheit (110) zum Ansteuern des Stellgliedes, wobei das Stellglied ausgebildet ist, bei einer ersten Einspritzung (303a) ein erstes Sensorsignal (304a) zu erzeugen und bei einer zweiten Einspritzung (303b) ein zweites Sensorsignal (304b) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, anhand des ersten Sensorsignals (304a) eine erste Zeitdauer zu ermitteln, anhand des zweiten Sensorsignals (304b) eine zweite Zeitdauer zu ermitteln und aus der ersten Zeitdauer und aus der zweiten Zeitdauer eine Druckänderung im Brennraum (120) zu bestimmen.Internal combustion engine, comprising - an injector ( 103 ) with an injection opening ( 105 ) for injecting fuel into a combustion chamber ( 120 ) of the internal combustion engine and with an actuator which is set up, the opening and closing of the injection port ( 105 ), and - a control and evaluation unit ( 110 ) for driving the actuator, wherein the actuator is formed, in a first injection ( 303a ) a first sensor signal ( 304a ) and at a second injection ( 303b ) a second sensor signal ( 304b ), characterized in that the control unit ( 110 ) is set up, based on the first sensor signal ( 304a ) to determine a first time duration, based on the second sensor signal ( 304b ) to determine a second time duration and from the first time period and from the second time period, a pressure change in the combustion chamber ( 120 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (103) ein Verschlusselement (104) zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung (105) aufweist, wobei das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung (105) durch das Verschlusselement über einen hydrostatischen Druck in einem Steuerraum (112) steuerbar ist und wobei das Stellglied eingerichtet ist, den hydrostatischen Druck im Steuerraum (112) durch Betätigen eines Steuerventils (106) zu regulieren.Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the injector ( 103 ) a closure element ( 104 ) for opening and closing the injection opening ( 105 ), wherein the opening and closing of the injection opening ( 105 ) through the closure element via a hydrostatic pressure in a control chamber ( 112 ) is controllable and wherein the actuator is arranged, the hydrostatic pressure in the control room ( 112 ) by actuating a control valve ( 106 ) to regulate.
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