DE102015121790A1 - Technologie zur Ausführung von hydraulisch gekoppelten Kraftstoff-Injektionen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Technologie zur robusten und wiederholbaren Ausführung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Injektionen (I1, I2) an einem Kraftstoffinjektor (11). Zwischen den Ansteuerbefehlen (D1, D2) an den Injektor (11) wird eine Ansteuerpause (DP) vorgesehen, die kürzer ist als das Entkopplungs-Intervall (T-K), sodass die Gesamt-Einspritzmenge (Q) größer ist als die Summe der Einspritzmengen, die bei hydraulisch entkoppelten Einzel-Injektionen erwartet werden. Mit der offenbarten Technologie können hydraulisch gekoppelte Injektionen mit einem Mikro-Intervall-Profil sowie mit einem Null-Intervall-Profil ausgeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Technologie zur Ausführung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Kraftstoff-Einspritzungen an einem Kraftstoffinjektor mit einem indirekt aktuierten Ventilkörper, dessen Bewegungsverhalten über eine Druckdifferenz zwischen einem Kraftstoffdruck in einer Steuerkammer am dorsalen Ende des Ventilkörpers und einem Kraftstoffdruck in einer Injektionskammer am distalen Ende bestimmt wird. Eine hydraulische Kopplung von aufeinander folgenden Injektionen liegt vor, wenn eine Folge-Injektion angesteuert wird, bevor der Injektor nach der vorhergehenden Injektion in den statischen Schließzustand zurückgekehrt ist. In einem solchen Fall weicht die bei der Folge-Injektion abgegebene Kraftstoffmenge von der normalen Kraftstoffmenge ab, die bei einer entkoppelten Einzel-Injektion zu erwarten ist. Insbesondere kommt es zu einer Erhöhung der abgegebenen Kraftstoffmenge. Der Umfang der Erhöhung hängt von verschiedenen Parametern ab, was eine robuste und wiederholbare Steuerung von hydraulisch gekoppelten Injektionen erschwert.
  • Der Kraftstoffinjektor gemäß dieser Offenbarung ist für den Einsatz an einem Verbrennungsmotor vorgesehen, insbesondere an einem Diesel-Motor mit einem Kraftstoff-Versorgungssystem, das eine Common-Rail (Kraftstoff-Akkumulator) zur gemeinsamen Versorgung mehrerer Kraftstoffinjektoren aufweist.
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung dient bevorzugt zur Ausführung einer Pilot-Injektion und einer anschließenden Haupt-Injektion. Sie umfasst zumindest einen Kraftstoffinjektor mit einer angepassten Ansteuerpausen-Einspritz-Charakteristik, ein Verfahren zur Ermittlung der Ansteuerpausen-Einspritz-Charakteristik sowie mindestens ein Verfahren zur Steuerung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Injektionen an einem Kraftstoffinjektor. Die Technologie umfasst ferner ein zugehöriges Kraftstoff-Versorgungssystem, ein Steuergerät zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors und zur Ausführung der vorgenannten Verfahren sowie ein Softwareprodukt zur Installation auf einem Steuergerät.
  • In der Vergangenheit wurden Kraftstoffinjektoren der oben genannten Art unter hydraulischer Entkoppelung der inneren Schaltvorgänge für zwei Folgeinjektionen betrieben. Bei hydraulisch entkoppelten Injektionen ist sichergestellt, dass jede Injektion aus dem statischen Schließzustand des Injektors heraus beginnt, sodass bei einer bestimmten Ansteuerdauer die zugehörige erwartete Kraftstoffmenge als Einspritzmenge abgegeben wird. Um diese stabile Erzeugung der erwarteten Einspritzmenge sicherzustellen, musste nach der Aktuierung einer Pilot-Injektion stets das Erreichen des Entkopplungs-Zeitintervalls abgewartet werden, bevor die Haupt-Injektion durch eine erneute Aktuierung des Injektors gestartet werden konnte. Andernfalls waren die vom Injektor abgegebenen Einspritzmengen nicht steuerbar, insbesondere nicht mit der erforderlichen Robustheit und Wiederholbarkeit zu erzeugen.
  • Nachfolgend werden einige relevante Begriffe erläutert.
  • Ein Entkopplungs-Intervall kann als hydraulisches Entkopplungs-Intervall oder als elektrisches Entkopplungs-Intervall definiert sein. Das elektrische Entkopplungs-Intervall beginnt ab dem Ende der elektrischen Aktuierung der ersten Injektion und endet bei dem Zeitpunkt einer Folge-Aktuierung, zu dem der Injektor genau die erwartete Kraftstoffmenge einer separaten Einzel-Injektion abgibt. Dies ist in der Regel derjenige Zeitpunkt, zu dem der Injektor nach einer ersten Injektion in den statischen Schließzustand zurückgekehrt ist.
  • Das hydraulische Entkopplungs-Intervall beginnt demgegenüber abweichend zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich ab dem hydraulischen Ende der ersten Injektion (Zeitpunkt zu dem der Austritt von Kraftstoff aus den Spritzlöchern am Ende einer Injektion auf Null zurückgeht). Das hydraulische Entkopplungs-Intervall endet jedoch zum gleichen Zeitpunkt wie das elektrische Entkopplungs-Intervall, d.h. insbesondere mit dem Zeitpunkt des Erreichens des statischen Schließzustands.
  • Grundsätzlich können beide Definitionen des Entkopplungs-Intervalls zur Steuerung des Kraftstoffinjektors genutzt werden. Bei bekanntem Design und Ansprechverhalten des Kraftstoffinjektors kann zwischen dem Ende der elektrischen Aktuierung und dem hydraulischen Ende einer Injektion umgerechnet werden, sodass auch zwischen den beiden Definitionen des Entkopplungs-Intervalls entsprechend konvertiert werden kann. Ferner ist eine Verzögerung zwischen dem Beginn einer elektrischen Aktuierung und dem hydraulischen Beginn einer Injektion für eine separate Einzel-Injektion bekannt.
  • Alternativ kann das hydraulische Ende einer Injektion aus dem Verlauf eines im Injektor oder im Kraftstoff-Versorgungssystem gemessenen Drucksignals bestimmt werden. In der Praxis sind verschiedene Methoden bekannt, das hydraulische Ende einer Injektion zu ermitteln.
  • Infolge des Abwartens des Entkopplungs-Intervalls (Ansteuerpause nach erster Injektion größer/gleich Entkopplungs-Intervall) kam es bei der Injektorbetätigung gemäß dem Stand der Technik zwangsläufig zu einer relativ langen Injektions-Pause zwischen der Pilot-Injektion und der Hauptinjektion. Die minimale Dauer dieser Injektions-Pause wird im Folgenden als Separations-Intervall bezeichnet.
  • Das Separations-Intervall ist die minimale Zeitdauer, die zwischen dem hydraulischen Ende einer ersten Injektion und dem hydraulischen Beginn einer Folge-Injektion vergeht, wenn hydraulisch entkoppelte Injektionen ausgeführt werden, bei denen jeweils die abgegebene Einspritzmenge der erwarteten Einspritzmenge entspricht.
  • Durch die vorliegende Technologie wird es ermöglicht, hydraulisch gekoppelte und im Injektions-Profil unterscheidbare Injektionen auszuführen, wobei zwischen den Injektionen entweder keine Injektions-Pause besteht oder eine wesentliche Injektion-Pause besteht, die kürzer ist als das Separations-Intervall. Weiter unten wird ausgeführt, weshalb eine derartige Verkürzung der Injektions-Pause unter den Wert des Separations-Intervalls wünschenswert ist, d.h. ein früherer hydraulischer Beginn der Folge-Injektion nach dem hydraulischen Ende der vorhergehenden Injektion.
  • Aus der EP 2 373 877 B1 ist ein Brennstoffeinspritzsystem bekannt, mit dem Erfolge hinsichtlich der Verkürzung der Injektions-Pause erzielt werden konnten. Mit dem dort offenbarten Injektor konnten eine Pilot-Injektion und eine sich direkt anschließende und hydraulisch gekoppelte Haupt-Injektion (Injektionspause ist Null) mit ausreichender Robustheit gesteuert werden. Dieses System weist allerdings eine beschränkte Variabilität auf. Es ermöglicht nur einerseits die Ausführung von aufeinander folgenden Injektionen ohne eine dazwischen liegende Injektions-Pause, wobei eine fixe Ansteuerpause zwischen der Pilot-Injektion und der Haupt-Injektion vorzusehen ist, und andererseits die Ausführung von hydraulisch entkoppelten Injektionen, d.h. Injektions-Pausen die größer oder gleich dem Separations-Intervall sind. Mit anderen Worten liegt beim Betrieb dieses Systems eine Injektions-Pause mit den möglichen Werten 0 Mikrosekunden oder größer ca. 200 Mikrosekunden vor.
  • Ferner ist eine gute Steuerbarkeit des Systems nach EP 2 373 877 B1 nur in einem beschränkten niedrigen Wertebereich für den Speisedruck des Kraftstoffinjektors gegeben. Ab einem bestimmten Grenzdruck wird die Einspritzmenge der Hauptinjektion schon bei geringsten Abweichungen von der idealen Ansteuerpause in unkontrollierbarer Weise verändert, sodass das System für den geregelten Motorbetrieb nicht robust genug ist. In der Folge muss die Ausführung von hydraulisch gekoppelten Einspritzungen auf den besagten Wertebereich des Speisedrucks beschränkt bleiben.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie zur Ausführung von hydraulisch gekoppelten Kraftstoffinjektionen aufzuzeigen, die eine größere Variabilität bei der Erzeugung von aufeinander folgenden Einspritzungen erlaubt und/oder deren Ansteuerung vereinfacht. Die Technologie basiert einerseits auf einem optimierten Kraftstoffinjektor und andererseits auf einem Steuerverfahren, das für den hier offenbarten Injektor oder für einen anderen Injektor mit vergleichbarer Charakteristik nutzbar ist.
  • Gemäß einem ersten Aspekt können durch die vorliegende Technologie hydraulisch gekoppelte Injektionen ausgeführt werden, die entweder direkt aufeinander folgen (Injektions-Pause = 0 Mikrosekunden) oder zwischen denen eine sehr kurze Unterbrechung vorliegt (0 Mikrosekunden < Injektions-Pause < Separations-Intervall). Somit sind hydraulisch gekoppelte Injektionen erzeugbar und robust steuerbar, bei denen die Injektions-Pause in einem Zeitbereich größer Null Mikrosekunden und kleiner dem Separationsintervall liegt. Natürlich sind darüber hinaus mit der vorliegenden Technologie hydraulisch entkoppelte Injektionen erzeugbar.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt, der für sich allein oder in Kombination mit dem ersten Aspekt nutzbar ist, können durch die vorliegende Technologie Ansteuerungen des Kraftstoffinjektors für verschiedene Wertebereiche des Speisedrucks mit fixen Soll-Ansteuerpausen durchgeführt werden. Die Wertebereiche grenzen zumindest aneinander an und bedecken bevorzugt den gesamten möglichen Bereich der Speisedrücke, die für den Betrieb des Kraftstoffinjektors bzw. des Kraftstoff-Versorgungssystems vorgesehen sind. In jedem dieser Wertebereich ist dann ein gewünschtes Injektionsprofil sichergestellt, wobei innerhalb eines Wertebereichs eine einheitliche bzw. fixe Ansteuerpause nutzbar ist.
  • Beispielsweise kann ein erster Satz von Soll-Ansteuerpausen für die Ausführung von gekoppelten Injektionen ohne Injektionspause (erstes Injektions-Profil, Injektionspause = Null) definiert sein, demgemäß in einem ersten niedrigen Wertebereich des Speisedrucks eine Folge-Injektion mit einer ersten fixen Soll-Ansteuerpause durchgeführt wird und in einem zweiten höheren Wertebereich des Speisedrucks mit einer zweiten fixen Soll-Ansteuerpause. Dies vereinfacht die Steuerungslogik beträchtlich. Am Übergang zwischen den Wertebereichen kann ein Überlappungsbereich vorgesehen werden, wobei ein Wechsel zwischen den Soll-Ansteuerpausen mit einer Hysterese erfolgt.
  • Ein zweiter Satz von Soll-Ansteuerpausen kann für die Ausführung von gekoppelten Injektionen mit einer Injektionspause (Zweites Injektions-Profil, Null < Injektionspause < Separations-Intervall) definiert sein, wobei ebenfalls in einem ersten niedrigen Wertebereich des Speisedrucks eine Folge-Injektion mit einer ersten fixen Soll-Ansteuerpause durchgeführt wird und in einem zweiten höheren Wertebereich des Speisedrucks mit einer zweiten fixen Soll-Ansteuerpause. Dies vereinfacht die Steuerungslogik beträchtlich.
  • Die Soll-Ansteuerpausen für das erste Injektions-Profil und das zweite Injektions-Profil können separat festgelegt sein.
  • Durch das Steuerungsverfahren ist es möglich, zunächst ein gewünschtes Injektionsprofil für die aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Injektionen festzulegen (mit oder ohne Injektionspause) und anschließend oder parallel in Abhängigkeit vom momentanen Wert des Speisedrucks die passende Soll-Ansteuerpause zu bestimmten.
  • Für jede Kombination aus Soll-Ansteuerpause und momentanem Speisedruck ist bevorzugt ein Verstärkungsparameter bekannt – insbesondere durch Test ermittelt –, welcher die Erhöhung der Gesamt-Einspritzmenge der hydraulisch gekoppelten Injektionen gegenüber der zu erwartenden Summen-Einspritzmenge aus zwei hydraulisch entkoppelten Injektionen bei sonst gleichen Betriebsbedingungen beschreibt.
  • Die Erhöhung der Einspritzmenge durch die Ausführung von gekoppelten Injektionen kann auf beliebige Weise kompensiert werden, insbesondere durch eine Verkürzung der Ansteuerdauer für die Folge-Injektion. Bevorzugt ist ein separates Kennfeld vorgesehen, in dem in Abhängigkeit von einem momentanen Speisedruck und einer gewünschten Gesamt-Einspritzmenge (bzw. einem gewünschten Gesamt-Drehmoment) die Ansteuerdauern für die (mindestens) zwei aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Injektionen abgelegt sind. Ggfs. können verschiedene Sätze von Steuerparametern für die verschiedenen Injektions-Profile vorgesehen sein, wobei insbesondere ein erster Satz für die Erzeugung von gekoppelten Injektionen mit einer wesentlichen Injektions-Pause (20 Mikrosekunden < Injektions-Pause) vorgesehen ist und ein zweiter Satz für die Erzeugung von direkt aufeinander folgenden jedoch im Profil unterscheidbaren Injektionen (Injektions-Pause = 0 Mikrosekunden ODER Injektions-Pause < 20 Mikrosekunden).
  • Da das Ende der elektrischen Aktuierung in der Steuerungseinheit leichter zu messen oder zu berechnen bzw. durch die Steuerungssoftware vorbestimmt ist, wird dieses im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bevorzugt herangezogen. Nachfolgend wird aus Gründen der vereinfachten Darstellung also der Begriff „Entkopplungs-Intervall“ repräsentativ für das elektrische Entkopplungs-Intervall verwendet und auf die Unterscheidung zwischen den genannten Varianten wird im Weiteren verzichtet. Alle Merkmale der vorliegenden Offenbarung können in entsprechender Weise auf ein hydraulisches Entkopplungs-Intervall übertragen werden.
  • Das Entkopplungs-Intervall definiert bei dem Kraftstoffinjektor gemäß der vorliegenden Offenbarung insbesondere diejenige Zeitdauer, die abgewartet werden muss, bis
    • (a) aus dem Kraftstoffinjektor kein Kraftstoff mehr durch die ein oder mehreren Spritzlöcher austritt (hydraulisches Ende der Injektion), UND
    • (b) die internen Steuervorgänge der Injektormechanik in den statischen Schließzustand übergegangen sind (Schließverzögerung), UND
    • (c) aus dem Schließ-Vorgang resultierende Druck-Schwingungen im Injektor und/oder in der Kraftstoff-Zuleitung soweit abgeklungen sind, dass keine relevante Beeinflussung der Einspritzcharakteristik mehr auftritt (Abklingverzögerung).
  • Wenn zwischen dem Ende der ersten Injektion und dem Beginn der Folge-Injektion eine Ansteuerpause vorgesehen wird, die größer oder gleich dem Entkopplungs-Intervall ist, wird die Folgeinjektion bei dem regulären Einspritzverhalten für eine Einzel-Injektion ausgeführt. Es handelt sich somit um hydraulisch entkoppelte Injektionen bzw. separate Einzel-Injektionen. Definitionsgemäß liegt eine entkoppelte Injektion vor, wenn die von dem Injektor bei der Folge-Injektion abgegebene Kraftstoffmenge der erwartenden Kraftstoffmenge bei einer Einzel-Injektion entspricht, d.h. wenn keine Erhöhung der Kraftstoffmenge auftritt.
  • Eine hydraulische Entkopplung der Schaltvorgänge im Kraftstoffinjektor wird bei in der Praxis üblichen Injektoren erreicht, wenn nach dem Ende der elektrischen Aktuierung der ersten Injektion ein Zeitintervall von ca. 350 Mikrosekunden abgewartet wird, bevor die elektrische Aktuierung für die Folge-Injektion gestartet wird. Mit anderen Worten muss eine Ansteuerpause vorgesehen werden, deren Dauer größer oder gleich dem Entkopplungs-Intervall von ca. 350 Mikrosekunden ist. DAs zugehörige Separations-Intervall beträgt ca. 200 Mikrosekunden. Das Entkopplungs-Intervall kann für jeden Injektor durch Test ermittelt werden. Die Dauer des Entkopplungs-Intervalls kann in Abhängigkeit vom Injektor-Design einen von 350 Mikrosekunden abweichenden Wert haben. Dasselbe gilt für das Separations-Intervall.
  • Der Beginn einer Ansteuerpause wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als derjenige Zeitpunkt definiert, zu dem die elektrische Aktuierung einer vorhergehenden Injektion endet. Dies kann der im Steuergerät vorgesehene Endzeitpunkt der elektrischen Aktuierung oder ein messtechnisch ermittelter Endzeitpunkt der Aktuierung sein.
  • Die vorliegende Offenbarung ist auf eine Technologie zur Ausführung von Folge-Injektionen gerichtet, zwischen denen eine Ansteuerpause vorgesehen wird, die kürzer ist als das Entkopplungs-Intervall. Der Injektor wird also in einer Weise betrieben, bei der zumindest für die Folge-Injektion ein Einspritzverhalten auftritt, das nicht dem regulären Einspritzverhalten bei einer separaten Einzel-Injektion entspricht. Insbesondere wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung eine Kraftstoffmenge bei der Folge-Injektion abgegeben, die bezogen auf die Ansteuerdauer und den Speisedruck höher ist als die Kraftstoffmenge, die bei einer (entkoppelten) Einzel-Injektion abgegeben wird. Ferner kann die Zeitverzögerung zwischen dem Beginn der elektrischen Aktuierung für die Folge-Injektion und dem hydraulischen Beginn der Folge-Injektion verkürzt sein.
  • Es wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik des Injektors angegeben, durch das die Veränderung der Einspritzmenge in Abhängigkeit von der gewählten Ansteuerpause und etwaig dem momentanen Wert des Speisedrucks feststellbar ist. Mit anderen Worten ist in dem Verfahren die Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge feststellbar, die sich aus der hydraulischen Kopplung ergibt.
  • Bei dem Verfahren zur Steuerung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Kraftstoffinjektionen können verschiedene Maßnahmen vorgesehen sein, um die Genauigkeit der Einspritzmengensteuerung zu verbessern. Insbesondere können negative Auswirkungen einer Veränderung der Injektor-Temperatur sowie des Zylinder-Gegendrucks in der Brennkammer kompensiert werden.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:
  • 1: Ein Kraftstoff-Versorgungssystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffinjektor gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 2: eine verkleinerte Funktionsskizze des Kraftstoffinjektors aus 1 sowie verschiedene Diagramme zur Erläuterung der inneren Vorgänge bei einer Einzel-Injektion;
  • 3: Vergleichsdarstellungen zur Erläuterung von möglichen Injektions-Profilen bei aufeinanderfolgenden Injektionen mit unterschiedlichen Ansteuerpausen;
  • 4: eine beispielhafte Darstellung einer Ansteuerpause-Einspritzmengen-Charakteristik;
  • 5A bis 5F: Ablauf-Diagramme zur Erläuterung der inneren Abläufe eines Kraftstoffinjektors gemäß 1 bei einer Öffnung;
  • 6A bis 6F: Ablauf-Diagramme zur Erläuterung der inneren Abläufe eines Kraftstoffinjektors gemäß 1 beim Schließen.
  • 1 zeigt ein Kraftstoff-Versorgungssystem (10) für einen Verbrennungsmotor (20). Der Verbrennungsmotor (20) ist rein schematisch als eine äußere Begrenzung einer Brennkammer (21) dargestellt. Er kann beliebig ausgebildet sein.
  • Das Kraftstoff-Versorgungssystem (10) umfasst einen Kraftstofftank (17). Von dort wird über eine oder mehrere Kraftstoff-Pumpen, hier eine Niederdruckpumpe (14) und eine Hochdruck-Pumpe (15), Kraftstoff in einen Akkumulator (13) gefördert und dabei auf ein Hochdruck-Niveau verdichtet. An einer beliebigen Stelle zwischen dem Kraftstofftank (17) und dem Akkumulator (13) ist bevorzugt ein Kraftstoff-Filter (16) angeordnet. Dieser kann gegebenenfalls in den Tank (17) oder eine der Pumpen (14, 15) integriert sein. Der Bereich des Kraftstoff-Versorgungs-Systems (10), der sich stromabwärts der Hochdruck-Pumpe (15) befindet und bis zu einem Kraftstoffinjektor (11) bzw. dessen Spritzlöchern (43) reicht, wird als Hochdruck-Abschnitt bezeichnet. Der davor liegende Teil wird als Niederdruck-Abschnitt bezeichnet.
  • Der Hochdruck-Kraftstoff wird in dem Akkumulator (13) gespeichert und über ein Leitungssystem zu einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren (11) gespeist, um von diesen in gesteuerter Weise in die ein oder mehreren Brennkammern (21) des Verbrennungsmotors (20) eingespritzt zu werden. Das Austreten von Kraftstoff aus den ein oder mehreren Spritzlöchern (43) wird als hydraulische Injektion bezeichnet.
  • Der in 1 gezeigte Kraftstoffinjektor (11) ist rein schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt. Er weist ein beliebig ausgebildetes Gehäuse auf, das bevorzugt mehrteilig ist und in dem die nachfolgend beschriebenen Funktionselemente angeordnet sind.
  • Der Kraftstoffinjektor (11) weist einen verschieblich gelagerten Ventilkörper (40) auf. Der Ventilkörper (40) dient zum Freigeben und Beenden von Kraftstoff-Injektionen aus mindestens einem Spritzloch (43) am Düsenabschnitt (42) des Kraftstoffinjektors (11). In dem gezeigten Beispiel fließt Kraftstoff über eine Hochdruck-Passage (30) von einem Einlassbereich des Injektors (11) zu einer Injektionskammer (41). In der Injektionskammer (41) befindet sich zumindest ein vorderes Ende des Ventilkörpers (40). Dieses vordere Ende des Ventilkörpers (40) kann von einem Ventilsitzbereich (45) in gesteuerter Weise abgehoben werden, so dass der Hochdruckkraftstoff zu den Spritzlöchern (43) fließen kann. Der Kraftstoff im Injektionsbereich (41) kann bei einer Anhebung des Ventilkörpers insbesondere durch einen Öffnungsspalt zwischen dem Ventilkörper (40) und dem Ventilsitzbereich (45) in den Düsenabschnitt (42) strömen. Die Öffnungsweite dieses Spalts hängt von der Anhebungsposition (Xv) des Ventilkörpers (40) ab und bestimmt zumindest zu Beginn der hydraulischen Injektion maßgeblich die pro Zeiteinheit austretende Kraftstoffmenge (Injektionsrate).
  • Der Düsenabschnitt (42) kann beliebig ausgebildet sein. Im dargestellten Beispiel umfasst er ein Sackloch d.h. einen zusätzlichen Hohlraum, von dem aus der Hochdruckkraftstoff durch die ein oder mehreren Spritzlöcher (43) aus dem Injektor austreten kann. Beim Austreten des Kraftstoffs wird ein Einspritzstrahl (44) gebildet.
  • Die Bewegung des Ventilkörpers (40) wird durch einen veränderlichen Kraftstoffdruck (Pc) in einer Steuerkammer (33) am rückseitigen Ende des Ventilkörpers (40) gesteuert. Das rückseitige Ende ist das von der Brennkammer (21) wegweisende Ende. Der Ventilkörper (40) ist bevorzugt einteilig ausgebildet, insbesondere in der Form einer Ventilnadel. Er kann alternativ mehrteilig sein und eine andere bekannte Form haben. Eine einteilige Ventilnadel weist eine besonders hohe Steifigkeit und gleichzeitig ein verhältnismäßig geringes Gewicht auf, so dass eine hohe Schaltdynamik des Injektors erreichbar ist. Die Ausbildung des Ventilkörpers und dessen Dynamik sind Optimierungsparamater zur Erreichung der angestrebten Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik.
  • Auf den Ventilkörper (40) können unterschiedliche Kräfte in Öffnungsrichtung sowie in Schließrichtung wirken. Die Schließrichtung ist diejenige Richtung, die den Ventilkörper (40) in Richtung des Ventilsitzbereichs (45) drängt. Die Öffnungsrichtung ist demgegenüber entgegengesetzt.
  • Auf den Ventilkörper (40) wirkt zumindest eine erste hydraulische Kraft in Schließrichtung, welche durch den Druck (Pc) in der Steuerkammer (33) beeinflussbar ist. Darüber hinaus wirkt bevorzugt eine elastische Vorspannkraft in der Schließrichtung, die beispielsweise durch die in 1 gezeigte Ventilfeder (ohne Bezugszeichen) erzeugt wird.
  • In der Öffnungsrichtung des Ventilkörpers (40) wirkt zumindest eine weitere hydraulische Kraft, die von dem Kraftstoffdruck in der Injektionskammer (41) und/oder im Sackloch bzw. im Düsenabschnitt (42) abhängt. Auch die effektive Oberfläche des Ventilkörpers (40), die dem Hochdruck-Kraftstoff in bzw. aus der Injektionskammer (41) ausgesetzt ist, hat Einfluss auf die größere der hydraulischen Kraft in Öffnungsrichtung. Weiter unten werden die inneren Abläufe sowie Kraftverläufe beim Öffnen und Schließen des Kraftstoffinjektors (11) im Detail erläutert.
  • In der Steuerkammer (33) ist bevorzugt eine Steuerplatte (34) angeordnet. Die Steuerplatte (34) ist verschieblich gelagert und mit einer elastischen Vorspannkraft beaufschlagt. Die Vorspannkraft wird beispielsweise durch die in 1 in der Steuerkammer (33) dargestellte Feder (ohne Bezugszeichen) erzeugt. Alternativ kann die Vorspannkraft auf andere Weise erzeugt sein.
  • In einer geschlossenen Position (Anlage an der rückwärtigen Wandung der Steuerkammer (33)) überdeckt die Steuerplatte (34) einen Zuflussbereich der Steuerkammer (33), d.h. einen Bereich über den Hochdruck-Kraftstoff in die Steuerkammer (33) nachfließen kann. Mit anderen Worten verhindert die Steuerplatte (34) im geschlossenen Zustand das Einfließen von Kraftstoff in die Steuerkammer (33). Im geöffneten Zustand ist die Steuerplatte (34) von der rückwärtigen Wandung abgehoben. Mit anderen Worten erlaubt die Steuerplatte (34) im geöffneten Zustand das Nachfließen von Kraftstoff in die Steuerkammer (33).
  • Die Steuerplatte (34) wirkt somit als ein Ventil, durch das eine Entleerungsphase der Steuerkammer (33) von einer Nachfüllphase der Steuerkammer (33) getrennt werden kann.
  • In der Steuerplatte (34) ist bevorzugt eine Steuerplatten-Drossel (34a) angeordnet, durch die Hochdruck-Kraftstoff unter einer Beschränkung der Strömungsgeschwindigkeit hindurchfließen kann. Die Steuerplatten-Drossel (34a) überdeckt bevorzugt einen Abflussbereich der Steuerkammer (33), durch welchen Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) in Richtung einer Drainage (39) (Niederdruck-Passage) abfließen kann. Die Steuerplatten-Drossel (34a) ist einerseits relevant, um das Abfließen von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) zu steuern.
  • Darüber hinaus wird durch die Steuerplatten-Drossel (34a) die Dynamik der Öffnungs- und Schließbewegung der Steuerplatte (34) selbst beeinflusst. Je größer die Drosselwirkung der Steuerplatten-Drossel (34a) ist, desto geringer ist eine hydraulische Kraft auf die Steuerplatte, die aus dem Durchströmen der Steuerplatten-Drossel (34a) resultiert. Wenn Kraftstoff vom Zuflussbereich her in die Steuerkammer (33) einfließt bzw. nachfließt, wird zumindest ein Teil dieses Kraftstoffs durch die Steuerplatten-Drossel (34a) strömen und eine hydraulische Kraft in Öffnungsrichtung der Steuerplatte (34) bewirken. Wenn andererseits Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) in Richtung der Drainage (39) austritt, wird zumindest ein Teil dieses Kraftstoffs durch die Steuerplatten-Drossel (34a) strömen und eine hydraulische Kraft in Schließrichtung der Steuerplatte (34) bewirken. Die Höhe dieser hydraulischen Kräfte hängt von dem Umfang der Strömung durch die Steuerplatten-Drossel (34a) und damit von der momentanen Lage der Steuerplatte ab, die bei einem Umschalten zwischen Ausfließen und Nachfließen von Kraftstoff vorliegt.
  • Wenn Hochdruck-Kraftstoff von der Hochdruck-Passage (30) her in die Steuerkammer (33) einfließt, erhöht sich der Druck (Pc) in der Steuerkammer (33), so dass auch die hydraulische Kraft auf den Ventilkörper in Schließrichtung (40) steigt. Wenn Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) in Richtung der Drainage (39) austritt, verringert sich der Druck (Pc) in der Steuerkammer (33), so dass auch die Kraft auf den Ventilkörpers (40) in Schließrichtung sinkt. Durch eine Steuerung des Zufließens und Abfließens von Kraftstoff in die Steuerkammer (33) bzw. aus der Steuerkammer (33) kann somit die Bewegung des Ventilkörpers (40) gesteuert werden, insbesondere in Form einer Steuerung der Beschleunigungskräfte, aus dem sich ein ballistisches Bewegungsverhalten des Ventilkörpers (40) ergibt. Die Dynamik der Änderung des Drucks in der Steuerkammer (33) wird dabei durch die Drosselwirkungen vorgegeben, die das Ausfließen bzw. Nachfließen von Kraftstoff beschränken.
  • Ein Zufließen von Hochdruck-Kraftstoff in die Steuerkammer (33) erfolgt in dem gezeigten Beispiel über eine Nachfüll-Passage (31), welche die Hochdruck-Passage (30) mit dem Zufluss-Bereich der Steuerkammer (33) verbindet. In der Nachfüll-Passage (31) oder an dem Zufluss-Bereich ist eine Einlass-Drossel (32) vorgesehen, durch die das Zuströmen von Hochdruck-Kraftstoff in die Steuerkammer (33) beschränkt wird. Die Drosselwirkung dieser Einlass-Drossel (32) stellt ein wesentliches Optimierungskriterium zur Erreichung der vorliegend erwünschten Ansteuerdauer-Einspritzmengen-Charakteristik dar.
  • In dem Beispiel von 11 wird der Zufluss-Bereich der Steuerkammer (33) durch eine Ringnut (38) in der rückwärtigen Wandung gebildet. Der durch die Nachfüll-Passage (31) zuströmende Hochdruck-Kraftstoff fließt in die Ringnut (38) ein und steht dort im Kontakt mit der Steuerplatte (34). Die effektive Oberfläche, an der der Kraftstoff im Zufluss-Bereich in Kontakt mit der Steuerplatte (34) steht ist ebenfalls ein Optimierungskriterium.
  • Das Abfließen von Hochdruck-Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) wird durch einen Aktuator (37) gesteuert, der eine beliebige Ausbildung haben kann. In dem Beispiel von 1 ist der Aktuator (37) als elektrisch betätigbares Steuerventil ausgebildet. Das Steuerventil öffnet oder schließt eine Fluidverbindung zwischen der Steuerkammer (33) und der Drainage (39). In dem gezeigten Beispiel erstreckt sich eine Auslass-Passage (36) von der rückwärtigen Wandung der Steuerkammer (33) bis zu dem Steuerventil (37). An oder in der Auslass-Passage (36) ist bevorzugt eine zusätzliche Auslass-Drossel (35) angeordnet. Wenn das Steuerventil (37) geöffnet ist, fließt Hochdruck-Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) durch die Steuerplatten-Drossel (34a), die Auslass-Passage (36) sowie die Auslass-Drossel (35) in Richtung der Drainage (39) ab. Durch die Drainage (39) wird der abfließende Kraftstoff beispielsweise zum Kraftstofftank (17) rückgeführt. Die Drosselwirkung der Auslass-Drossel (35) sowie deren Verhältnis zur Drosselwirkung der Steuerplatten-Drossel (34a) stellen ein weiteres Optimierungs-Kriterium dar.
  • In der vorliegenden Offenbarung werden konkrete Werte für die besagten Drosselwirkungen angegeben, bzw. durch die Drosselwirkungen erzeugte Verhältnisse für das Ausfließen und Nachströmen von Kraftstoff angegeben, mit denen die gewünschte Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik erreichbar ist. Darüber hinaus können andere Werte für die Drosselwirkungen bzw. deren Verhältnisse bestehen, mit denen dieselbe oder eine ähnliche geeignete Charakteristik erreichbar ist. Eine Optimierung des Kraftstoffinjektors kann auf beliebige Weise erfolgen, um das angestrebte Verhalten zu erreichen, insbesondere durch Versuche und iterative Anpassung der hier offenbarten Parameter.
  • Das Kraftstoffversorgungssystem (10) weist bevorzugt eine gemeinsame Steuereinheit (12) auf, um die eine oder mehreren Pumpen (14, 15) sowie den mindestens einen Kraftstoffinjektor (11) zu betreiben. Die elektronische Steuereinheit (12) ist bevorzugt mit einem Raildruck-Sensor (18) am Akkumulator (13) sowie eventuell mit einem Speisedruck-Sensor (19) am oder im Einlassbereich eines Kraftstoffinjektors (11) verbunden.
  • 2 verdeutlicht die inneren Vorgänge an einem Kraftstoffinjektor (11) der vorgenannten Art bei einer Einzel-Injektion. Rechts oben in 2 ist eine Schemadarstellung der relevanten Komponenten des Injektors (11) dargestellt, wobei die in dem Diagramm erläuterten Parameter gekennzeichnet sind. Im Diagramm sind folgende Parameter bezüglich einer gemeinsamen Zeitachse dargestellt:
    • D:
    Elektrische Ansteuerung für den Aktuator (37) (Aktuierungssignal);
    Xa:
    Öffnungsweite bzw. Anhebung des Aktuators, hier des Auslassventils zur Steuerung des Abfließens von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33);
    Pc:
    Druck in der Steuerkammer (33);
    Xc:
    Öffnungsweite bzw. Anhebung der Steuerplatte (34);
    Xv:
    Öffnungsweite bzw. Anhebung des Ventilkörpers (40) zum Freigeben oder Beenden einer Kraftstoff-Injektion (I1, I2);
    i:
    Injektionsrate, d.h. Volumenstrom oder Massenstrom durch die ein oder mehreren Spritzlöcher (43) (Austretende Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit);
    Pi:
    Speisedruck am oder im Kraftstoff-Injektor (11), insbesondere an oder in der Hochdruck-Passage (30) oder in der Injektionskammer (41).
  • Die Kennlinien der Parameter werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 5A bis 5F sowie 6A bis 6F für eine Einzel-Injektion erläutert.
  • 5A zeigt einen Zustand des Kraftstoff-Injektors vor der Ausführung einer Injektion. Der Injektor (11) befindet sich hier im stationären Schließzustand, d.h. es findet keine elektrische Ansteuerung (D) statt, die Injektionsrate (i) ist Null und der Speise-Druck (Pi) ist auf einem Hochdruck-Niveau, das im Wesentlichen dem Speicherdruck im Akkumulator (13) entspricht. Es wird davon ausgegangen, dass die gesamte Hochdruck-Passage (30) sowie die Steuerkammer (33) mit Hochdruck-Kraftstoff gefüllt sind, so dass der Druck in der Injektions-Kammer (41) sowie der Druck (Pc) in der Steuerkammer (33) in etwa dem Speisedruck (Pi) bzw. dem Druck im Akkumulator (13) entsprechen. Der Aktuator (37) ist in der geschlossenen Position, d.h. die Anhebung (Xa) ist Null. Die Steuerplatte (34) ist ebenfalls in der geschlossenen Position, d.h. die Anhebung (Xc) ist Null. Auch der Ventilkörper (40) befindet sich in der geschlossenen Position, d.h. die Anhebung (Xv) ist Null.
  • In dem Zustand von 5B beginnt die elektrische Aktuierung für die Einzel-Injektion, d.h. in der Charakteristik (D) liegt eine steigende Flanke vor. Dieser Zustand kennzeichnet den elektrischen Injektionsbeginn / Aktuierungsbeginn (D-Start). Durch die Betätigung des Aktuators / Steuerventils (37) wird eine Fluidverbindung zwischen der Steuerkammer (33) und der Drainage (39) geöffnet. Somit kann Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) abfließen. Der Kraftstofffluss erfolgt über die Steuerplatten-Drossel (34a), die Auslass-Passage (36) sowie die etwaig vorgesehene Auslass-Drossel (35). Die Dynamik, mit der der Druck (Pc) in der Steuerkammer auf eine Betätigung des Aktuators (37) reagiert, hängt wesentlich von der Drosselwirkung der Steuerplatten-Drossel (34a) sowie der Auslass-Drossel (35) ab (Optimierungsparameter). Je höher die Drosselwirkung gewählt ist, desto langsamer wird der Druck (Pc) in der Steuerkammer (33) abfallen und umgekehrt.
  • Auch die Öffnungs- und Schließdynamik des Aktuators (37) stellt ein Optimierungskriterium dar. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine maximale Öffnungs- und Schließdynamik für den Aktuator (37) angestrebt wird.
  • 5C zeigt einen Zustand des Kraftstoffinjektors (11) zu Beginn der Öffnungsbewegung des Ventilkörpers (40). Infolge der Verringerung des Drucks (Pc) in der Steuerkammer (33) verringert sich die Kraft in Schließrichtung des Ventilkörpers (40). Sobald die in Öffnungsrichtung auf den Ventilkörper (40) wirkenden Kräfte größer sind als die in Schließrichtung wirkenden Kräfte, wird der Ventilkörper (40) in der Öffnungsrichtung beschleunigt. Dementsprechend öffnet sich ein Spalt zwischen dem Ventilkörper (40) und dem Ventilsitzbereich (45), durch den Hochdruck-Kraftstoff von der Injektionskammer (41) aus in Richtung der Spritzlöcher (43) fließen kann. Der Hochdruck-Kraftstoff wird im Düsenabschnitt (42) des Injektors (11) aufgestaut, insbesondere in dem dort angeordneten Sackloch. Der Druck des Hochdruck-Kraftstoffs in bzw. aus der Injektionskammer (41) wirkt somit nach sehr kurzer Zeit auf die gesamte effektive Oberfläche am vorderen Ende des Ventilkörpers (40). Infolge der Flächenerhöhung steigt die Kraft in Öffnungsrichtung, so dass sich die Beschleunigung des Ventilkörpers (40) weiter erhöht. 5D verdeutlicht diesen Zustand.
  • Andererseits bewirkt ein Abfließen von Kraftstoff aus dem Düsenbereich (42) durch die Spritzlöcher (43) einen Abfall des Drucks in der Injektionskammer (41). Dieser Druckabfall ist auch im Verlauf des Speisedrucks (Pi) ersichtlich. Dieser Druckabfall bewirkt eine Verringerung der Kraft in Öffnungsrichtung und somit eine Reduzierung der Beschleunigung des Ventilkörpers (40). Die Öffnung des Ventilkörpers (40) wird aus dem statischen Schließzustand heraus als zunächst sehr schnell und dann in deutlich geringerem Maße beschleunigt. Dies wird in 5E erläutert.
  • In einem ersten Teilbereich der Hubbewegung des Ventilkörpers (40) wird der Kraftstofffluss von der Injektionskammer (41) zu den Spritzlöchern (37) im Wesentlichen durch die Öffnungsweite des Spalts zwischen dem Ventilkörper (40) und dem Ventilsitzbereich (45) begrenzt. In einem sich anschließenden Teilbereich ist eher der Öffnungsquerschnitt der Spritzlöcher (43) ausschlaggebend für die Beschränkung des Kraftstoffflusses und somit für die momentane Injektionsrate (i). 5E und 5F verdeutlichen diesen Umstand. Obwohl sich der Ventilkörper (40) infolge des weiteren Abfließens von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) weiter nach oben bewegt, nimmt die Injektionsrate (i) in einem vergleichsweise geringeren Maß zu oder nimmt einen konstanten Wert an.
  • Der Kraftstoffinjektor (11) gemäß der vorliegenden Offenbarung weist bevorzugt eine rein ballistische Steuerung des Ventilkörpers (40) auf. Das heißt, dessen Bewegung ist in Öffnungsrichtung rein durch Krafteinflüsse bestimmt und nicht durch körperliche Begrenzung der Anhebungsweite. Der Aktuator (37) wird daher in der Regel zu einem Zeitpunkt geschlossen, d.h. ein Abfließen von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) wird beendet, bevor der Ventilkörper (40) einen Sicherheitsanschlag in der Öffnungsrichtung erreicht oder die Ventilfeder maximal komprimiert ist.
  • Die inneren Vorgänge bei einem Schließen des Kraftstoffinjektors (11) werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die 6A bis 6F erläutert.
  • 6A zeigt einen Zustand des Kraftstoffinjektors (11) zum Ende der elektrischen Ansteuerung, d.h. in der Charakteristik (D) liegt eine fallende Flanke vor. In dem vorliegenden Beispiel weist der Aktuator / das Steuerventil (37) ein selbstschließendes Verhalten auf. Bei einer Beendigung der elektrischen Aktuierung geht der Aktuator / das Steuerventil (37) selbstständig in den Schließzustand über. Sobald die geschlossene Position erreicht ist, wird das Ausschließen von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) zur Drainage (39) hin blockiert. In 6A ist die Schließbewegung des Aktuators (37) skizziert. Durch das Blockieren des Abfließens von Kraftstoff während der noch anhaltenden Öffnungsbewegung des Ventilkörpers (40) und dessen Trägheit können Druckschwingungen in der Steuerkammer (33) hervorgerufen werden, auf deren Darstellung vorliegend verzichtet wird.
  • Während des Ausfließens von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) wurde eine Kraft in Schließrichtung auf die Steuerplatte (34) aufgebracht, die einerseits aus der Druckdifferenz zwischen der Steuerkammer (33) und der Auslass-Passage / der Drainage (39) und andererseits aus der Drosselwirkung an der Steuerplatten-Drossel (34a) resultiert. Mit dem Ende des Kraftstoffflusses durch die Steuerplatte (34) verringert sich die Kraft in Schließrichtung auf die Steuerplatte (34). Der noch ausfließende Kraftstoff wird in der Auslass-Passage aufgestaut, sodass die Druckdifferenz über der Steuerplatte (34) schnell zurückgeht. Im Zuflussbereich, insbesondere im Bereich der effektiven Fläche der Ringnut (38), liegt andererseits das deutlich höhere Druckniveau des Speisedrucks (Pi) an der Steuerplatte (34) an, während in der Steuerkammer (33) ein niedrigeres Druckniveau vorliegt. Aus diesem Druckunterschied resultiert eine Kraft in Öffnungsrichtung der Steuerplatte (34). Sobald die Kräfte in Öffnungsrichtung überwiegen, wird die Steuerplatte von der rückwärtigen Wandung abgehoben. Zwischen der Steuerplatte und der rückwärtigen Wandung bildet sich ein Spalt, in den Kraftstoff nachfließen kann. Der nachfließende Kraftstoff wird teilweise durch die Steuerplatten-Drossel (34a) und ggfs. um die Außenränder der Steuerplatte (34) herum strömen.
  • Zu Beginn der Öffnungsbewegung der Steuerplatte (34) wird das Nachfließen von Kraftstoff wesentlich oder sogar vollständig durch die Einlass-Drossel beschränkt. Spätesten wenn die Steuerplatte (34) die maximale Öffnungslage (maximale Anhebung) erreicht hat, wird das weitere Nachfließen von Kraftstoff und damit der Anstieg des Drucks (Pc) auch wesentlich durch die Drosselwirkung der Steuerplatten-Drossel (34a) beschränkt. Durch eine Beeinflussung des Verhältnisses zwischen der Drosselwirkung der Einlass-Drossel und der Steuerplatten-Drossel (34a) sowie die Dynamik der Steuerplattenbewegung (maximale Abhebung der Steuerplatte, elastische Vorspannkraft) kann somit die Dynamik des Druckanstiegs (Pc) in der Steuerkammer (33) beeinflusst und insbesondere in unterscheidbare Zeitphasen aufgeteilt werden.
  • Die oben erwähnten Druckschwankungen in der Steuerkammer (33) können gegebenenfalls zu einer Verzögerung des Abhebens der Steuerplatte (34) und/oder zu einer beschränkten Dynamik der Abhebebewegung führen.
  • In der 6B ist ein Zustand des Kraftstoffinjektors (11) dargestellt, bei dem die Steuerplatte (34) soweit von der rückwärtigen Wandung abgehoben ist, dass der Zufluss-Bereich vollständig freigegeben ist und Hochdruck-Kraftstoff in die Steuerkammer (33) nachfließen kann.
  • 6C zeigt einen Zustand, bei dem die Steuerplatte (34) vollständig von der rückwärtigen Wandung abgehoben ist und sich der Kraftstofffluss für das Nachfließen von Kraftstoffen der Steuerkammer (33) voll ausgebildet hat. Durch das Nachfließen des Hochdruck-Kraftstoffs in die Steuerkammer (33) erhöht sich der dortige Druck (Pc) und es wird entsprechend eine Kraft in Schließrichtung des Ventilkörpers (40) weiter erhöht. In Folge dessen wird der Ventilkörper (40) stark in der Schließrichtung beschleunigt.
  • 6D illustriert einen Zustand, bei dem der Ventilkörper (40) bereits nahe an den Ventilsitzbereich (45) angenähert ist. In diesem Zustand beschränkt erneut der Spalt zwischen dem Ventilkörper (40) und dem Ventilsitzbereich (45) den Kraftstofffluss von der Injektionskammer (41) zu den Spritzlöchern (43) und somit den Verlauf der Injektionsrate (i). Das Verringern der Spaltweite erfordert eine hohe Energie und somit eine erhöhte hydraulische Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilkörpers. Durch diese Kraft wird die Öffnungsbewegung zunächst verlangsamt.
  • Der Druck im Düsenabschnitt (42), insbesondere im Sackloch kann ab einer bestimmten Spaltweite zwischen dem Ventilkörper (40) und dem Ventilsitzbereich unter das Niveau des Speisedrucks (Pi) abfallen, insbesondere auf den Wert des Drucks in der Brennkammer (21) (Zylinder-Gegendruck). Dann verringert sich auch die effektive Fläche, an der der Druck des Kraftstoffs in bzw. aus der Injektionskammer (41) auf den Ventilkörper (40) wirkt. Somit verringert sich die Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilkörpers (40) wirkende Kraft, woraus ein End-Schließimpuls resultieren kann. Der End-Schließimpuls kann zu einem Rückspringen des Ventilkörpers (40) vom Ventilsitzbereich (45) und somit zu einem kurzzeitigen erneuten Öffnen des Injektors führen. Ferner wird durch das abrupte Abreißen des Kraftstoff-Flusses durch den Spalt am Ventilsitzbereich (45) eine Druckschwingung in der Injektionskammer (41) erzeugt, die sich in Richtung der Hochdruck-Passage (30) ausbreitet. Erst wenn der Ventilkörper (40) dauerhaft am Ventilsitzbereich (45) anliegt und die Druckschwingung auf ein irrelevantes Maß abgeklungen ist, ist der statische Schließzustand erreicht.
  • 6E zeigt einen Zustand des Kraftstoffinjektors, bei dem der Ventilkörper (40) zur (ersten oder dauerhaften) Anlage am Ventilsitzbereich (45) gelangt ist. Etwa zu diesem Zeitpunkt tritt kein weiterer Kraftstoff mehr durch die Spritzlöcher (43) aus, d.h. das hydraulische Ende (H-End) der Injektion ist erreicht. Das Nachfließen von Kraftstoff in die Steuerkammer (33) setzt sich jedoch fort, bis der Druck (Pc) in der Steuerkammer (33) in etwa auf den Wert des Speisedrucks angestiegen ist, bzw. bis die hydraulische Kraft in Öffnungsrichtung der Steuerplatte (34) geringer ist als die elastische Vorspannkraft. Dann wird die Steuerplatte (34) wieder in Richtung der rückwärtigen Wandung gedrängt, so dass sie den Zufluss-Bereich und insbesondere die Ringnut (38) überdeckt bzw. verschließt.
  • 6F zeigt den statischen Schließzustand des Kraftstoffinjektors (11), in dem auch die Steuerplatte (34) die Schließposition erreicht hat und entspricht somit dem oben zu 5A beschriebenen Zustand.
  • Aus den vorbenannten inneren Vorgängen am Kraftstoffinjektor (11) beim Öffnen bzw. Schließen ergibt sich, das zwischen dem Beginn der elektrischen Aktuierung (D-Start) und dem hydraulischen Beginn einer Injektion (H-Start) eine hydraulische Anfangs-Verzögerung (HD-Start) liegt (vgl. 2). Ferner ist ersichtlich, dass zwischen dem Ende der Ansteuerung (D-End) und dem hydraulischen Ende einer Injektion (H-End) eine hydraulische End-Verzögerung (HD-End) liegt (vgl. ebenfalls 2).
  • Aus der vorbenannten Beschreibung ist weiterhin ersichtlich, dass der Kraftstoffinjektor (11) mit dem hydraulischen Ende der Injektion (H-End) noch nicht in den stationären Schließzustand zurückgekehrt ist. Es bestehen mehrere unterscheidbare Zustände des Injektors bzw. seiner Bestandteile nach dem Ende der elektrischen Ansteuerung (D-End), innerhalb derer eine erneute Aktuierung begonnen werden kann. Je nachdem, zu welchem dieser Zustände die erneute Aktuierung beginnt, wird ein Öffnungsverhalten erreicht, das von dem in 5A bis 5F gezeigten Verhalten abweicht und insbesondere schneller stattfindet. Aus diesem Grund wird das Austreten von Kraftstoff aus den Spritzlöchern (43) früher und/oder mit einem schnellen Anstieg erfolgen.
  • Es können insbesondere zwei wesentliche innere Zustände des Injektors unterschieden werden, die vor dem Erreichen des Entkopplungs-Intervalls (T-K) auftreten und die ein klar unterscheidbares nachfolgendes Verhalten aufweisen, nämlich einerseits eine erneute Ansteuerung des Kraftstoffinjektors, bevor oder nachdem die Steuerplatte (34) in den Schließzustand zurückgekehrt ist.
  • Ferner verbleibt in der Steuerkammer (33) noch eine Druckdifferenz gegenüber dem Speisedruck, die sich erst allmählich abbaut. Je nachdem, wann innerhalb dieses Abbaus der Druckdifferenz eine erneute Aktuierung erfolgt, wird ein klar unterscheidbares Verhalten erreicht.
  • In 2 ist das Ende des Entkopplungs-Intervalls als derjenige Zeitpunkt angegeben, zu dem die Schwingungen im Speisedruck (Pi) auf ein für die Folge-Injektion nicht mehr relevante Maß abgeklungen sind (beispielhaft als Pi-Fade bezeichnet). Es lässt sich allerdings nicht stets vorhersagen, welche der Vorgänge (Nachfließen von Kraftstoff in die Steuerkammer, Abklingen von Druckschwingungen in der Injektionskammer/Hochdruck-Passage etc.) schneller endet. Die Dynamik dieser Vorgänge weist ein äußerst komplexes Verhalten auf, das insbesondere von dem Niveau des Speisedrucks, der Öffnungsdauer bzw. Öffnungsweite des Ventilkörpers (40) bei der ersten Injektion und etwaig dem Zylindergegendruck abhängt. Es ist daher zweckmäßig, das Entkoppelungs-Intervall (T-K) als Repräsentativwert für das Erreichen des stationären Schließzustands heranzuziehen und dessen Dauer durch Tests und insbesondere durch ein geeignetes Lernverfahren zu bestimmen.
  • Der Kraftstoffinjektor (11) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist dazu angepasst, hydraulisch gekoppelte Injektionen (I1, I2) bei verschiedenen Ansteuerpausen in robust steuerbarer Weise zu ermöglichen und zwar insbesondere im gesamten Wertebereich der vorgesehen Speisedrücke. Die Anpassungen können beispielsweise in einem iterativen Optimierungsprozess vorgenommen werden und sind darauf gerichtet, eine bestimmte Ansteuerpause-Einspritzmengen-Charakteristik zu erreichen, die nachfolgend erläutert wird. In der Praxis hat sich ein iterativer Optimierungsprozess unter Adaption der genannten Optimierungsparameter als zielführend herausgestellt.
  • Gemäß einem ersten Aspekt soll die Ansteuerpause-Einspritzmengen-Charakteristik mindestens zwei unterscheidbare Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1, Int-DP2) aufweisen, in denen die Änderung der Einspritzmenge (dQ) bezogen auf die Änderung der Ansteuerpausendauer (dT-DP) annähernd Null ist. Derartige Ansteuerpausen-Intervalle sind als Einspritzmengen-stabile Plateaus erkennbar.
  • Gemäß einem weiteren eigenständigen Aspekt bestehen unterschiedliche Speisedruck-abhängige Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1, Int-DP2) bei jeweils unterschiedlichen Speisedrücken (Pi, P1, P2, P3, P4), wobei eine erste Menge solcher Speisedruck-abhängige Ansteuerpausen-Intervalle in einem ersten niedrigen Wertebereich der möglichen Speisedrücke überlappt (OL1) und eine zweite Menge solcher Speisedruck-abhängigen Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP2) in einem zweiten höheren Wertebereich der möglichen Speisedrücke überlappt (OL2).
  • 3 und 4 werden nachfolgend zur Erläuterung der Anpassungen und der gewünschten Merkmale in der Ansteuerpause-Einspritzmengen-Charakteristik herangezogen.
  • In 3 sind drei unterscheidbare Injektionsprofile einander gegenübergestellt. Das linke Diagramm verdeutlicht die Erzeugung von zwei hydraulisch entkoppelten Injektionen (I1, I2). In diesem Fall liegt eine Ansteuerpause (DP) zwischen dem Ende der Ansteuerung (D1) für die erste Injektion (I1) und dem Beginn der Ansteuerung (D2) für die zweite Injektion (I2), die größer oder gleich dem Entkoppelungs-Intervall (T-K) ist. Somit wird ein Verlauf der Einspritzrate (i) bei jeder der Injektionen (I1, I2) erzeugt, der dem erwarteten Verlauf entspricht. Die Gesamt-Einspritzmenge entspricht der Summe der erwarteten regulären Einspritzmengen für die erste und die zweite Injektion. Dieses Injektions-Profil kann als „Makro-Intervall“-Profil bezeichnet werden.
  • In dem mittleren Diagramm und in dem rechten Diagramm ist jeweils ein gemäß der vorliegenden Offenbarung angestrebtes Injektions-Profil dargestellt, d.h. ein Injektions-Profil mit einer Ansteuerpause (DP), die kürzer ist als das Entkoppelungs-Intervall (T-K). Allerdings ist die Ansteuerpause (DP) in dem mittleren Diagramm deutlich größer als die Ansteuerpause (DP) in dem rechten Diagramm.
  • Bei dem mittleren Diagramm wird ein Injektionsratenverlauf (i) erzeugt, bei dem zwischen der ersten Injektion (I1) und der zweiten Injektion (I2) eine Injektionspause (IP) vorliegt, die wesentlich größer ist als Null Mikrosekunden, beispielsweise größer als ein Wesentlichkeits-Grenzwert von 20 Mikrosekunden. Diese Injektionspause (IP) ist ferner kleiner als das Separations-Intervall (T-S). Ein solches Injektions-Profil wird auch als „Mikro-Intervall“-Profil bezeichnet.
  • Bei dem rechten Diagramm wird ein Injektions-Profil mit zwei unterscheidbaren jedoch im Wesentlichen direkt aneinander anschließenden Injektionen (I1, I2) erzeugt. Mit anderen Worten ist zwischen den Injektionen (I1, I2) keine oder eine nur unwesentliche Injektionspause mit einer Dauer von Null Mikrosekunden bzw. kleiner als ein Wesentlichkeits-Grenzwert von bspw. 20 Mikrosekunden. Ein derartiges Injektions-Profil wird als „Null-Intervall“-Profil bezeichnet.
  • Das Mikro- und das Null-Intervall-Profil können verschiedene Vorteile bewirken, die je nach Ausbildung des Verbrennungsmotors, des Abgasnachbehandlungssystems sowie des momentanen Betriebspunkts zu tragen kommen. Solche Vorteile sind insbesondere:
    Aufheizen der Brennkammer durch eine Pilot-Injektion vor einer Haupt-Injektion;
    (Als Folge des vorhergehenden Vorteils oder als separater Vorteil) Vermeidung bzw. Verringerung von Verbrennungsgeräuschen bei der Zündung der Hauptinjektion (insbesondere bei Dieselmotoren);
    (Als Folge der vorhergehenden Vorteile oder als separater Vorteil) Sanftes, d.h. möglichst schwingungsfreies Ansteigen des Zylinderdrucks;
    (Als Folge der vorhergehenden Vorteile oder als separater Vorteil) Reduzierung des CO2-Austoßes (insbesondere bei Dieselmotoren).
  • Der Kraftstoffinjektor gemäß der vorliegenden Offenbarung ist vorzugsweise dazu angepasst, bei geeigneter Wahl der Ansteuerpause (DP) ein Mikro-Intervall-Profil oder ein Null-Intervall-Profil zu erzeugen. Bevorzugt sind die Anpassungen derart, dass beide Injektionsprofile im gesamten Bereich der vorgesehenen Speisedrücke wahlweise erzeugbar sind.
  • 4 zeigt ein Beispiel für eine angestrebte Ansteuerpause-Einspritzmengen-Charakteristik des Kraftstoffinjektors. Eine derartige Charakteristik kann auf beliebige Weise hergeleitet sein, insbesondere durch ein hier offenbartes Bestimmungsverfahren. Bei diesem Verfahren wird ein Kraftstoffinjektor zur Ausführung von mindestens zwei aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Injektionen (I1, I2) betrieben. Der Injektor ist dabei bevorzugt gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgebildet. Alternativ kann das Verfahren bei einem anderen Kraftstoffinjektor durchgeführt werden, der das gewünschte Verhalten zeigt. Weiterhin ist bevorzugt das Entkopplungs-Intervall (T-K) für den Kraftstoffinjektor vorbekannt.
  • Das Bestimmungsverfahren umfasst die nachfolgenden Schritte:
    Es werden mehrere Sequenzen von gekoppelten Injektionen (I1, I2) ausgeführt. Dabei wird zunächst eine erste Injektion (I1), insbesondere eine Pilot-Injektion ausgeführt. Die Ausführung erfolgt bei einer bekannten Soll-Injektionsmenge. Sie wird bevorzugt aus dem stationären Schließzustand der Kraftstoffinjektors heraus gestartet, so dass der Verlauf der Injektionsrate (i) bei der ersten Injektion (I1) dem Verlauf entspricht, der bei einer Einzelinjektion zu erwarten ist.
  • Es wird eine Ansteuerpause (DP) mit einer Zeitdauer kleiner dem Entkopplungs-Intervall (T-K) gewählt. Bei Ablauf der Ansteuerpause (DP) wird eine Folge-Injektion (I2) aktuiert, insbesondere eine Haupt-Injektion. Auch die Folge-Injektion wird bei einer (für eine Einzel-Injektion) bekannten Soll-Injektionsmenge ausgeführt. Allerdings wird die Folge-Injektion als hydraulisch gekoppelte-Injektion ausgeführt, so dass ein Injektionsratenverlauf entsteht, der von dem erwarteten Verlauf bei einer entkoppelten Injektion abweicht (vgl. Erhöhung der Einspritzmenge dQ in 3). Insbesondere wird die tatsächliche Einspritzmenge (Q) bei der Folge-Injektion (I2) um einen Änderungsbetrag (dQ) größer ausfallen als die erwartete Injektionsmenge (für eine separate / entkoppelte Einzel-Injektion).
  • Die tatsächliche Gesamt-Einspritzmenge (Q) aus der ersten Injektion (I1) und der Folge-Injektion (I2) wird ermittelt.
  • Die Ermittlung dieser Gesamt-Einspritzmenge (Q) kann auf beliebige bekannte Weise erfolgen, insbesondere durch eine Analyse des Verlaufs des Kraftstoff-Drucks bzw. Speisedrucks (Pi) an oder in der Hochdruck-Passage (30) oder an oder in dem Akkumulator (13).
  • In der Praxis sind verschiedene Verfahren zur Ermittlung einer Gesamt-Einspritzmenge (Q) aus einer oder mehreren Kraftstoffinjektionen (I1, I2) bekannt. Beispielsweise kann ein Wert des Kraftstoff-Drucks in dem Akkumulator (13) vor und nach der Injektions-Sequenz über einen Raildruck-Sensor (18) ermittelt werden. Aus der Differenz zwischen den beiden Druckwerten, einem bekannten Volumen des Hochdruck-Abschnitts des Kraftstoff-Versorgungssystems (10) sowie einem bekannten Wert des Kompressionsmoduls des Kraftstoffs kann dann eine Kraftstoffmenge bestimmt werden, die während der Sequenz aus dem Kraftstoff-Versorgungssystem (10) entnommen worden ist. Ferner können für die verschiedenen Komponenten des Kraftstoff-Versorgungssystems (10) statische und dynamische Leckageraten bekannt sein, aus denen eine während der Sequenz zu erwartende Leckage-Menge ermittelbar ist. Dies ist eine Menge an Kraftstoff, die zwar während der Sequenz dem Kraftstoff-Versorgungssystem (10), bzw. dessen Hochdruck-Abschnitt, entnommen wird, die jedoch nicht zu einer Einspritzung aus den Spritzlöchern (43) des Kraftstoffinjektors (11) führt. Zu einer solchen Leckagemenge gehört beispielsweise die Menge an Kraftstoff, die während der Durchführung der Sequenz aus der Steuerkammer (33) in Richtung der Drainage (39) abfließt. Die Gesamt-Einspritzmenge (Q) kann aus der Differenz der insgesamt aus dem Kraftstoff-Versorgungssystem (10) entnommenen Kraftstoffmenge und der Leckagemenge bestimmt werden.
  • Für eine durchgeführte Injektions-Sequenz wird jeweils ein Werte-Tupel in einer geordneten Datenstruktur abgelegt, das zumindest die gewählte Ansteuerpause (DP) und die ermittelte Gesamt-Einspritzmenge (Q) umfasst.
  • Die gespeicherten Werte-Tupel werden analysiert. Insbesondere werden jeweils zwei hinsichtlich der gewählten Ansteuerpause (DP) benachbarte Werte-Tupel miteinander verglichen.
  • 4 zeigt die Verläufe der Gesamt-Einspritzmenge (Q) in Abhängigkeit von der jeweiligen Ansteuerpause (DP) für verschiedene Druckniveaus (P1, P2, P3, P4). Im linken Bereich des Diagramms ist ein Steigungsdreieck für den Vergleich zwischen zwei Werte-Tupeln (= Einzel-Werte der Kennlinie) dargestellt. Die Höhe des Dreiecks kennzeichnet die Änderung der Einspritzmenge (dQ) und die Breite des Dreiecks kennzeichnet die Änderung der Ansteuerpausendauer (dT-DP).
  • Bei dem Verfahren zur Bestimmung der Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik werden derartige Differenzen für eine Vielzahl von Werte-Tupeln analysiert und es werden bevorzugt Gruppen von benachbarten Werte-Tupeln identifiziert, in denen für mehrere Vergleiche die Änderung der Gesamt-Einspritzmenge (dQ) bezogen auf die Änderung der Ansteuerpause (dT-DP) annährend Null ist. Solche Bereiche sind in der 4 als Einspritzmengenstabile Plateaus (Kennlinienabschnitte mit waagerechtem Verlauf) erkenntlich. Einem solchen Einspritzmengenstabilen Plateau ist jeweils ein Ansteuerpausen-Intervall (Int-DP1, Int-DP2) zugeordnet. Ein Ansteuerpausen-Intervall definiert somit den Wertebereich zwischen der kürzesten Ansteuerpausendauer und der längsten Ansteuerpausendauer, die zu dem Einspritzmengen-Stabilen-Plateau gehören.
  • Wenn ein Kraftstoffinjektor zur Ausführung von zwei hydraulisch gekoppelten Injektionen betrieben wird und die zwischen den gekoppelten Injektionen (I1, I2) vorgesehene Ansteuerpause (DP) eine Dauer hat, die innerhalb eines Ansteuerpausen-Intervalls (Int-DP1, Int-DP2) liegt, so wird eines der Injektionsprofile gemäß dem mittleren oder rechten Diagramm von 3 erzeugt, wobei die Erhöhung der Einspritzmenge (dQ) gegenüber der bei entkoppelten Injektionen zu erwartenden Einspritzmenge um ein kontrollierbares und wiederholbares Maß abweicht. Dieses Maß der Abweichung kann als Verstärkungs-Parameter, insbesondere als Verstärkungs-Faktor gespeichert werden.
  • Bevorzugt wird bei jeder Injektions-Sequenz ermittelt, ob ein Mikro-Injektions-Profil oder ein Null-Injektions-Profil erzeugt wird und als Wert in dem Werte-Tupel abgelegt.
  • Für jedes Ansteuerpausen-Intervall (Int-DP1, Int-Dp2) wird bevorzugt eine Soll-Ansteuerpause (DP*1, DP*2) definiert. Die Soll-Ansteuerpause kann grundsätzlich bei einer beliebigen Ansteuerpausendauer innerhalb des Ansteuerpausen-Intervalls festgelegt werden. Gemäß einem ersten Aspekt wird die Festlegung der Soll-Ansteuerpause in Abhängigkeit von einem etwaig erwarteten Driftverhalten in der Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik über der Lebensdauer des Injektors festgelegt. Wenn beispielsweise anzunehmen ist, dass sich ein einspritzmengenstabiles Plateau während der Lebensdauer eines Kraftstoffinjektors (11) eher zu kürzeren Ansteuerpausen hin verlagern wird, wird eine Soll-Ansteuerpause (DP*1, DP*2) bevorzugt eher an dem betragsmäßig niedrigeren Ende des Ansteuerpausen-Intervalls festgelegt und umgekehrt. Alternativ kann ein gemittelter Wert innerhalb des Ansteuerpausen-Intervalls als Soll-Ansteuerpause definiert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt, der für sich allein oder in Kombination mit dem vorhergehenden Aspekt nutzbar ist, wird das Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik für mehrere Speisedrücke (Pi, P1, P2, P3, P4) durchgeführt. Dabei können für verschiedene Druck-Niveaus unterschiedliche Ansteuerpausen-Intervalle bzw. zugehörige Einspritzmengen-stabile Plateaus identifiziert werden. Diese Mengen an Ansteuerpausen-Intervallen werden bei geeigneter Anpassung des Kraftstoffinjektors (11) in bestimmten Wertebereichen des Speisedrucks (Pi) eine Überlappung aufweisen. In dem Beispiel von 4 überlappen beispielsweise die Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1) bei dem Drücken (P1, P2, P3, P4) in der Überlappungs-Zone (OL1). Die Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP2) überlappen bei denselben Druckniveaus (P3, P4, P5, P6) in der Überlappungs-Zone (OL2). Eine Überlappungs-Zone (Ol1, OL2) beschreibt somit denjenigen Bereich von Zeitdauern für die Ansteuerpause (DP), der bei jedem der Druckniveaus (P1–P4 bzw. P3–P6) Bestandteil eines gemeinsamen einspritzmengen-stabilen Plateaus ist. In dem Beispiel sind die Druck-Niveaus (P1) bis (P6) in aufsteigender Folge gewählt, wobei P1 den niedrigsten vorgesehenen Speisedruck (Pi) und P6 den höchsten vorgesehenen Speisedruck (Pi) für das Kraftstoff-Versorgungssystem (10) kennzeichnet. Der erste Wertebereich von (P1) bis (P4) überlappt mit dem zweiten Wertebereich von (P3) bis (P6) zumindest innerhalb der Druckwerte zwischen (P3) und (P4). Beide Druckbereiche überdecken gemeinsam die Gesamtheit der für das Kraftstoff-Versorgungssystem vorgesehenen Druck-Niveaus des Speisedrucks (Pi).
  • In dem Beispiel von 4 sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit lediglich zwei Überlappungsbereiche (OL1, OL2) eingezeichnet, die jeweils zu einer Menge von Ansteuerpausen-Intervallen (Int-DP1, Int-DP2) gehört.
  • Bevorzugt kann der gesamte Bereich an möglichen Speisedrücken (Pi) zur Versorgung des Kraftstoffinjektors (11) in zwei oder mehr zumindest aneinander angrenzende Wertebereiche unterteilt werden, wobei in jedem dieser Wertebereiche zumindest eine und bevorzugt zwei oder mehr Überlappungsbereiche (OL1, OL2) identifizierbar sind. In einem solchen Fall kann zur Vereinfachung der Steuerung eine Soll-Ansteuerpause für jeden dieser Wertebereiche einheitlich definiert sein und zwar insbesondere als ein Wert innerhalb der Überlappungs-Zone (OL1, OL2). Mit anderen Worten kann für jeden Wertebereich eine fixe Soll-Ansteuerpause (DP*1, DP*2) festgelegt werden und zwar jeweils separat für die Erzeugung eines Mikro-Intervall-Profils und eines Null-Intervall-Profils.
  • Wie beispielhaft aus 4 hervorgeht, kann die Verstärkung der Gesamt-Einspritzmenge von gekoppelten Injektionen gegenüber der bei Einzel-Injektionen erwarteten Einspritzmenge von dem Niveau des Speisedrucks (Pi, P1–P6) abhängen. Daher werden bevorzugt jeweils unterschiedliche Verstärkungs-Parameter für verschiedene Speisedrücke (Pi, P1–P6) bestimmt. Gegebenenfalls kann für die oben erwähnten Wertebereiche jeweils ein einheitlicher Verstärkungs-Parameter bestimmt werden.
  • Welche Anpassungen eines Kraftstoffinjektors zur Erreichung der gewünschten Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik vorzunehmen sind, hängt von dem konkreten Ausgangsdesign des Kraftstoffinjektors, dem Bereich der angestrebten Druck-Niveaus für den Speisedruck (Pi) sowie dem Verbrennungsmotor (insbesondere dem Zylindergegendruck) ab. Es hat sich als zielführend herausgestellt, die Drosselwirkungen für das Abfließen von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) sowie für das Nachfließen von Kraftstoff in die Steuerkammer (33) anzupassen und das Bewegungsverhalten der Steuerplatte (34) zu optimieren sowie eine maximale Dynamik für den Aktuator (37) vorzusehen.
  • Von dem Moment an, zu dem die Ansteuerung der vorhergehenden Injektion (D1) endet (D-End) bis zum Erreichen des Entkopplungs-Intervalls (T-K) finden zahlreiche interne Vorgänge statt, die in der Regel zeitlich miteinander überlappen. Durch eine Veränderung der Drosselwirkungen können steilere Verläufe für den Druck (Pc) in der Steuerkammer (33) sowie den Druck in der Injektionskammer (41) erreicht werden. Derartig steile Verläufe begünstigen eine Trennung der inneren Schaltvorgänge in mehrere Phasen. Je klarer die einzelnen Phasen voneinander zeitlich abgegrenzt sind, desto eher können sich einspritzmengenstabile Plateaus ausbilden. Andererseits wird das Abfließen und Nachfließen von Kraftstoff zu unterschiedlichen Zuständen des Injektors in unterschiedlicher Zusammensetzung durch die verschiedenen Drosseln (32, 34a, 35) beeinflusst, wobei insbesondere die Steuerplatten-Drossel (34a) in mehrfacher Hinsicht beteiligt ist.
  • Das Vorsehen einer Steuerplatte (34) mit integrierter Steuerplatten-Drossel (34a) hat einen besonders positiven Einfluss für die Erzeugung der Charakteristik. Die Steuerplatte führt dazu, dass das Abfließen von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) im Wesentlichen unabhängig von dem Speisedruck in der Hochdruck-Passage (30) erfolgt, denn so lange die Steuerplatte (34) geschlossen ist, bleibt der Druck in der Steuerkammer (33) im Wesentlichen entkoppelt von der Nachfüll-Passage (31). Während sich die Steuerplatte (34) nach dem Schließen des Aktuators (37) von der rückwärtigen Wandung abhebt, kann sie dem von dem Zuflussbereich her nachfließenden Kraftstoff im Wesentlichen ungehindert ausweichen, so dass sich eine Erhöhung des Drucks in der Steuerkammer (33) zunächst sofort in einen Schließimpuls für den Ventilkörper (40) auswirkt. Hierdurch wird eine zügige Einleitung der Schließbewegung des Ventilkörpers erreicht, während die nachfolgenden Vorgänge eine sanftere und damit besser steuerbare Dynamik aufweisen. Sobald der Ventilkörper (40) an dem Ventilsitzbereich (45) anliegt, kann der weitere Verlauf der Erhöhung des Drucks (Pc) in der Steuerkammer (33) im Wesentlichen ausschließlich über die Drosselwirkung der Einlass-Drossel (32) und der Steuerplatten-Drossel (34a) bestimmt werden, wobei die Dynamik der Schließbewegung der Steuerplatte (34) zu der rückwärtigen Wandung hin im Wesentlichen ausschließlich von der Drosselwirkung der Steuerplatten-Drossel (34a) abhängt. Die exakten Vorgänge innerhalb des Injektors sind messtechnisch schwer ermittelbar. Es wird angenommen, dass eine erneute Ansteuerung des Aktuators zur Freigabe einer Fluid-Verbindung zwischen der Steuerkammer (33) und der Drainage (39) in einem Zeitraum, in dem eine im Wesentlichen sanfte Dynamik der inneren Vorgänge vorliegt, zu einer Bildung eines Einspritzmengen-stabilen Plateaus führt.
  • Besonders ausgeprägte und robuste Einspritzmengen-stabile Plateaus wurden durch eine Wahl der Drosselwirkungen erreicht, durch die das Verhältnis des Kraftstoff-Zuflusses pro Zeiteinheit gegenüber dem Kraftstoff-Abfluss pro Zeiteinheit etwa drei zu zwei beträgt, insbesondere 190 cm3 (Kubikzentimeter) pro Minute gegenüber 130 cm3 (Kubikzentimeter) pro Minute. Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, einen Aktuator (37) mit einer besonders hohen Schaltdynamik der bewegten Komponenten einzusetzen.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Steuerung von aufeinanderfolgenden und hydraulisch gekoppelten Kraftstoff-Injektionen (I1, I2) an einem Kraftstoffinjektor (11) mit einem verschieblich gelagertem Ventilkörper (40) zum Freigeben und Beenden von Kraftstoffeinspritzungen aus mindestens einem Spritzloch (43) am Düsenabschnitt (42) des Injektors (11) beschrieben. Bei dem Injektor wird die Bewegung des Ventilkörpers (40) durch einen veränderlichen Kraftstoffdruck (Pc) in der Steuerkammer (33) am rückseitigen Ende des Ventilkörpers (40) gesteuert. Der Kraftstoffinjektor (11) ist bevorzugt gemäß der oben beschriebenen Art ausgebildet und weist insbesondere bevorzugt die oben beschriebene Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik auf, in der zumindest zwei unterscheidbare Einspritzmengen-stabile Plateaus auftreten. Das Steuerverfahren basiert besonders bevorzugt auf der vorherigen Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik.
  • Das Steuerverfahren umfasst die folgenden Schritte. Es wird eine erste Kraftstoff-Injektion (I1) ausgeführt, insbesondere Pilot-Injektion. Nach dem Ende der Ansteuerung (D1) der ersten Kraftstoff-Injektion (I1) wird eine Ansteuerpause (DP) vorgesehen. Beim Ablauf der Ansteuerpause (DP) wird eine hydraulisch gekoppelte Folge-Injektion (I2) ausgeführt, insbesondere eine Haupt-Injektion. Die Dauer der Ansteuerpause (DP) wird in Abhängigkeit von dem momentanen Speisedruck (Pi) ausgewählt, wobei in zwei unterscheidbaren Wertebereichen des möglichen Speisedrucks je ein fixer Soll-Wert (DP*1, DP*2) für die Ansteuerpause vorgegeben ist.
  • Die fixen Soll-Werte können auf beliebige Weise festgelegt worden sein, beispielsweise bei der Durchführung des oben genannten Bestimmungsverfahrens. Die Durchführung des Bestimmungsverfahrens kann beim Hersteller des Kraftstoff-Versorgungssystems bzw. des Kraftstoffinjektors (11) durchgeführt werden, oder alternativ durch ein Online-Bestimmungsverfahren bzw. Lernverfahren während des Motorbetriebs. Besonders bevorzugt wird eine Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik für jeden Kraftstoff-Injektor individuell ermittelt. Dies kann beispielsweise auf einem geeigneten Mess-System geschehen. Die Charakteristik oder eine aus der Charakteristik abgeleitete Steuerdatenmenge, insbesondere ein Kennfeld, wird dann für jeden Injektor individuell in einem Steuergerät (12) des Kraftstoff-Versorgungssystems (10) gespeichert und für die Ansteuerung ausgewertet.
  • Gemäß einer ersten Variante des Steuerungsverfahrens werden die hydraulisch gekoppelten Injektionen zunächst mit Ansteuerdauern vorgesehen, die sich an den erwarteten Einspritzmengen für Einzel-Injektionen orientieren. Auf Basis eines bekannten Verstärkungs-Parameters für die gewählte Ansteuerpause und den momentanen Speisedruck kann die Ansteuerdauer der Folge-Injektion (I2) derart verkürzt werden, dass die aus der Koppelung der Injektionen resultierende Erhöhung der Gesamt-Einspritzmenge kompensiert wird. Hierfür kann ein Kompensations-Kennfeld vorgesehen sein.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante ist ein separates Steuerkennfeld vorgesehen, das in Abhängigkeit von einer gewünschten Soll-Einspritzmenge für die Sequenz aus der ersten Injektion (I2) und der Folge-Injektion (I2) jeweils geeignete Werte für die Ansteuerdauer (D1) der ersten Injektion (I1), die Ansteuerpause (DP) und die Ansteuerpause (D2) für die Folge-Injektion (I2) vorgibt. Mit anderen Worten kann ein separates Kennfeld für die gemeinsame Steuerung einer Injektions-Sequenz vorgesehen sein. Die Werte in dem Kennfeld können bevorzugt separat für unterschiedliche Speisedrücke bzw. Wertebereiche der Speisedrücke abgelegt sein. Besonders bevorzugt können jeweils unterschiedliche Werte für die Erzeugung eines Mikro-Intervall-Profils sowie eine Null-Intervall-Profils abgelegt sein, d.h. einerseits für die Erzeugung von zwei hydraulisch gekoppelten Injektionen (I1, I2) mit einer dazwischenliegenden wesentlichen Injektionspause (IP) sowie andererseits für gekoppelte Injektionen (I2, I2) ohne einer dazwischenliegende (wesentliche) Injektionspause (IP).
  • Alle in dieser Offenbarung enthaltenen Verfahren können durch beliebige technische Mittel ausgeführt werden. Besonders bevorzugt ist ein Steuergerät (12) für ein Kraftstoff-Versorgungssystem (10) eines Verbrennungsmotors (20) vorgesehen, das dazu angepasst ist, mindestens eines der hier offenbarten Verfahren auszuführen. Es können insbesondere eine ausgeführte Software oder ein gespeichertes Softwareprodukt vorgesehen sein, die dazu ausgebildet sind, die notwendigen Anweisungen zur Ausführung eines hier offenbarten Verfahrens umzusetzen. Ein solches Softwareprodukt ist insbesondere zur Installation auf einem Steuergerät (12) der oben genannten Art vorgesehen.
  • Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die zu den jeweiligen Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen oder beanspruchten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden. Der Verbrennungsmotor (20) ist bevorzugt ein Dieselmotor. Das Kraftstoff-Versorgungssystem (10) und seine Komponenten sind bevorzugt zur Verwendung mit Diesel-Kraftstoff vorgesehen. BEZUGSZEICHENLISTE
    10 Kraftstoff-Versorgungssystems Fuel supply system
    11 Kraftstoffinjektor Fuel injector
    12 Elektronische Steuereinheit / ECU Electronic Control Unit/ ECU
    13 Akkumulator / Common Rail Accumulator / Common Rail
    14 Niederdruck-Pumpe Low Pressure Pump
    15 Hochdruck-Pumpe High Pressure Pump
    16 Kraftstoff-Filter Fuel Filter
    17 Tank Tank
    18 Raildruck-Sensor Rail pressure sensor
    19 Speisedruck-Sensor Supply pressure sensor
    20 Verbrennungsmotor Internal Combustion
    21 Brennkammer Combustion Chamber Engine
    30 Hochdruck-Passage High pressure passage
    31 Nachfüll-Passage Refill passage
    32 Einlass-Drossel Inlet throttle
    33 Steuerkammer Control chamber
    34 Steuerplatte Control plate
    34a Steuerplatten-Drossel Control plate throttle
    35 Auslass-Drossel Outlet throttle
    36 Auslass-Passage Outlet passage
    37 Aktuator Actuator
    38 Ringnut Annular groove
    39 Drainage Drainage
    40 Ventilkörper Valve Body
    41 Injektionskammer Injection chamber
    42 Düsenabschnitt Nozzle section
    43 Spritzloch Injection orifice
    44 Einspritzstrahl Injection spray
    45 Ventilsitzbereich Valve seat area
    D Elektrische Ansteuerung / Aktuierungssignal Electric Driving / Actuation signal
    Xa Öffnungsweite des Aktuators /Auslassventils Opening width of actuator / Outlet valve
    Pc Druck in Steuerkammer Pressure in control chamber
    Xc Anhebung der Steuerplatt Lift height of control plate
    Xv Anhebung des Ventilkörpers Lift heigt of valve body
    i Injektionsrate (Menge / Zeit) Injection rate (Quantity / Time)
    Pi Speisedruck Supply pressure
    1P–P6 Niveau des Speisedrucks Level of supply pressure
    D-Start Beginn der elektrischen Ansteuerung Start of electric driving
    D-End Ende der elektrischen Ansteuerung End of electric driving
    H-Start Hydraulischer Beginn der Injektion Hydraulic start of injection
    H-End Hydraulisches Ende der Injektion Hydraulic end of injection
    Pi-Fade Abklingen der Druckschwingungen in Injektionskammer Fading of pressure oscillations in injection chamber
    HD-Start Hydraulische Anfangs-Verzögerung Hydraulic Start-Delay
    HD-End Hydraulische End-Verzögerung Hydraulic End-Delay
    T-K Entkoppelungs-Intervall Decoupling-Interval
    T-S Separations-Intervall Separation-Interval
    DP Ansteuerpause Driving pause
    DP*1 Soll-Ansteuerpause (fix) Target-Driving pause (fixed)
    DP*2 Soll-Ansteuerpause (fix) Target-Driving pause (fixed)
    Int-DP1 Erstes Ansteuerpausen-Intervall First driving-pause interval
    Int-DP2 Zweites Ansteuerpausen-Intervall Second driving-pause interval
    IP Injektionspause Injection pause
    OL1 Erste Überlappungs-Zone First Overlapping Zone
    OL2 Zweite Überlappungs-Zone Second Overlapping Zone
    D1 Erste Ansteuerung / Erster Ansteuerbefehl First Driving / First driving command
    D2 Folge-Ansteuerung / Folge-Ansteuerbefehl Follow-up Driving / Follow-up driving command
    I1 Erste Injektion First Injection
    I2 Folge-Injektion Following Injection
    dQ Änderung der Injektionsmenge Change of injection quantity
    dT-DP Änderung der Ansteuerpausendauer Change of driving-pause duration
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2373877 B1 [0013, 0014]

Claims (18)

  1. Kraftstoffinjektor mit einem verschieblich gelagerten Ventilkörper (40) zum Freigeben und Beenden von Kraftstoff-Injektionen (I1, I2) aus mindestens einem Spritzloch (43) am Düsenabschnitt (42) des Kraftstoffinjektors (11), wobei eine Bewegung des Ventilkörpers (40) durch einen veränderlichen Kraftstoffdruck (Pc) in einer Steuerkammer (33) am rückseitigen Ende des Ventilkörpers (40) gesteuert wird, und wobei der Kraftstoffinjektor (11) ein bekanntes Entkoppelungs-Intervall (T-K) als dasjenige Zeitintervall aufweist, das zwischen zwei aufeinander folgenden Ansteuerungen (D1, D2) des Injektors abgewartet werden muss, damit eine Folge-Injektion (I2) nicht mehr von der vorhergehenden Injektion (I1) hydraulisch beeinflusst, insbesondere verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (11) dazu angepasst ist, bei Ausführung einer ersten Injektion (I1) und einer Folge-Injektion (I2), zwischen denen eine Ansteuerpause (DP) mit einer Dauer kleiner dem Entkopplungs-Intervall (T-K) liegt (hydraulisch gekoppelte Injektionen), in der Ansteuerpause-Einspritzmengen-Charakteristik mindestens zwei unterscheidbare Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1, Int-DP2) aufweist, in denen die Änderung der Einspritzmenge (dQ) bezogen auf die Änderung der Ansteuerpausendauer (dT-DP) annähernd Null ist (Einspritzmengen-stabiles-Plateau).
  2. Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (11) dazu angepasst ist, Kraftstoff-Injektionen (I1, I2) bei unterschiedlichen Speisedrücken (Pi, P1–P6) durchzuführen, wobei der Injektor dazu angepasst ist, dass bei Ausführung einer ersten Injektion (I1) und einer Folge-Injektion (I2), zwischen denen eine Ansteuerpause (DP) mit einer Dauer kleiner dem Entkopplungs-Intervall (T-K) liegt (gekoppelte Injektionen), in der Speisedruck-abhängigen Ansteuerpause-Einspritzmengen-Charakteristik Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1, Int-DP2) aufweist, in denen die Änderung der Einspritzmenge (dQ) bezogen auf die Änderung der Ansteuerpause (dT-DP) annähernd Null ist (Speisedruck-stabiles-Plateau), und wobei eine erste Menge solcher Speisedruck-abhängigen Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1) in einem ersten niedrigen Wertebereich der möglichen Speisedrücke (P1–P4) überlappt (OL1) und eine zweite Menge solcher Speisedruck-abhängigen Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP2) in einem zweiten höheren Wertebereich der möglichen Speisedrücke (P3–P6) überlappt (OL2).
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei unterscheidbare Einspritzmengen-stabile Plateaus für hydraulisch gekoppelte Injektionen (I1, I2) einerseits mit einer dazwischen liegenden Injektions-Pause (IP) und andererseits ohne Injektions-Pause (IP) vorliegen.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Steuerkammer (33) eine Steuerplatte (34) mit integrierter Steuerplatten-Drossel (34a) angeordnet ist.
  5. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffinjektor (11) eine Einlass-Drossel (32) zur Beschränkung des Einfließens von Kraftstoff in die Steuerkammer (33) und eine Auslass-Drossel (35) zur Beschränkung des Abfließens von Kraftstoff aus der Steuerkammer (33) aufweist, deren Drosselwirkungen derart gewählt sind, dass das Verhältnis des Kraftstoff-Zuflusses pro Zeiteinheit zu dem Kraftstoff-Abfluss pro Zeiteinheit etwa 3 zu 2 beträgt, insbesondere 190 Kubikzentimeter pro Minute zu 130 Kubikzentimeter pro Minute.
  6. Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik bei der Ausführung von mindestens zwei aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Injektionen (I1, I2) eines Kraftstoffinjektors (11), der insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, umfassend die folgenden Schritte: – Ausführen von mehreren Sequenzen von hydraulisch gekoppelten Injektionen mit folgenden Schritten: – Ausführen einer ersten Injektion (I1), insbesondere einer Pilot-Injektion, mit einer bekannten Soll-Injektionsmenge; – Wählen einer Ansteuerpause (DP) mit einer Zeitdauer kleiner dem Entkopplungs-Intervall (T-K); – Am Ende der Ansteuerpause (DP), Ausführen einer Folge-Injektion (I2), insbesondere einer Haupt-Injektion, mit einer bekannten Soll-Injektionsmenge; – Ermitteln der tatsächlichen Gesamt-Einspritzmenge (Q) aus der ersten Injektion (I1) und der Folge-Injektion (I2); – Ablegen des Werte-Tupels aus gewählter Ansteuerpause (DP) und ermittelter Gesamt-Einspritzmenge (Q) in einer geordneten Datenstruktur; gekennzeichnet, durch die folgenden Schritte: – Vergleichen von Differenzen der gewählten Ansteuerpausendauern (dT-DP) und Differenzen der Gesamt-Einspritzmengen (dQ) unter einer Mehrzahl solcher Werte-Tupel und – Speichern von mindestens zwei unterschiedlichen Ansteuerpausen-Intervallen (Int-DP1, Int-DP2), in denen für mehrere Vergleiche die Änderung der Gesamt-Einspritzmenge (dQ) bezogen auf die Änderung der Ansteuerpausendauer (dT-DP) annähernd Null ist.
  7. Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei für jedes Ansteuerpausen-Intervall (Int-DP1, Int-DP2) eine Soll-Ansteuerpause (DP*1, DP*2) definiert wird, insbesondere als ein gemittelter Wert innerhalb des Ansteuerpausen-Intervalls (Int-DP1, Int-DP2).
  8. Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das Verfahren für mehrere Speisedrücke (Pi, P1–P6) durchgeführt wird und wobei je eine fixe Soll-Ansteuerpause (DP*1, DP*2) für einen ersten niedrigen Wertebereich der möglichen Speisedrücke (Pi, P1–P4)) und für einen zweiten höheren Wertebereich der möglichen Speisedrücke (Pi, P3–P6)) bestimmt werden.
  9. Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich verschiedene Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1) für verschiedene Speisedrücke (@P1, @P2, @P3, @P4) innerhalb desselben Wertebereichs der möglichen Speisedrücke ergeben, und wobei die Soll-Ansteuerpause (DP*1) in einer Überlappungs-Zone (OL1) dieser verschiedenen Ansteuerpausen-Intervalle (Int-DP1 @ P1–P4)) definiert wird.
  10. Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei für jedes Ansteuerpausen-Intervall (Int-DP1, Int-DP2), insbesondere für jede Soll-Ansteuerpause (DP*1, DP*2), ein Verstärkungs-Parameter erfasst wird, der die Veränderung der Gesamt-Einspritzmenge (dQ) gegenüber derjenigen Einspritzmenge (Q1 + Q2) beschreibt, die bei entkoppelten Injektionen zu erwarten ist, insbesondere in der Form eines Verstärkungsfaktors für die Einspritzmenge der Folge-Injektion.
  11. Verfahren zur Bestimmung einer Ansteuerpausen-Einspritzmengen-Charakteristik gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei das Verfahren für mehrere Speisedrücke (Pi, P1–P6) durchgeführt wird und wobei unterschiedliche Verstärkungs-Parameter für verschiedene Speisedrücke bestimmt werden, insbesondere für einen ersten niedrigen Wertebereich der möglichen Speisedrücke und einen zweiten höheren Wertebereich der möglichen Speisedrücke.
  12. Verfahren zur Steuerung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Kraftstoff-Einspritzungen (I1, I2) an einem Kraftstoffinjektor (11) mit einem verschieblich gelagerten Ventilkörper (40) zum Freigeben und Beenden von Kraftstoffeinspritzungen aus mindestens einem Spritzloch (43) am Düsenabschnitt (42) des Kraftstoffinjektors (11), wobei eine Bewegung des Ventilkörpers (40) des Injektors durch einen veränderlichen Kraftstoffdruck (Pc) in einer Steuerkammer (33) am rückseitigen Ende des Ventilkörpers (40) gesteuert wird, insbesondere zur Ausführung an einem Kraftstoffinjektor mit einer Ausbildung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Ausführen einer ersten Kraftstoff-Injektion (I1), insbesondere einer Pilot-Injektion; – Vorsehen einer Ansteuerpause (DP) nach der Ansteuerung (D1) des Injektors (11) für die erste Injektion (I1); – Ausführen einer hydraulisch gekoppelten Folge-Injektion (I2), insbesondere einer Haupt-Injektion, am Ende der Ansteuerpause (DP); dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (dT-TP) der Ansteuerpause (DP) in Abhängigkeit von dem momentanen Speisedruck (Pi) ausgewählt wird, wobei in zwei unterscheidbaren Wertebereichen (P1–P4, P3–P6) des möglichen Speisedrucks (Pi) je ein fixer Soll-Wert (DP*1, DP*2) für die Ansteuerpause vorgegeben ist.
  13. Verfahren zur Steuerung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Kraftstoff-Einspritzungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 12 oder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (dT-DP) der Ansteuerpause (DP) derart gewählt ist, dass zwischen dem Ende des Einspritzens von Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor bei der ersten Injektion (I1) (hydraulisches Injektionsende) und dem Beginn des Einspritzens von Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor bei der Folge-Injektion (I2) (hydraulischer Injektionsbeginn) eine Injektions-Pause (IP) liegt, die wesentlich länger ist als Null Mikrosekunden, insbesondere größer als ein Wesentlichkeits-Schwellenwert von beispielsweise 20 Mikrosekunden.
  14. Verfahren zur Steuerung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Kraftstoff-Injektionen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Satz von fixen Soll-Ansteuerpausen (DP*1, DP*2) für die Durchführung von hydraulisch gekoppelten Injektionen (I1, I2) mit einer dazwischen liegenden Injektions-Pause (IS) vorgegeben ist (Mikro-Intervall-Injektionen) sowie ein zweiter Satz von fixen Soll-Ansteuerpausen (DP*1, DP*2) für die Durchführung von hydraulisch gekoppelten Injektionen (I1, I2) ohne eine dazwischen liegende Injektionspause (IS) (Null-Intervall-Injektionen).
  15. Verfahren zur Steuerung von aufeinander folgenden und hydraulisch gekoppelten Kraftstoff- Einspritzungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dauer der Ansteuerung (D2) für die Folge-Injektion (I2) auf Basis eines bekannten Verstärkungs-Parameters derart angepasst wird, dass die aus der hydraulischen Kopplung resultierende Veränderung der Gesamt-Einspritzmenge (dQ) kompensiert wird.
  16. Softwareprodukt zur Installation auf einem Steuergerät (12) für ein Kraftstoff-Versorgungssystem (10) eines Verbrennungsmotors (20) mit mindestens einem Kraftstoffinjektor (11), wobei das Softwareprodukt Anweisungen enthält, nach denen ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche ausgeführt wird.
  17. Steuergerät für ein Kraftstoff-Versorgungssystem (10) eines Verbrennungsmotors (20) mit mindestens einem Kraftstoffinjektor (11), wobei das Steuergerät (12) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  18. Kraftstoff-Versorgungssystem für einen Verbrennungsmotor (20) mit mindestens einem Kraftstoffinjektor (11) und einem Steuergerät (12), wobei der Injektor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder das Steuergerät (12) nach Anspruch 17 ausgebildet sind.
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