DE102015204037A1 - Method for controlling a common-rail injection system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines Injektors (1, 2) eines Common-Rail-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Einspritzung von Kraftstoff in wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine, wobei der wenigstens eine Injektor mittels eines einen Ankerraum (5) und einen Steuerraum (8) aufweisenden Schaltventils (1) betrieben wird, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass zu wenigstens einer eine Einspritzung bewirkenden Ansteuerung des wenigstens einen Injektors (1, 2) wenigstens eine zusätzliche Ansteuerung (410) mit einer Ansteuerdauer durchgeführt wird, durch welche der Kraftstoffdruck im Steuerraum (8) des Schaltventils (1) nur so weit absenkt wird, so dass aufgrund der zusätzlichen Ansteuerung keine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine erfolgt, jedoch eine Dämpfung von Druckschwingungen im Ankerraum (5) des Schaltventils (1) erfolgt.The present invention relates to a method for controlling at least one injector (1, 2) of a common rail injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, for injecting fuel into at least one combustion chamber of the internal combustion engine, wherein the at least one injector by means of an armature space (5 ) and a control chamber (8) having switching valve (1) is operated, and wherein it is provided in particular for at least one injection causing actuation of the at least one injector (1, 2) at least one additional control (410) is performed with a drive time by which the fuel pressure in the control chamber (8) of the switching valve (1) is lowered only so far, so that due to the additional control no injection of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, but a damping of pressure oscillations in the armature chamber (5) of the switching valve (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von Injektoren eines Common-Rail-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method for controlling injectors of a common rail injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. Subject of the present invention are also a computer program, a machine-readable data storage medium for storing the computer program and an electronic control unit of which the inventive method is feasible.
Stand der TechnikState of the art
Ein hier betroffenes Common-Rail-(CR-)Einspritzsystem umfasst Injektoren, welche ein Steuer- bzw. Schaltventil aufweisen, mittels dessen Kraftstoff gesteuert in einen Brennraum einer hier betroffenen Brennkraftmaschine eingespritzt wird.A common rail (CR) injection system concerned here comprises injectors which have a control or switching valve, by means of which fuel is injected in a controlled manner into a combustion chamber of an internal combustion engine affected here.
So geht aus der
Das Magnetventil eines solchen Injektors weist einen bewegbaren Anker auf, der bei Bestromung der Magnetgruppe des Magnetventils von einem Ventilsitz in einem unteren Ankerraum abhebt. Dieser Ventilsitz steht seinerseits über eine oder mehrere (Drossel-) Bohrungen in Fluidverbindung mit einem Steuer(druck)raum des Einspritzventils. Bei einem Öffnen des Ventilsitzes baut sich der Druck im Steuerraum des Einspritzventils ab, wobei Fluid (Druckmedium) über die Bohrungen in Richtung Ventilsitz und von dort in den unteren Ankerraum strömt. Bei einem sinkenden Druck im Steuerraum wird die Düsennadel des Einspritzventils, die ständig einem in Öffnungsrichtung wirkenden Kraftstoffhochdruck ausgesetzt ist, in Bewegung gesetzt, wodurch die Einspritzbohrungen geöffnet werden und der Injektor Kraftstoff einspritzen kann.The solenoid valve of such an injector has a movable armature which lifts when energized, the magnetic group of the solenoid valve from a valve seat in a lower armature space. This valve seat is in turn via one or more (throttle) holes in fluid communication with a control (pressure) chamber of the injection valve. When the valve seat is opened, the pressure in the control chamber of the injection valve is reduced, whereby fluid (pressure medium) flows via the bores in the direction of the valve seat and from there into the lower armature space. At a decreasing pressure in the control chamber, the nozzle needle of the injection valve, which is constantly exposed to an acting in the opening direction of high-pressure fuel, set in motion, whereby the injection holes are opened and the injector can inject fuel.
Genannte Injektoren weisen zudem eine zu dem unteren Ankerraum führende Rücklaufbohrung auf, durch die Leckmengen aus verschiedenen Abschnitten des Magnetventils und Einspritzventils in den unteren Ankerraum zurückgeführt werden. Wird das Magnetventil nicht mehr bestromt, bewegt sich der Anker mittels einer Rückholfeder nach unten und verschließt den zu einer Drossel führenden Ventilsitz. Hierdurch steigt der Druck im Steuerraum wieder an, so dass die Düsennadel nach unten bewegt wird und die Einspritzbohrungen geschlossen werden.Said injectors also have a leading to the lower armature space return bore through which leakage quantities from various portions of the solenoid valve and injector are returned to the lower armature space. If the solenoid valve is no longer energized, the armature moves by means of a return spring down and closes the valve seat leading to a throttle. As a result, the pressure in the control chamber increases again, so that the nozzle needle is moved down and the injection holes are closed.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es bei eingangs genannte Schaltventile aufweisenden Injektoren zu ungewollten Einspritzungen (sog. „ghost injections“) kommen kann, deren Ursache ein verstärktes Ankerprellen des Schaltventils ist, welches durch Reflexionen von Kraftstoffdruckwellen in einem Niederdruckbereich, z.B. in einem Niederdruckrail, des CR-Einspritzsystems ausgelöst wird. Diese ungewollten Einspritzungen sind von Betriebsgrößen des CR-Einspritzsystems, wie z.B. vom aktuellen Kraftstoffdruck im Rail, vom Einspritzszenario oder vom mittleren Druckniveau im Niederdruckbereich abhängig.The invention is based on the recognition that undesirable injections (so-called "ghost injections") may occur in the case of injectors having a switching valve at the beginning, the cause of which is an increased armature bounce of the switching valve, which is caused by reflections of fuel pressure waves in a low-pressure region, e.g. in a low-pressure rail, the CR injection system is triggered. These unwanted injections are from operating variables of the CR injection system, such as e.g. depends on the current fuel pressure in the rail, the injection scenario or the mean pressure level in the low pressure range.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zwischen üblichen Einspritzungen, d.h. z.B. genannten Vor- und Haupteinspritzungen, zusätzliche Ansteuerungen eines hier betroffenen Injektors durchzuführen, um die Druckverhältnisse in einem hier betroffenen Steuer- bzw. Schaltventil so zu beeinflussen, dass genannte ungewollte Einspritzungen wirksam vermieden werden.The invention is based on the idea between conventional injections, i. e.g. mentioned preinjections and main injections to perform additional activations of an injector affected here to influence the pressure conditions in a control or switching valve affected here so that said unwanted injections are effectively avoided.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt wenigstens eine zusätzliche Ansteuerung eines hier betroffenen, ein Schaltventil mit einem Ankerraum und einem Steuerraum aufweisenden Injektors mit einer geeigneten Ansteuerdauer, wobei der Kraftstoffdruck im Steuerraum des Schaltventils ausreichend hoch ist, damit noch keine Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine erfolgt, jedoch eine Dämpfung genannter Druckschwingungen im Ankerraum des Schaltventils erfolgt (sog. „blankshot“). Durch eine solche Ansteuerung werden genannte ungewollte Einspritzungen („ghost injections“) wirksam verhindert.According to the method according to the invention, at least one additional control of an affected here, a switching valve with an armature space and a control chamber having injector with a suitable drive time, the fuel pressure in the control chamber of the switching valve is sufficiently high, so that no injection of fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine takes place, however, a damping of said pressure oscillations in the armature space of the switching valve takes place (so-called "blankshot"). Such an activation effectively prevents said unwanted injections ("ghost injections").
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der technische Effekt zugrunde, dass durch die wenigstens eine zusätzliche Ansteuerung mit einer geeigneten Ansteuerdauer das Druckniveau im Ankerraum des Schaltventils so abgesenkt wird, dass ungewollte Einspritzungen vermieden werden, da einerseits eine möglichst große Kraftstoffmenge durch das Schaltventil in einen genannten Rücklauf abgesteuert wird, und andererseits der Kraftstoffdruck im Steuerraum dennoch ausreichend hoch bleibt, damit durch die zusätzliche Ansteuerung noch keine Einspritzung ausgelöst wird.In the method according to the invention, the technical effect is based on the fact that the pressure level in the armature chamber of the switching valve is lowered by the at least one additional control with a suitable control period so that unwanted injections are avoided, since on the one hand the largest possible amount of fuel through the switching valve in a said return is retracted, and on the other hand, the fuel pressure in the control room still remains sufficiently high, so that no additional injection is triggered by the additional control.
Erfindungsgemäß wird die im Bereich von CR-Einspritzsystemen zum schnellen Druckabbau im Hochdruck-Railsystem an sich bekannte Technik der zusätzlichen Ansteuerungen vorliegend zur gezielten Absenkung bzw. Vorkonditionierung des Rücklaufgegendrucks unmittelbar vor einer Schaltventilansteuerung, bei der ein Ventilprellen erwartet wird, angewendet.According to the invention, the technique of additional actuators known per se in the field of CR injection systems for rapid pressure reduction in the high-pressure rail system is used here for targeted lowering or preconditioning of the return backpressure immediately before a switching valve control in which valve bounce is expected.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere vorgesehen sein, dass bei der zusätzlichen Ansteuerung das Druckniveau im Ankerraum des Schaltventils so weit abgesenkt wird, dass eine möglichst große Kraftstoffmenge durch das Schaltventil in einen Rücklauf abgesteuert wird und der Kraftstoffdruck im Steuerraum ausreichend hoch ist, damit durch die zusätzliche Ansteuerung noch keine Einspritzung ausgelöst wird. Durch diese Maßnahme wird die Entstehung genannter Kraftstoffdruckwellen besonders effizient verhindert. In the method according to the invention may be provided in particular that the pressure level in the armature chamber of the switching valve is lowered so far that the largest possible amount of fuel is diverted through the switching valve in a return and the fuel pressure in the control chamber is sufficiently high, so by the additional control still no injection is triggered. By this measure, the formation of said fuel pressure waves is particularly efficiently prevented.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass mittels der zusätzlichen Ansteuerung eine gezielte Vorkonditionierung des Rücklaufgegendrucks unmittelbar vor einer eine Einspritzung bewirkenden Ansteuerung des Schaltventils, bei der ein übermäßiges Ventilprellen erwartet wird, erfolgt. Durch die genannte Vorkonditionierung lässt sich die Entstehung genannter Kraftstoffdruckwellen noch effizienter verhindern, da die genannten Bedingungen den Kraftstoffdruck im Steuerraum des Schaltventils sowie die Dämpfung genannter Druckschwingungen im Ankerraum des Schaltventils betreffend noch leichter erfüllt werden können.In the method according to the invention, it can further be provided that by means of the additional control, a targeted preconditioning of the return backpressure occurs immediately before an activation of the switching valve causing an injection, in which an excessive valve bounce is expected. By means of said preconditioning, the formation of said fuel pressure waves can be prevented even more efficiently, since the conditions mentioned can even more easily be met regarding the fuel pressure in the control chamber of the switching valve and the damping of said pressure oscillations in the armature space of the switching valve.
Die Ansteuerdauer der zusätzlichen Ansteuerung beträgt bevorzugt einen Wert im Bereich von 0,05 bis 0,4 ms. Der zeitliche Abstand zwischen der zusätzlichen Ansteuerung und einer darauffolgenden, eine Einspritzung bewirkenden Ansteuerung beträgt bevorzugt 0,1 bis 2 ms. Durch diese Maßnahmen kann gewährleistet werden, dass die genannten Bedingungen die Kraftstoffmenge durch das Schaltventil sowie den Kraftstoffdruck im Steuerraum betreffend, unabhängig vom Betriebszustand des Einspritzsystems bzw. der Brennkraftmaschine, erfüllt werden können.The activation duration of the additional control is preferably a value in the range of 0.05 to 0.4 ms. The time interval between the additional control and a subsequent injection effecting an injection is preferably 0.1 to 2 ms. These measures can be used to ensure that the conditions mentioned can be met by the fuel quantity through the switching valve and the fuel pressure in the control chamber, irrespective of the operating state of the injection system or of the internal combustion engine.
Die zusätzliche Ansteuerung kann vorteilhaft in einem momentenwirksamen Betriebspunkt des Einspritzsystems erfolgen, so dass ein geeigneter Zeitpunkt für eine solche zusätzliche Ansteuerung im Wesentlichen ohne Einschränkungen gewählt werden kann und das Verfahren dadurch einfacher in einem Steuergerät eines hier betroffenen Einspritzsystems implementiert werden kann.The additional control can advantageously take place in a torque-effective operating point of the injection system, so that a suitable time for such additional activation can be selected essentially without any restrictions and the method can thereby be implemented more simply in a control unit of an injection system affected here.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch vorgesehen sein, dass eine genannte zusätzliche Ansteuerung als präventive Maßnahme gegen ungewollte Einspritzungen, bevorzugt mit einem festen zeitlichen Abstand zu einer darauffolgenden Ansteuerung, appliziert wird. Hierdurch wird eine technisch besonders einfache und damit kostengünstige Implementierung des Verfahrens ermöglicht.In the method according to the invention can also be provided that a said additional control as a preventive measure against unwanted injections, preferably with a fixed time interval to a subsequent control, is applied. As a result, a technically particularly simple and therefore cost-effective implementation of the method is made possible.
Die Erfindung kann insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem mit magnetisch betätigten bzw. durch Magnetventile gesteuerten Injektoren (MV-Injektoren) bzw. entsprechenden Steuerventilen zur Anwendung kommen. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft in einem bestehenden CR-System bzw. entsprechenden Steuergerät implementiert werden, ohne dass irgendwelche Änderungen an mechanischen oder elektrischen Komponenten des CR-System bzw. der Brennkraftmaschine erforderlich sind.The invention can in particular be used in a common-rail injection system with magnetically actuated or solenoid-controlled injectors (MV injectors) or corresponding control valves. In this case, the method according to the invention can advantageously be implemented in an existing CR system or corresponding control unit, without any changes to mechanical or electrical components of the CR system or of the internal combustion engine being required.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein hier betroffenes Common-Rail-Einspritzsystem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.The computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It allows the implementation of the method according to the invention on an electronic control unit, without having to make structural changes to this. For this purpose, the machine-readable data carrier is provided on which the computer program according to the invention is stored. By applying the computer program according to the invention to an electronic control unit, the electronic control unit according to the invention is obtained, which is set up to control a common-rail injection system affected here by means of the method according to the invention.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung von Ausführungsbeispielen Description of exemplary embodiments
Bei einem in den
Die Entstehung genannter ungewollter Einspritzungen wird anhand der Figuren 3a bis
Anhand der
Die durch die erste der beiden Druckspitzen
Wie aus der
Die mit den
Bei einem vorliegend angenommenen Einspritzsystem mit Einstellerkonzept, d.h. mit einer Kraftstoff-Zumesseinheit (ZME), jedoch keinem Druckregelventil (DRV), wird im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine durch genannte BS-Ansteuerungen ein künstlicher Leckageabfluss von überschüssigem Kraftstoff durch die Injektoren erzeugt. Durch diesen Leckageabfluss wird zum einen die Permanentleckage der Zumesseinheit abgeführt und der Zumesseinheit dadurch Spielraum für die Raildruckregelung gegeben.In a presently adopted injection system with adjuster design, i. with a fuel metering unit (ZME), but no pressure control valve (DRV), an artificial leakage of excess fuel is generated by the injectors in the overrun operation of the internal combustion engine by said BS controls. By this leakage discharge, on the one hand, the permanent leakage of the metering unit is removed and the metering unit thereby given leeway for the rail pressure control.
Bei der BS-Ansteuerung wird die Ansteuerdauer so gewählt, dass einerseits eine möglichst große Menge an Kraftstoff pro BS-Ansteuerung durch das Schaltventil in den Rücklauf abgesteuert wird, andererseits der Druck im Steuerraum bei gewählter Ansteuerdauer ausreichend hoch ist, so dass noch keine Einspritzung erfolgt.In the BS control, the control period is selected so that on the one hand the largest possible amount of fuel per BS control is controlled by the switching valve in the return, on the other hand, the pressure in the control chamber at selected drive time is sufficiently high, so that no injection takes place ,
Wie in den
Wie in den
Zusätzlich zu den beiden Ansteuerungen
Diese zusätzliche Ansteuerung
In
Die genannten Druckschwingungen im Rücklauf hängen von einer Anzahl von Parametern wie z.B. dem mittleren Druck im ND-Rail, der Kraftstofftemperatur im ND-Rail, dem Luftgehalt im Kraftstoff, dem genauen, insbesondere hydraulischen Aufbau des ND-Rails, usw. ab. Die genannte BS-Ansteuerung kann jedoch bei kritischen Einspritzszenarien, insbesondere unabhängig vom zeitlichen Ablauf der Druckwelle im Ankerraum, als präventive Maßnahme gegen ungewollte Einspritzungen, bevorzugt mit einem festen zeitlichen Abstand zu einer darauffolgenden Ansteuerung, appliziert werden. Bei einer solchen vereinfachten Implementierung ist der erforderliche Applikations- bzw. Programmieraufwand relativ gering.The mentioned pressure oscillations in the return depend on a number of parameters such as e.g. the average pressure in the ND rail, the fuel temperature in the ND rail, the air content in the fuel, the precise, especially hydraulic structure of the ND rail, etc. from. However, the aforementioned BS control can be applied in critical injection scenarios, in particular independently of the timing of the pressure wave in the armature space, as a preventive measure against unwanted injections, preferably with a fixed time interval to a subsequent control. With such a simplified implementation, the required application or programming effort is relatively low.
Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden. The method described can be implemented in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an internal combustion engine or in the form of one or more corresponding electronic control units (ECUs).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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