DE102015206286B4 - Method and device for operating an injector - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors, der ein verschiebliches Verschlusselement zum Freigeben und Schließen zumindest einer Einspritzöffnung des Injektors und einen Aktuator (22) aufweist, der ausgebildet ist, das Verschlusselement abhängig von einer vorgegebenen elektrischen Ansteuerung zu betätigen, bei dem- abhängig von einem vorgegebenen Soll-Einspritzmassenstrom für den Injektor und/oder abhängig von einem vorgegebenen Soll-Einspritzvolumenstrom für den Injektor und/oder abhängig von einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeitsänderung des Verschlusselements beim Öffnen und/oder Schließen des Injektors und abhängig von einem aktuellen Kraftstoffdruck in dem Injektor und abhängig von einem Verbrennungsgegendruck Soll-Referenzkoordinaten für einen Hubverlauf des Verschlusselements ermittelt werden und- abhängig von den ermittelten Soll-Referenzkoordinaten eine oder mehrere elektrische Ansteuergrößen zur Steuerung des Aktuators (22) ermittelt und bereitgestellt werden.Method for operating a fuel injector, which has a displaceable closure element for releasing and closing at least one injection opening of the injector and an actuator (22), which is designed to actuate the closure element depending on a predetermined electrical control, depending on a predetermined target Injection mass flow for the injector and / or depending on a predetermined target injection volume flow for the injector and / or dependent on a predetermined desired speed change of the closure element when opening and / or closing the injector and depending on a current fuel pressure in the injector and depending on A reference position for a Hubverlauf of the closure element are determined and determined depending on the determined reference reference coordinates one or more electrical control variables for controlling the actuator (22) and bereitgest Become.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben eines Injektors. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zum Betreiben eines Injektors sowie ein System zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method and a corresponding device for operating an injector. The invention further relates to a computer program and a computer program product for operating an injector and to a system for operating an internal combustion engine.
Immer strengere, gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge machen es erforderlich, mittels Kraftstoffinjektoren eine verbesserte Gemischaufbereitung in den Zylindern der Verbrennungsmotoren zu erzielen. Bei derzeitigen Kraftstoffinjektoren erfolgt eine Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff mittels einer Düsennadel, die im Kraftstoffinjektor verschieblich gelagert ist und einen Öffnungsquerschnitt oder ein beziehungsweise eine Mehrzahl von Spritzlöchern einer Düsenbaugruppe des Kraftstoffinjektors in Abhängigkeit von ihrem Hub freigibt beziehungsweise verschließt. Eine Ansteuerung der Düsennadel erfolgt beispielsweise mittels eines piezoelektrischen Aktors, welcher die Düsennadel mechanisch oder hydraulisch betätigt.Increasingly stringent statutory regulations regarding permissible pollutant emissions of internal combustion engines for motor vehicles make it necessary to achieve improved mixture preparation in the cylinders of internal combustion engines by means of fuel injectors. In current fuel injectors, fuel injection is controlled by means of a nozzle needle which is slidably mounted in the fuel injector and releases or closes an opening cross section or one or a plurality of spray holes of a nozzle assembly of the fuel injector depending on its stroke. A control of the nozzle needle, for example, by means of a piezoelectric actuator, which actuates the nozzle needle mechanically or hydraulically.
Für Kraftstoffinjektoren gelten sehr hohe Anforderungen an eine Genauigkeit und Robustheit der Einspritzmenge unter allen Betriebsbedingungen und über die gesamte Lebensdauer des Kraftstoffinjektors. Eine Abweichung einer Ist-Einspritzmenge von einer Soll-Einspritzmenge eines Kraftstoffinjektors hat immer negative Auswirkungen auf eine Verbrennung hinsichtlich der dabei entstehenden Schadstoffemissionen und eines Verbrauchs des Verbrennungsmotors.For fuel injectors, very high demands are placed on the accuracy and robustness of the injection quantity under all operating conditions and over the entire service life of the fuel injector. A deviation of an actual injection quantity from a desired injection quantity of a fuel injector always has negative effects on combustion with regard to the resulting pollutant emissions and consumption of the internal combustion engine.
Referenzkoordinaten zur Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren werden heute meistens über Kennfelder für Ansteuerdauer und Ansteuerenergien (Zeitsollwerte, Energie-, Strom und/oder Spannungssollwerte) bestimmt. So sind bestimmte Referenzkoordinaten bezogen auf einen Einspritzverlauf starr und ermöglichen keine dynamischen betriebspunktabhängigen Vorgaben von Nadelhüben.Reference coordinates for the control of fuel injectors are nowadays mostly determined via characteristic diagrams for activation duration and activation energies (time setpoints, energy, current and / or voltage setpoints). Thus, certain reference coordinates are rigid with respect to an injection course and do not allow dynamic operating point-dependent specifications of needle strokes.
In der
In der
Die Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben eines Injektors zu schaffen, die eine präzise und/oder variable Massenstromsteuerung eines von dem Injektor einzuspritzenden Fluids ermöglichen.The object underlying the invention is to provide a method and a corresponding device for operating an injector, which enable a precise and / or variable mass flow control of a fluid to be injected by the injector.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten und zweiten Aspekt aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben eines Injektors. Der Injektor weist ein verschiebliches Verschlusselement zum Freigeben und Schließen zumindest einer Einspritzöffnung des Injektors auf. Ferner weist der Injektor einen Aktuator auf, der ausgebildet ist, das Verschlusselement abhängig von einer vorgegebenen elektrischen Ansteuerung zu betätigen. Abhängig von einem vorgegebenen Soll-Einspritzmassenstrom für den Injektor und /oder abhängig von einem vorgegebenen Soll-Einspritzvolumenstrom und/oder abhängig von einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeitsänderung des Verschlusselements beim Öffnen und/oder Schließen des Injektors und abhängig von einem aktuellen Kraftstoffdruck in dem Injektor und abhängig von einem Verbrennungsgegendruck werden Soll-Referenzkoordinaten für einen Hubverlauf des Verschlusselements ermittelt. Des Weiteren werden abhängig von den ermittelten Soll-Referenzkoordinaten eine oder mehrere elektrische Ansteuergrößen zur Steuerung des Aktuators ermittelt und bereitgestellt.The invention is characterized according to a first and second aspect by a method and a corresponding device for operating an injector. The injector has a displaceable closure element for releasing and closing at least one injection opening of the injector. Furthermore, the injector has an actuator which is designed to actuate the closure element as a function of a predetermined electrical activation. Depending on a predetermined target injection mass flow for the injector and / or depending on a predetermined target injection volume flow and / or dependent on a predetermined desired speed change of the closure element when opening and / or closing the injector and depending on a current fuel pressure in the injector and Depending on a backpressure of combustion, nominal reference coordinates for a stroke course of the closure element are determined. Furthermore, depending on the determined reference reference coordinates, one or more electrical control variables for controlling the actuator are determined and provided.
Dies ermöglicht eine dynamische Bestimmung von Soll-Referenzkoordinaten für einen Hubverlauf des Verschlusselements. Abhängig von Injektor-inhärenten Volumen- und Massenströmen, die abhängig von vorgegebenen Modellen ermittelbar sind, können die Soll-Referenzkoordinaten für den Hubverlauf des Verschlusselements ermittelt werden.This allows a dynamic determination of desired reference coordinates for a stroke course of the closure element. Depending on injector-inherent volume and mass flows, which can be determined as a function of predetermined models, the reference reference coordinates for the stroke profile of the closure element can be determined.
Hierbei macht es sich zu Nutze, dass eine Einspritzmenge abhängig von einer Einspritzdauer, einem Einspritzdruck, einem Hub des Verschlusselements und einer Geometrie des Kraftstoffinjektors ist. Durch Vorgabe des Soll-Einspritzmassenstrom für den Injektor und/oder des Soll-Einspritzvolumenstroms und/oder der Soll-Geschwindigkeits-änderung des Verschlusselements beim Öffnen und/oder Schließen des Injektors ist es möglich, Soll-Referenzkoordinaten für den Hub des Verschlusselements zu ermitteln. Die Geschwindigkeitsänderung des Verschlusselements wird auch als Gradient des Verschlusselements bezeichnet.In this case, it is useful that an injection quantity is dependent on an injection duration, an injection pressure, a stroke of the closure element and a geometry of the fuel injector. By presetting the desired injection mass flow for the injector and / or the desired injection volume flow and / or the desired speed change of the closure element when opening and / or closing the injector, it is possible to determine desired reference coordinates for the stroke of the closure element. The change in speed of the closure element is also referred to as the gradient of the closure element.
Der Soll-Einspritzmassenstrom für den Injektor und/oder der Soll-Einspritzvolumenstrom für den Injektor und/oder die Soll-Geschwindigkeitsänderung des Verschlusselements beim Öffnen und/oder Schließen des Injektors kann variabel vorgegeben werden. Damit ist eine frei definierbare Einspritzverlaufsformung möglich. Dies ermöglicht eine vollvariable Steuerung des Einspritzmassenstroms durch eine kontinuierliche Verstellung des Hubs der Düsennadel beziehungsweise eines Düsenöffnungsquerschnitts. Bereits bei der Ermittlung der Soll-Referenzkoordinaten können interne betriebspunktabhängige Zustände, wie zum Beispiel die Temperatur des Kraftstoffs und ein Injektorinhärenter Druckzustand, berücksichtigt werden. The desired injection mass flow for the injector and / or the nominal injection volume flow for the injector and / or the desired speed change of the closure element during opening and / or closing of the injector can be set variably. This allows a freely definable injection rate shaping. This allows a fully variable control of the injection mass flow through a continuous adjustment of the stroke of the nozzle needle or a nozzle opening cross-section. Internal operating point-dependent states, such as the temperature of the fuel and an injector-inherent pressure state, can already be taken into account when determining the desired reference coordinates.
Vorteilhafterweise können dadurch komplexe Kennfeldstrukturen stark vereinfacht werden und/oder ein Kalibrationsaufwand erheblich reduziert werden. Im Vergleich zu Konzepten, die Signale aus einem Piezo-Aktuator zur Identifikation einzelner Punkte einer Düsennadelposition während eines Einspritzvorgangs nutzen, ist eine verbesserte Kontrolle einer Absolutposition des Verschlusselements unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Störgrößen möglich. Die Feedback-Signale aus dem Piezo-Aktuator unterliegen einem hohen Störgrößeneinfluss, da der Piezo-Injektor zeitgleich als Aktuator und Sensor genutzt wird. Des Weiteren lassen diese Signal-basierten Ansätze keine Aussage über das dynamische Verhalten des Verschlusselements zu, das heißt es ist nicht möglich, Bewegungsverläufe des Nadelhubs zu charakterisieren, womit eine Generierung von absoluten Positionswerten nicht in ausreichendem Maße möglich ist.Advantageously, thereby complex map structures can be greatly simplified and / or a calibration effort can be significantly reduced. Compared to concepts that use signals from a piezo actuator to identify individual points of a nozzle needle position during an injection event, an improved control of an absolute position of the closure element taking into account a variety of disturbances is possible. The feedback signals from the piezo actuator are subject to a high disturbance variable influence, since the piezo injector is used at the same time as an actuator and sensor. Furthermore, these signal-based approaches do not allow any statement about the dynamic behavior of the closure element, that is, it is not possible to characterize the course of movement of the needle stroke, whereby a generation of absolute position values is not sufficiently possible.
Ein Berücksichtigen des aktuellen Kraftstoffdrucks in dem Injektor beim Ermitteln der Soll-Referenzkoordinaten für einen Hub des Verschlusselements ermöglicht eine präzise Ableitung von Stellgrößen zu einer verbesserten Ansteuerung des Injektors, so dass eine verbesserte Gemischaufbereitung in den Zylindern erreicht werden kann.Taking into account the actual fuel pressure in the injector when determining the desired reference coordinates for a stroke of the closure element allows a precise derivation of control variables to an improved control of the injector, so that an improved mixture preparation in the cylinders can be achieved.
Der so korrigierte Kraftstoffdruck wird auch als inhärenter Injektordruck bezeichnet. Der Verbrennungsgegendruck ist der Druck, der im Brennraum des Zylinders herrscht Der Verbrennungsdruck wird auch als Brennraumdruck bezeichnet. Der Verbrennungsdruck kann abhängig von einem vorgegeben Brennraumdruckmodell ermittelt werden. Vorteilhafterweise kann dies einen Beitrag dazu leisten, eine Ansteuerung des Injektors zu verbessern, so dass eine verbesserte Gemischaufbereitung in den Zylindern erreicht werden kann.The thus corrected fuel pressure is also referred to as inherent injector pressure. The combustion back pressure is the pressure prevailing in the combustion chamber of the cylinder. The combustion pressure is also referred to as the combustion chamber pressure. The combustion pressure can be determined as a function of a given combustion chamber pressure model. This can advantageously contribute to improving the activation of the injector, so that improved mixture preparation in the cylinders can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt wird der Kraftstoffdruck in dem Injektor ermittelt abhängig von einem vorgegebenen Modell für eine Druckausbreitung im Injektor. Da der Kraftstoffdruck im Injektor nicht oder nicht ausreichend genau messtechnisch erfasst werden kann, wird dieser mittels des vorgegebenen Modells geschätzt. Dies ermöglicht eine ausreichend genaue Bereitstellung dieser Betriebsgröße. Der Injektor umfasst vorzugsweise einen Düsenraum, der über eine Kraftstoffleitung mit einem Hochdruckspeicher verbunden ist. Alternativ ist es möglich, dass die Kraftstoffleitung mit einer Einspritzpumpe verbunden ist. Der Kraftstoffdruck in dem Injektor kann abhängig von einem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung und/oder einer Kraftstofftemperatur in der Kraftstoffleitung und/oder einem Zylinderdruck ermittelt werden. In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects of the fuel pressure in the injector is determined depending on a predetermined model for a pressure propagation in the injector. Since the fuel pressure in the injector can not be measured or can not be measured with sufficient accuracy, it is estimated using the given model. This allows a sufficiently accurate provision of this operating size. The injector preferably comprises a nozzle space, which is connected via a fuel line with a high-pressure accumulator. Alternatively, it is possible that the fuel line is connected to an injection pump. The fuel pressure in the injector may be determined depending on a fuel pressure in the fuel line and / or a fuel temperature in the fuel line and / or a cylinder pressure.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt werden die Soll-Referenzkoordinaten für den Hubverlauf des Verschlusselements ermittelt abhängig von einer Stoffeigenschaft des Kraftstoffes in dem Injektor und/oder einer Kraftstofftemperatur in dem Injektor. Die Stoffeigenschaft des Kraftstoffes umfasst vorzugsweise eine Dichte und/oder Viskosität des Kraftstoffes. Vorzugsweise wird die Stoffeigenschaft des Kraftstoffes im Injektor ermittelt abhängig von einem Kraftstoffdruck in dem Injektor und einer Kraftstofftemperatur in dem Injektor. Ein Berücksichtigen der Stoffeigenschaft des Kraftstoffes und/oder der Kraftstofftemperatur im Injektor beim Ermitteln der Soll-Referenzkoordinaten für den Hub des Verschlusselements ermöglicht die Ableitung von Stellgrößen zur Ansteuerung des Injektors weiter zu verbessern.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the reference reference coordinates for the stroke profile of the closure element are determined depending on a substance property of the fuel in the injector and / or a fuel temperature in the injector. The material property of the fuel preferably comprises a density and / or viscosity of the fuel. Preferably, the material property of the fuel in the injector is determined depending on a fuel pressure in the injector and a fuel temperature in the injector. Considering the substance property of the fuel and / or the fuel temperature in the injector when determining the desired reference coordinates for the stroke of the closure element makes it possible to further improve the derivation of manipulated variables for controlling the injector.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt umfasst der Injektor eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper, in dem das Verschlusselement zumindest teilweise verschieblich gelagert ist, und die Soll-Referenzkoordinaten für den Hubverlauf des Verschlusselements werden ermittelt abhängig von einem vorgegebenen durchströmbaren Öffnungsquerschnitt der Einspritzdüse, der sich beim Öffnen der Einspritzdüse zwischen dem sich öffnenden Verschlusselement und dem Düsenkörper ausbildet. Der durchströmbare Öffnungsquerschnitt ist vorzugsweise voll variable vorgebbar.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the injector comprises an injection nozzle with a nozzle body in which the closure element is mounted at least partially displaceable, and the desired reference coordinates for the stroke profile of the closure element are determined depending on a predetermined permeable opening cross section of the injection nozzle which forms when opening the injection nozzle between the opening closure element and the nozzle body. The flow-through opening cross-section is preferably fully variable predetermined.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt wird die zumindest eine Ansteuergröße ermittelt abhängig von bereitgestellten Korrekturwerten, die abhängig von einem Vergleich der ermittelten Soll-Referenzkoordinaten mit aktuell ermittelten und/oder erfassten Ist-Koordinaten für den Hubverlauf des Verschlusselements ermittelt werden. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine Zustandsregelung über einen Rückführungskreis.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the at least one control variable is determined depending on provided correction values, which are determined depending on a comparison of the determined reference reference coordinates with currently determined and / or detected actual coordinates for the stroke profile of the closure element. This advantageously allows a state control via a feedback circuit.
Gemäß einem dritten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computerprogramm zum Betreiben eines Injektors, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist, das Verfahren zum Betreiben eines Injektors und/oder eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben eines Injektors auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung durchzuführen.According to a third aspect, the invention is characterized by a computer program for operating an injector, wherein the computer program is designed to perform the method for operating an injector and / or an advantageous embodiment of the method for operating an injector on a data processing device.
Gemäß einem vierten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computerprogrammprodukt, das ausführbaren Programmcode umfasst, wobei der Programmcode bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung des Verfahren zum Betreiben eines Injektors und/oder eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben eines Injektors ausführt.According to a fourth aspect, the invention is characterized by a computer program product comprising executable program code, the program code, when executed by a data processing device, executing the method for operating an injector and / or an advantageous embodiment of the method for operating an injector.
Das Computerprogramm umfasst insbesondere ein von der Datenverarbeitungsvorrichtung lesbares Medium, auf dem der Programmcode gespeichert ist.In particular, the computer program comprises a medium which can be read by the data processing device and on which the program code is stored.
Gemäß einem fünften Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein System zum Betreiben einer Brennkraftmaschine das ein Vorsteuermodul, ein Charakterisierungsmodul und ein Zustandskontrollmodul umfasst. Das Vorsteuermodul ist ausgebildet ein Verfahren zum Betreiben eines Injektors und/oder eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben eines Injektors auszuführen. Das Charakterisierungsmodul umfasst zumindest ein vorgegebenes Modell und ist ausgebildet abhängig von vorgegebenen Eingangsgrößen vorgegebene Zustandsgrößen des Injektors zu ermitteln und für das Vorsteuermodul bereitzustellen. Das Zustandskontrollmodul ist ausgebildet Korrekturwerte zu ermitteln abhängig von einem Vergleich der von dem Vorsteuermodul ermittelten Soll-Referenzkoordinaten mit von dem Charakterisierungsmodul aktuell ermittelten und/oder erfassten Ist-Koordinaten für den Hub des Verschlusselements und die Korrekturwerte für das Vorsteuermodul bereitzustellen.According to a fifth aspect, the invention is characterized by a system for operating an internal combustion engine comprising a pre-control module, a characterization module and a state control module. The pilot module is designed to carry out a method for operating an injector and / or an advantageous embodiment of the method for operating an injector. The characterization module comprises at least one predetermined model and is designed to determine predetermined state variables of the injector as a function of predetermined input variables and to provide them for the pilot control module. The state control module is designed to determine correction values dependent on a comparison of the setpoint reference coordinates determined by the pilot control module with actual coordinates for the stroke of the closure element currently determined and / or detected by the characterization module and to provide the correction values for the pilot control module.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem fünften Aspekt ist das Charakterisierungsmodul ausgebildet einen aktuellen Kraftstoffeinspritzdruck zu ermitteln abhängig von dem Kraftstoffdruck in dem Injektor und einem Verbrennungsgegendruck und/oder einen Kraftstoffmassenstrom im Injektor und/oder eine Kraftstoffmasse im Injektor und/oder ein Kompressionsmodul zu ermitteln abhängig von einem aktuellen Raildruck und/oder einer Kraftstofftemperatur in einer Kraftstoffzuleitung und/oder einem Zylinderdruck. Alternativ oder zusätzlich ist das Charakterisierungsmodul ausgebildet, den aktuellen Hub des Verschlusselements und/oder eine Auslenkung des Aktuators und/oder eine Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeit des Verschlusselements und/oder eine Auslenkungsgeschwindigkeit des Aktuators zu ermitteln abhängig von einer aktuellen Strom- und Spannungsbeaufschlagung des Aktuators.In an advantageous embodiment according to the fifth aspect, the characterization module is designed to determine a current fuel injection pressure as a function of the fuel pressure in the injector and a combustion back pressure and / or a fuel mass flow in the injector and / or a fuel mass in the injector and / or to determine a compression modulus depending on a current rail pressure and / or a fuel temperature in a fuel supply line and / or a cylinder pressure. Alternatively or additionally, the characterization module is formed, the current stroke of the closure element and / or a deflection of the actuator and / or a closing and opening speed of the closure element and / or a deflection speed of the Actuator to determine depending on a current current and Spannungsbeaufschlagung the actuator.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:
-
1 ein beispielhaftes Blockdiagramm für ein Programmsystem zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, -
2 eine Schnittansicht eines beispielhaften Kraftstoffinjektors, -
3 ein beispielhaftes Blockdiagramm für ein Vorsteuer-Programmmodul eines Vorsteuer-Funktionsblocks, -
4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm des Steuer-Programmmoduls, -
5 einen beispielhaften, näherungsweisen Verlauf eines Öffnungsquerschnitts des Injektors abhängig von einem Hub eines Verschlusselements, -
6 einen beispielhaften Verlauf eines Volumenstroms und eines Massenstroms abhängig von dem Hub des Verschlusselements, -
7 einen beispielhaften Verlauf des Massenstroms abhängig von einem Raildruck, -
8 einen beispielhaften Verlauf des Massenstroms abhängig von einer hydraulischen Einspritzzeit, -
9 beispielhafte Referenztrajektorien für den Hub des Verschlusselements und -
10 einen beispielhaften Verlauf des approximierten Soll-Massenstroms und des Soll-Hubverlaufs des Verschlusselements im Vergleich zu realen Messwerten.
-
1 an exemplary block diagram for a program system for operating an internal combustion engine, -
2 a sectional view of an exemplary fuel injector, -
3 an exemplary block diagram for a pre-control program module of a pre-control function block, -
4 an exemplary flow chart of the control program module, -
5 an exemplary, approximately course of an opening cross-section of the injector depending on a stroke of a closure element, -
6 an exemplary profile of a volume flow and a mass flow depending on the stroke of the closure element, -
7 an exemplary course of the mass flow as a function of a rail pressure, -
8th an exemplary course of the mass flow as a function of a hydraulic injection time, -
9 exemplary reference trajectories for the stroke of the closure element and -
10 an exemplary course of the approximated desired mass flow and the desired stroke profile of the closure element in comparison to real measured values.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided across the figures with the same reference numerals.
Das Programmsystem
Der Injektor ist vorzugsweise als Kraftstoffinjektor
Der Kraftstoffinjektor
Der Kraftstoffinjektor
Das Verschlusselement
Vorliegend ist das Verschlusselement
Der in
Der Vorsteuer-Funktionsblock
Vorzugsweise umfasst die elektrische Ansteuergröße einen Strom, mit dem der Aktuator
Der Zustandskontroll-Funktionsblock
Der Vorsteuer-Funktionsblock
Das Steuer-Programmmodul
Vorzugsweise werden für das Steuer-Programmmodul
Die weiteren Eingangsgrößen für das erste Programmodul des Vorsteuer-Funktionsblocks
Die weiteren Eingangsgrößen umfassen beispielsweise eine oder mehrere Soll-Vorgaben, zum Beispiel eine Soll-Einspritzmasse und/oder einen Soll-Einspritzwinkel und/oder einen Solleinspritzdruck.The further input variables include, for example, one or more desired specifications, for example a desired injection mass and / or a desired injection angle and / or a nominal injection pressure.
Alternativ oder zusätzlich können die weiteren Eingangsgrößen beispielsweise eine oder mehrere messtechnisch erfasste Zustandsgrößen, zum Beispiel eine Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einen Raildruck und/oder einen Brennraumdruck und/oder eine Kraftstofftemperatur in einer Rücklaufleitung umfassen.Alternatively or additionally, the further input variables may comprise, for example, one or more metrologically recorded state variables, for example a rotational speed of the internal combustion engine and / or a rail pressure and / or a combustion chamber pressure and / or a fuel temperature in a return line.
Die weiteren Eingangsgrößen umfassen beispielsweise eine oder mehrere geschätzte Zustandsgrößen, die mittels vorgegebener Modelle geschätzt werden, da diese nicht oder nur mit sehr hohem technischen Aufwand gemessen werden können. Solche geschätzten Eingangsgrößen sind zum Beispiel ein aktueller Hubverlauf des Verschlusselements, eine Kraftstofftemperatur im Injektor und/oder ein inhärenter Injektordruck.The further input variables include, for example, one or more estimated state variables which are estimated by means of predefined models, since these can not be measured or only with very high technical outlay. Such estimated input variables are, for example, a current stroke profile of the closure element, a fuel temperature in the injector and / or an inherent injector pressure.
Ein Ermitteln der Soll-Referenzkoordinaten für den Hub
Die geschätzten Eingangsgrößen werden beispielsweise von dem Charakterisierungs-Funktionsblock
Das Druckcharakterisierungs-Programmmodul
Ein mögliches Verfahren zur Ermittlung des inhärenten Injektordrucks ist in
Das Hubcharakterisierungs-Programmmodul
Das Temperaturcharakterisierungs-Programmmodul
Die Kraftstofftemperatur in dem Injektor wird vorzugsweise auf Basis eines vorgegebenen thermischen Widerstandsmodells ermittelt. Die Kraftstofftemperatur in dem Injektor wird beispielsweise abhängig von dem Kraftstoffdruck in dem Injektor und/oder der Kraftstofftemperatur in dem Injektor und/oder einer Kühlmitteltemperatur in der Brennkraftmaschine und/oder einer Öltemperatur in der Brennkraftmaschine und/oder einer Ansteuerfrequenz des Injektors ermittelt.The fuel temperature in the injector is preferably based on a predetermined determined thermal resistance model. The fuel temperature in the injector is determined, for example, as a function of the fuel pressure in the injector and / or the fuel temperature in the injector and / or a coolant temperature in the internal combustion engine and / or an oil temperature in the internal combustion engine and / or a drive frequency of the injector.
Das Steuer-Programmmodul
Eine erste Funktionseinheit
Insbesondere ist die erste Funktionseinheit
Die zweite Funktionseinheit
Beispielsweise werden abhängig von den ermittelten ReferenzTrajektorien Ansteuergrößen in Form von Strom- und/oder Ladungspolygondaten für den Aktuator
Bei Injektoren, die einen elektrisch angetriebenen Aktuator aufweisen, erfolgt eine Transformation der elektrischen Ansteuergrößen in mechanische Stellgrößen üblicherweise mittels eines vorgegebenen elektromechanischen Streckenmodells für den Injektor.In injectors having an electrically driven actuator, a transformation of the electrical control variables into mechanical manipulated variables is usually carried out by means of a predetermined electromechanical system model for the injector.
In der zweiten Funktionseinheit
Das Steuer-Programmmodul
In einem Schritt
Die Einspritzmenge ist mit einer Einspritzdauer korreliert, die wiederum abhängig ist von einem Einspritzdruck, eines Hubs
In einem Schritt
Die Mantelfläche kann beispielsweise gemäß Gl. 1 ermittelt werden:
Hierbei ist M die Mantelfläche, DNS der Durchmesser der Grundfläche des Kegelstumpfes, r der Radius der Deckfläche und m eine Länge einer Mantellinie.Here, M is the lateral surface, D NS the diameter of the base of the truncated cone, r the radius of the top surface and m is a length of a surface line.
In dem in
Der Massenstrom
wird beispielsweise gemäß Gl. 3 ermittelt.
Q ist der Volumenstrom, A die Querschnittsfläche und ν die mittlere Strömungsgeschwindigkeit, der Massenstrom und ρ die Dichte. Die Dichte kann ermittelt werden abhängig von dem Raildruck Prail und der Temperatur T des Kraftstoffes. Q is the volume flow, A the cross-sectional area and ν the mean flow velocity, the mass flow and ρ the density. The density may be determined depending on the rail pressure P rail and the temperature T of the fuel.
In dem in
Der Verlauf der Masse
In einem Schritt
Der Verlauf der Masse
In einem Schritt
In
In einem Schritt
Die Schritte
Nach einer Beendigung der Betriebszeit des Injektors wird das Programm in einem Schritt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Programmsystemprogram system
- 55
- Charakterisierungs-FunktionsblockCharacterization function block
- 77
- Vorsteuer-FunktionsblockPre-function block
- 99
- Zustandskontroll-FunktionsblockState control function block
- 1010
- Kraftstoffinjektorfuel injector
- 1212
- Antriebsmoduldrive module
- 1414
- EinspritzmodulInjection Module
- 2020
- Injektorgehäuseinjector
- 2222
- Aktuatoractuator
- 3030
- Spannmutterlocknut
- 4040
- EinspritzkörperInjector body
- 4242
- Verschlusselementclosure element
- 4444
- Ausnehmungrecess
- 100100
- Steuer-ProgrammmodulControl program module
- 101101
- Druckcharakterisierungs-ProgrammmodulPressure characterization program module
- 102102
- Hubcharakterisierungs-ProgrammmodulHubcharakterisierungs program module
- 103103
- Temperaturcharakterisierungs-ProgrammmodulTemperature characterization program module
- 110110
- erste Funktionseinheitfirst functional unit
- 120120
- zweite Funktionseinheitsecond functional unit
- AA
- ÖffnungsquerschnittOpening cross-section
- HH
- Hubstroke
- mm
- EinspritzmasseInjection mass
- mm
- EinspritzmassenstromInjection mass flow
- Volumenstromflow
- R1, R2, R3R1, R2, R3
- Referenztrajektoriereference trajectory
- S1...S15S1 ... S15
- Programmschritteprogram steps
- thyIthyI
- Hydraulische EinspritzzeitHydraulic injection time
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-
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