DE102015219269A1

DE102015219269A1 - Method of operating an injector

Info

Publication number: DE102015219269A1
Application number: DE102015219269.5A
Authority: DE
Inventors: Traugott Degler; Sonny Tran; Stefan Bollinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Injektors in einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors, wobei der Injektor durch einen Hub einer Düsennadel (24) eine Einspritzung bewirkt, wobei der Hub der Düsennadel (24) durch einen zeitlichen Verlauf beschrieben wird, der wiederum durch zumindest drei Größen, nämlich Spritzbeginnverzug, Nadelumkehrzeitpunkt und Nadelschließzeitpunkt, charakterisiert ist, wobei eine Korrelation zwischen den drei Größen beim Betrieb des Injektors verwendet wird.The invention relates to a method for operating an injector in an injection system of an internal combustion engine, wherein the injector causes an injection by a stroke of a nozzle needle (24), wherein the stroke of the nozzle needle (24) is described by a time course, in turn, by at least three Sizes, namely injection start delay, needle reversal time and needle closing time, is characterized using a correlation between the three quantities in the operation of the injector.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Injektors und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an injector and to an arrangement for carrying out the method.

Stand der TechnikpPrior art p

Injektoren, die auch als Einspritzventil bezeichnet werden, werden in Einspritzanlagen von Verbrennungsmotoren zum Einspritzen von Kraftstoff genutzt. Injektoren umfassen grundsätzlich einen Düsenkörper und eine Düsennadel. Im nicht angesteuerten Zustand wird die Düsennadel in ihren Sitz gedrückt, es wird kein Kraftstoff eingespritzt. Wird die Düsennadel mittels einer Ansteuerung bewegt, so öffnet sich das Einspritzventil und Kraftstoff wird eingespritzt. Die Düsennadel bewegt sich bei einer Einspritzung von einer geschlossenen Position zum Nadelöffnungszeitpunkt zu einem Nadelumkehrzeitpunkt, in dem die Düsennadel am weitesten aus ihrer Ruheposition bewegt ist, wieder zurück zu ihrer Ruheposition zum Nadelschließzeitpunkt. Verzögert sich der Nadelöffnungszeitpunkt so wird dies als Spritzbeginnverzug bezeichnet.Injectors, which are also referred to as injection valve, are used in injection systems of internal combustion engines for the injection of fuel. Injectors basically include a nozzle body and a nozzle needle. In the non-activated state, the nozzle needle is pressed into its seat, no fuel is injected. If the nozzle needle is moved by means of a control, the injection valve opens and fuel is injected. The nozzle needle, upon being injected from a closed position to the needle-opening time, moves to a needle-reversing time at which the nozzle needle is furthest from its rest position, back to its rest position at the needle-closing time. If the needle opening time is delayed, this is referred to as start of injection delay.

Bei Injektoren in Common-Rail-Einspritzanlagen werden die Düsennadeln von einem Servomechanismus betätigt, auf den nachfolgend noch eingegangen wird. Durch diesen öffnen die Düsennadeln bei hohen und niedrigen Drücken erst bei einer Ansteuerung des Injektors und somit unabhängig vom anlegenden Druck. In injectors in common-rail injection systems, the nozzle needles are actuated by a servo mechanism, which will be discussed below. Due to this, the nozzle needles open at high and low pressures only when the injector is actuated and thus independent of the applied pressure.

Für bessere Leistungsdaten und verringerte Emissionswerte von Kraftverbrennungsmotoren ist eine genauere Zumessung und zeitliche Abstimmung, das sogenannte Timing, von Einspritzungen sehr wichtig. Dies ist jedoch nur durch den Einsatz von Funktionen zur Reduktion der toleranz- und driftbedingten Streuung der Einspritzmenge und des Einspritz-Timing möglich. Dabei spielt u. a. die Kenntnis über das Einspritz-Timing, nämlich hinsichtlich des Nadelöffnungszeitpunkts, der mit einem Spritzbeginnverzug in Zusammenhang steht, und des Nadelschließzeitpunkts der Einspritzdüse eine wichtige Rolle. Es wird hierzu auf 2 verwiesen.For better performance and reduced emissions from internal combustion engines, a more accurate metering and timing, or injection timing, is very important. However, this is only possible through the use of functions to reduce the tolerance and drift-related dispersion of the injection quantity and the injection timing. Among other things, the knowledge about the injection timing, namely with regard to the needle opening time, which is associated with an injection start delay, and the needle closing timing of the injection nozzle plays an important role. It is on this 2 directed.

Auf Prüfbänken ist die Bestimmung des Spritzbeginnverzugs und des Nadelschließzeitpunkts, bspw. durch den Einsatz geeigneter Messgeräte, möglich. Im Motorbetrieb sind jedoch andere Methoden einzusetzen, um das Einspritz-Timing zu ermitteln.On test benches the determination of the start of injection delay and the needle closing time, eg by the use of suitable measuring devices, is possible. In engine operation, however, other methods must be used to determine the injection timing.

Bei Piezo-Injektoren wird im Motorbetrieb das Einspritz-Timing, nämlich der Spritzbeginnverzug und der Nadelschließzeitpunkt, mit Hilfe des Spannungssignals des Piezo-Aktors erfasst, ohne zusätzliche Sensoren einzusetzen.In the case of piezo injectors, the injection timing, namely the start of injection delay and the needle closing time, is detected during engine operation with the aid of the voltage signal from the piezo actuator, without the need for additional sensors.

Bei Magnetventil-Injektoren ist die Erfassung des Einspritz-Timing im Motorbetrieb nur durch Einsatz von zusätzlichen Sensoren möglich. So wird bspw. die Bestimmung des Nadelumkehrzeitpunkts und Nadelschließzeitpunkts mit Hilfe eines sogenannten Nadelschließsensors bzw. NCS-Sensors (NCS: Needle Closing Sensor) ermöglicht. Mit den Timing-Signalen, Nadelumkehrzeitpunkt und Nadelschließzeitpunkt, lässt sich das Spritzverhalten jedoch nicht vollständig beschreiben. Dafür ist die Kenntnis über den Spritzbeginnverzug, der durch den Nadelöffnungszeitpunkt definiert ist, erforderlich. Zur vollständigen Darstellung des Einspritz-Timing sowie des Einspritzverhaltens bei Magnetventil-Injektoren im Motorbetrieb ist daher eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Spritzbeginnverzugs zu finden.For solenoid valve injectors, the detection of the injection timing during engine operation is only possible by using additional sensors. Thus, for example, the determination of the needle reversal time and needle closing time point is made possible with the aid of a so-called needle closing sensor or NCS sensor (NCS: Needle Closing Sensor). However, with the timing signals, needle reversal time and needle closing time, the spray behavior can not be fully described. For this, the knowledge about the injection start delay, which is defined by the needle opening time, is required. For a complete description of the injection timing and the injection behavior in solenoid valve injectors in engine operation, therefore, another way to determine the injection start delay can be found.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a method with the features of claim 1 and an arrangement according to claim 9 are presented. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description.

Das Verfahren dient zum Betreiben eines Injektors, insbesondere eines Injektors mit Magnetventil, in einem Verbrennungsmotors, typischerweise eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, und nutzt die erkannte, nachstehend beschriebene Korrelation bzw. Abhängigkeit zwischen Nadelöffnungszeitpunkt, Nadelumkehrzeitpunkt und Nadelschließzeitpunkt aus. So kann das Verfahren grundsätzlich dazu verwendet werden, einen dieser Zeitpunkte zu bestimmen. Alternativ kann das Verfahren dazu verwendet werden, das Timing des Injektors über die Ansteuerung des Magnetventils in diesem Injektor zu steuern.The method is for operating an injector, in particular an injector with solenoid valve, in an internal combustion engine, typically an internal combustion engine of a motor vehicle, and exploits the recognized, described below correlation between needle opening time, needle reversal time and needle closing time. Thus, the method can basically be used to determine one of these times. Alternatively, the method can be used to control the timing of the injector via the control of the solenoid valve in this injector.

So ermöglicht das vorgestellte Verfahren in Ausgestaltung ein Bestimmen des Spritzbeginnverzugs von Kraftstoffinjektoren, obgleich eine direkte Erfassung eines Spritzbeginnverzugssignals nicht möglich ist. Das Verfahren kommt bspw. bei Magnetventil-Injektoren zum Einsatz.Thus, the proposed method allows in design a determination of the injection start delay of fuel injectors, although a direct detection of a start of injection delay signal is not possible. The method is used, for example, in solenoid valve injectors.

Das vorgestellte Verfahren ergänzt in Ausgestaltung vorhandene Funktionen zur Erfassung von Einspritz-Timing-Signalen, bei denen die Bestimmung des Spritzbeginnverzugs nicht verfügbar ist, z. B. bei einer in Magnetventil-Injektoren eingesetzten NCC-Funktion (NCC: Needle Closing Control). Hierbei wird das verfügbare Signal des Nadelumkehrzeitpunkts und des Nadelschließzeitpunkts der Einspritzdüse verwendet, die mit Hilfe eines im Injektor integrierten Sensors, z. B. eines NCS-Sensors, erfasst werden, um mit den erhaltenen Werten und anhand einer vordefinierten Korrelation den Spritzbeginnverzug zu berechnen.The presented method complements in design existing functions for the detection of injection timing signals in which the determination of the injection start delay is not available, for. For example, in an NCC function (NCC: Needle Closing Control) used in solenoid valve injectors. In this case, the available signal of the needle reversal time and the needle closing timing of the injector is used, which by means of a built-in injector sensor, z. As an NCS sensor, are detected in order to calculate the injection start delay with the values obtained and on the basis of a predefined correlation.

Auf diese Weise wird die Erfassung aller wichtigen Timing-Signale der Einspritzung im Motorbetrieb vervollständigt und es wird dabei eine vollständige Darstellung des Einspritzverhaltens erreicht. Dies ermöglicht eine verbesserte Korrektur der toleranz- und driftbedingten Streuung bei der Zumessung und dem Timing von Einspritzungen. In this way, the detection of all important timing signals of the injection in engine operation is completed and it is achieved a complete representation of the injection behavior. This allows for improved correction of tolerance and drift-related dispersion in the metering and timing of injections.

Die vorgestellte Anordnung ist zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet und ist bspw. als Steuergerät ausgebildet oder in einem solchen integriert.The presented arrangement is set up for carrying out the method and is, for example, designed as a control unit or integrated in such a control unit.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten 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 jeweils 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

1 zeigt in schematischer Darstellung einen Injektor. 1 shows a schematic representation of an injector.

2 zeigt Verläufe von Größen zur Verdeutlichung des vorgeschlagenen Verfahrens. 2 shows curves of sizes to illustrate the proposed method.

3 zeigt den Verlauf von Timing-Signalen. 3 shows the course of timing signals.

4 zeigt in vier Graphen den Einfluss des Durchflussfehlers. 4 shows in four graphs the influence of flow error.

5 zeigt Verläufe des Düsennadelhubs. 5 shows curves of the nozzle needle stroke.

6 zeigt die Korrelation des Spritzbeginnverzugs mit dem Nadelumkehrzeitpunkt und dem Nadelschließzeitpunkt. 6 shows the correlation of the injection start delay with the needle reversal time and the needle closing time.

7 zeigt in einem Graphen Korrelationsfaktoren im Kleinmengenbereich. 7 shows in a graph correlation factors in the small amount range.

8 zeigt Simulationsergebnisse. 8th shows simulation results.

9 zeigt Kennlinien. 9 shows characteristics.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

1 zeigt eine Ausführungsform eines Injektors, der insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, in stark vereinfachter Form. Die Darstellung zeigt ein Magnetventil 12, das als Schaltventil dient und einen Anker 14, einen Ankerbolzen 16 und Spulen 18 zum Antreiben des Ankers 14 umfasst. Weiterhin zeigt die Darstellung einen Ventilraum 20 und einen Steuerraum 22 des Magnetventils 12, über die eine Düsennadel 24 bewegt wird. Diese Nadelbewegung bewirkt die eigentliche Einspritzung. Somit steuert das Magnetventil 12 über das Servoprinzip die Nadelbewegung bzw. den Düsennadelhub. 1 shows an embodiment of an injector, in total with the reference numeral 10 is designated, in a greatly simplified form. The illustration shows a solenoid valve 12 , which serves as a switching valve and an anchor 14 , an anchor bolt 16 and coils 18 for driving the anchor 14 includes. Furthermore, the illustration shows a valve chamber 20 and a control room 22 of the solenoid valve 12 over which a nozzle needle 24 is moved. This needle movement causes the actual injection. Thus, the solenoid valve controls 12 via the servo principle the needle movement or the nozzle needle stroke.

Der dargestellte Injektor 10, der als Common-Rail-Injektor ausgebildet ist, weist einen Sensor 26 zur Erfassung eines Drucks auf. Der dargestellte Sensor 26 erfasst dabei den aus dem Steuerraum 22 bzw. den Ventilraum 20 auf den Ankerbolzen 16 ausgeübten Druck. Dieser Sensor 26 ist bspw. als Piezosensor ausgebildet, der als Ausgangsgröße eine elektrische Spannung ausgibt.The illustrated injector 10 , which is designed as a common rail injector, has a sensor 26 to detect a pressure on. The illustrated sensor 26 captures it from the control room 22 or the valve space 20 on the anchor bolts 16 applied pressure. This sensor 26 is, for example, designed as a piezoelectric sensor, which outputs an electrical voltage as output variable.

2 zeigt den Verlauf von Messgrößen während einer Ansteuerung des Magnetventils, was eine Einspritzung bewirkt. Dabei ist an einer Abszisse 50 die Zeit aufgetragen. 2 shows the course of measured variables during a control of the solenoid valve, which causes an injection. It is on an abscissa 50 the time is applied.

Eine erste Kurve 60 zeigt den Verlauf des Ansteuerstroms, eine zweite Kurve 62 den Verlauf des Magnetventilhubs, eine dritte Kurve 64 den Verlauf des Ventilraumdrucks und eine vierte Kurve 66 den Verlauf des Düsennadelhubs. Weiterhin ist in der Darstellung der Nadelöffnungszeitpunkt und damit der Spritzbeginnverzug 70 gekennzeichnet. Weiterhin gekennzeichnet sind der Nadelumkehrzeitpunkt 72 und der Nadelschließzeitpunkt 74 und damit das Spritzende. Aus der dritten Kurve 64 und damit dem Verlauf des Ventilraumdrucks ist anhand einer ersten Spitze 80 der Nadelumkehrzeitpunkt 72 und anhand eines Anstiegs 82 der Nadelschließzeitpunkt 74 und damit das Spritzende herzuleiten.A first turn 60 shows the course of the drive current, a second curve 62 the course of the solenoid valve, a third curve 64 the course of the valve chamber pressure and a fourth curve 66 the course of the nozzle needle stroke. Furthermore, in the illustration, the needle opening time and thus the start of injection delay 70 characterized. Also marked are the needle reversal time 72 and the needle closing time 74 and thus the injection end. From the third turn 64 and thus the course of the valve chamber pressure is based on a first peak 80 the needle reversal time 72 and a rise 82 the needle closing time 74 and to derive the injection.

Somit können aus dem Verlauf des Ventilraumdrucks (dritte Kurve 64) der Nadelumkehrzeitpunkt 72 und der Nadelschließzeitpunkt 74 hergeleitet werden. Eine Aussage über den Nadelöffnungszeitpunkt und somit den Spritzbeginnverzug kann nicht getroffen werden. Hier setzt das vorgestellte Verfahren in Ausgestaltung an.Thus, from the course of the valve chamber pressure (third curve 64 ) the needle reversal time 72 and the needle closing time 74 be derived. A statement about the needle opening time and thus the injection start delay can not be made. This is where the presented method starts in an embodiment.

3 zeigt in schematischer Darstellung über einer Zeitachse 100 aufgetragen einen Verlauf 102 einer Ansteuerung bzw. Bestromung eines Magnetventils und einen Verlauf 104 des Düsennadelhubs. In der Darstellung sind der Bestromungsbeginn SOE 110, das Bestromungsende EOE 112, der Spritzbeginnverzug SBV 113, der Nadelumkehrzeitpunkt t_turn 114 und der Nadelschließzeitpunkt t_active 116 eingetragen. 3 shows in a schematic representation over a time axis 100 applied a course 102 a control or energization of a solenoid valve and a course 104 the nozzle needle stroke. In the illustration, the start of energization is SOE 110 , the energizing end EOE 112 , the injection start delay SBV 113 , the needle reversal time t _turn 114 and the needle closing time t _active 116 entered.

Das vorgestellte Verfahren nutzt das erkannte besondere Verhalten von Injektoren bzw. Einspritzdüsen im Sitzdrosselungsbereich, insbesondere im Kleinmengenbereich bzw. Voreinspritzmengenbereich, aus. In diesem Bereich ist die Kraftstoffströmung innerhalb der Düse durch die Drosselung am Düsensitz dominierend, während die Drosselung in den Spritzlöchern untergeordnet ist. Das bedeutet, dass der Durchflussfehler, bspw. durch Düsendurchflusstoleranz oder Verkokung, eine untergeordnete Rolle spielt. Es wird hierzu auf 4 verwiesen.The presented method uses the recognized special behavior of injectors or injection nozzles in the seat throttling area, especially in the small amount range or pre-injection amount range, from. In this area, the flow of fuel within the nozzle is dominated by the restriction at the nozzle seat, while the throttling is subordinate in the spray holes. This means that the flow error, for example due to nozzle flow tolerance or coking, plays a minor role. It is on this 4 directed.

4 zeigt in einem ersten Graphen 150, an dessen Abszisse 152 die Zeit und an dessen Ordinate 154 der Düsennadelhub aufgetragen ist, den Verlauf des Düsennadelhubs für eine Nominaldüse 156 und eine Düse 158 mit 20% Verkokung. Ein zweiter Graph 160, an dessen Abszisse 162 die Zeit und an dessen Ordinate 164 die Einspritzmenge aufgetragen ist zeigt den Verlauf der Einspritzmenge für eine Nominaldüse 166 und eine Düse 158 mit 20% Verkokung. Der erste Graph 150 und der zweite Graph 160 zeigen Verläufe im Kleinmengenbereich. 4 shows in a first graph 150 , on the abscissa 152 the time and its ordinate 154 the nozzle needle stroke is plotted, the course of the nozzle needle stroke for a nominal nozzle 156 and a nozzle 158 with 20% coking. A second graph 160 , on the abscissa 162 the time and its ordinate 164 the injection quantity is plotted shows the course of the injection quantity for a nominal nozzle 166 and a nozzle 158 with 20% coking. The first graph 150 and the second graph 160 show gradients in the small amount range.

4 zeigt weiterhin in einem dritten Graphen 170, an dessen Abszisse 172 die Zeit und an dessen Ordinate 174 der Düsennadelhub aufgetragen ist, den Verlauf des Düsennadelhubs für eine Nominaldüse 176 und eine Düse 178 mit 20% Verkokung. Ein vierter Graph 180, an dessen Abszisse 182 die Zeit und an dessen Ordinate 184 die Einspritzmenge aufgetragen ist zeigt den Verlauf der Einspritzmenge für eine Nominaldüse 186 und eine Düse 188 mit 20% Verkokung. Der dritte Graph 170 und der vierte Graph 180 zeigen Verläufe im Großmengenbereich. 4 continues to show in a third graph 170 , on the abscissa 172 the time and its ordinate 174 the nozzle needle stroke is plotted, the course of the nozzle needle stroke for a nominal nozzle 176 and a nozzle 178 with 20% coking. A fourth graph 180 , on the abscissa 182 the time and its ordinate 184 the injection quantity is plotted shows the course of the injection quantity for a nominal nozzle 186 and a nozzle 188 with 20% coking. The third graph 170 and the fourth graph 180 show processes in the large volume range.

Es zeigt sich somit ein vernachlässigbarer Einfluss des Durchflussfehlers mit 20% Verkokung auf den Düsennadelhub bei einer kleinen Menge von bspw. 2 mg. Ein sichtbarer Einfluss des Durchflussfehlers zeigt sich bei einer größeren Menge von bspw. 15 mg. Der düsendurchflussfehlerbedingte Gradientunterschied des Düsennadelhubs bei Öffnung und Schließen ist im Kleinmengenbereich vernachlässigbar klein, wie dem ersten Graphen 150 zu entnehmen ist, Dieser macht sich erst bei höheren Düsennadelhüben bzw. bei größeren Einspritzmengen bemerkbar, wie dies insbesondere dem dritten Graphen 170 zu entnehmen ist. Das Verfahren ist damit insbesondere im Kleinmengenbereich bis etwa 5 mg Einspritzmenge anwendbar.It thus shows a negligible influence of the flow error with 20% coking on the Düsennadelhub with a small amount of, for example, 2 mg. A visible influence of the flow rate error is shown by a larger amount of, for example, 15 mg. The nozzle flow error-related gradient difference of the nozzle needle stroke at opening and closing is negligibly small in the small-quantity range, like the first graph 150 can be seen, this is noticeable only at higher nozzle needle strokes or larger injection quantities, as in particular the third graph 170 can be seen. The method is thus applicable in particular in the small amount range up to about 5 mg injection quantity.

Beim vernachlässigbaren Einfluss des Durchflussfehlers im Kleinmengenbereich herrscht regelmäßig nur ein toleranz- bzw. driftbedingte Timingfehler, der eine zeitliche Verschiebung des Spritzbeginnverzugs und keine Änderung des Düsennadelhubgradienten verursacht. Da der Gradient des Düsennadelhubs konstant bleibt, beginnt der Düsennadelhub bei unterschiedlichen Zeitpunkten und verlaufen beim Öffnen und als auch beim Schließen parallel zueinander. Es wird hierzu auf 5 verwiesen.With the negligible influence of the flow error in the small amount range, there is usually only a tolerance or drift-related timing error, which causes a time shift of the injection start delay and no change in the Düsennadelhubgradienten. Since the gradient of the nozzle needle lift remains constant, the nozzle needle stroke starts at different times and run parallel to each other during opening and closing. It is on this 5 directed.

5 zeigt in einem Graphen 200, an dessen Abszisse 202 die Zeit und an dessen Ordinate 204 der Düsennadelhub aufgetragen ist, Verläufe des Düsennadelhubs für einen Nominal-Injektor 210, für einen Minimal-Injektor 212 und einen Maximal-Injektor 214. 5 shows in a graph 200 , on the abscissa 202 the time and its ordinate 204 the nozzle needle stroke is plotted, gradients of the nozzle needle stroke for a nominal injector 210 , for a minimal injector 212 and a maximum injector 214 ,

Aufgrund der 5 zu entnehmenden Parallelität des Düsennadelhubverlaufs besteht eine Korrelation zwischen dem Spritzbeginnverzug und dem Nadelumkehrzeitpunkt und dem Nadelschließzeitpunkt. Diese Korrelation kann in einer Simulation nachgewiesen und zeigt eine sehr hohe Korrelationsgüte, nämlich ein hohes Bestimmtheitsmaß R² > 0.9. Es wird hierzu auf 6 verwiesen.Due to the 5 to be taken parallelism of Düsennadelhubverlaufs there is a correlation between the injection start delay and the needle reversal time and the needle closing time. This correlation can be demonstrated in a simulation and shows a very high correlation quality, namely a high coefficient of determination R ² > 0.9. It is on this 6 directed.

6 zeigt anhand von Simulationsergebnissen die Korrelation des Spritzbeginnverzugs mit dem Nadelumkehrzeitpunkt und dem Nadelschließzeitpunkt, und zwar in einem ersten Graphen 250, an dessen erster Abszisse 252 der Nadelschließzeitpunkt, an dessen zweiter Abszisse 254 der Nadelumkehrzeitpunkt und an dessen Ordinate 256 der Spritzbeginnverzug aufgetragen ist, die Korrelation für 500 Neuteile. In einem zweiten Graphen 280, an dessen erster Abszisse 282 der Nadelschließzeitpunkt, an dessen zweiter Abszisse 284 der Nadelumkehrzeitpunkt und an dessen Ordinate 286 der Spritzbeginnverzug aufgetragen ist, ist die Korrelation für 500 verkokte Teile gezeigt. 6 shows, on the basis of simulation results, the correlation of the injection start delay with the needle reversal time and the needle closing time, in a first graph 250 , at the first abscissa 252 the needle closing time, at the second abscissa 254 the needle reversal time and at its ordinate 256 the injection start delay is plotted, the correlation for 500 new parts. In a second graph 280 , at the first abscissa 282 the needle closing time, at the second abscissa 284 the needle reversal time and at its ordinate 286 the injection start delay is plotted, the correlation for 500 coked parts is shown.

Es gilt mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit der Zusammenhang: ΔSBV = F_turn·Δt_turn + F_tactive·Δt_tactive (1) mit:

ΔSBV:: Spritzbeginnverzugsabweichung,
t_turn:: Nadelumkehrzeitpunktabweichung,
t_active:: Nadelschließzeitpunktabweichung,
F_turn und F_active:: Korrelationsfaktor für Nadelumkehrzeitpunkt und Nadelschließzeitpunkt.

It is very likely the context:

ΔSBV = F _turn · Δt _turn + F _tactive · Δt _tactive (1)

With:

ΔSBV:: Start of injection delay deviation,
t _turn :: Needle reversal timing deviation,
t _active :: Needle closing time deviation,
F _turn and F _active :: Correlation factor for needle reversal time and needle closing time.

Die Korrelationsfaktoren können messtechnisch oder mittels einer Simulation ermittelt werden.The correlation factors can be determined by measurement or by means of a simulation.

Da der Einfluss des Durchflussfehlers vernachlässigbar klein ist, zeigt sich die Korrelation bei Neuteilen als auch bei Teilen mit verkokten Düsen ziemlich identische Korrelationsfaktoren.Since the influence of the flow error is negligibly small, the correlation for new parts as well as parts with coked nozzles shows rather identical correlation factors.

Eine besondere Eigenschaft der Korrelation stellt sich im vernachlässigbaren Einfluss der Einspritzmenge innerhalb des Kleinmengenbereichs bis bspw. 5 mg dar. In diesem Mengenbereich sind die Korrelationsfaktoren ziemlich ähnlich. Es wird hierzu auf 7 verwiesen. A special feature of the correlation is the negligible influence of the injection quantity within the small-quantity range up to, for example, 5 mg. In this quantitative range, the correlation factors are quite similar. It is on this 7 directed.

7 zeigt in einem Graphen 300, an dessen Abszisse 302 die Einspritzmenge und an dessen erster Ordinate 304 der Wert der Korrelationsfaktoren und an dessen zweiter Ordinate 306 der Wert des Korrelationsfehlers aufgetragen ist, Verläufe des Faktors F_turn 310, des Faktors F_active 312 und des Korrelationsfehlers 314. Es ergeben sich ungefähr konstante Korrelationsfaktoren im Kleinmengenbereich bis 5 mg und ein zunehmender Korrelationsfehler mit wachsender Einspritzmenge. 7 shows in a graph 300 , on the abscissa 302 the injection quantity and at the first ordinate 304 the value of the correlation factors and its second ordinate 306 the value of the correlation error is plotted, gradients of the factor F _turn 310 , the factor F _active 312 and the correlation error 314 , There are approximately constant correlation factors in the small amount range up to 5 mg and an increasing correlation error with increasing injection quantity.

Diese Besonderheit ermöglicht eine flexible Anwendung des Verfahrens im Kleinmengenbereich, ohne dabei eine genaue Menge einstellen zu müssen. Es reicht für das Verfahren vollkommend aus, bei einer beliebigen Menge im Kleinmengenbereich bis zu 5 mg Gleichung (1) anzuwenden und den Spritzbeginnverzug zu bestimmen.This feature allows a flexible application of the method in the small amount range without having to set a precise amount. It is sufficient for the process completely suitable to apply to any amount in the small amount range up to 5 mg equation (1) and to determine the start of injection delay.

7 zeigt zudem relativ geringe Korrelationsfehler im Kleinmengenbereich im Vergleich zum Bereich größerer Mengen. Die großen Korrelationsfehler im Großmengenbereich sind auf den stärkeren Einfluss des Durchflussfehlers zurückzuführen. 7 also shows relatively low correlation errors in the small volume range compared to the range of larger quantities. The large correlation errors in the high volume range are due to the greater influence of the flow error.

Darüber hinaus zeigen Simulationsergebnisse eine Druckabhängigkeit der Korrelationsfaktoren. Dies lässt sich durch den druckabhängigen Gradienten des Düsennadelhubs bei Öffnen und Schließen erklären. Für jeden Druck ist daher ein entsprechender Spritzbeginnverzug zu ermitteln. Da der Spritzbeginnverzug bei einem konstanten Druck unverändert bleibt, genügt eine einmalige Bestimmung des Spritzbeginnverzugs bei einer beliebigen Einspritzmenge im Kleinmengenbereich. Der so bestimmte Spritzbeginnverzug kann für den restlichen Mengenbereich des gleichen Drucks verwendet werden.In addition, simulation results show a pressure dependence of the correlation factors. This can be explained by the pressure-dependent gradient of the nozzle needle lift during opening and closing. For each pressure, therefore, a corresponding injection start delay must be determined. Since the start of injection delay remains unchanged at a constant pressure, a single determination of the start of injection delay at any injection quantity in the small-quantity range is sufficient. The injection start delay determined in this way can be used for the remaining volume range of the same pressure.

Die Korrelationsfaktoren können bereits während der Applikation ermittelt werden. Diese können bspw. durch Simulation oder Messungen bestimmt werden. Aufgrund der Druckabhängigkeit sind die als Funktion des Drucks darzustellen. Die Korrelationsfaktoren können in das Motor-Steuergerät einprogrammiert werden und sind dadurch bei der Berechnung des Spritzbeginnverzugs während des Motorbetriebs verfügbar.The correlation factors can already be determined during the application. These can be determined, for example, by simulation or measurements. Due to the pressure dependence these are to be represented as a function of the pressure. The correlation factors can be programmed into the engine controller and are thereby available in the calculation of the injection start delay during engine operation.

Die Wirksamkeit des vorgestellten Verfahrens kann in einer Simulation nachgewiesen werden. Es wird hierzu auf 8 verwiesen.The effectiveness of the presented method can be demonstrated in a simulation. It is on this 8th directed.

8 zeigt einen Vergleich der Abweichung des exemplarischen Spritzbeginnverzugs vom Nominal von 500 Injektor-Exemplaren bei 2 mg Kleinmengeneinspritzung ohne Korrektur (Kreise) und nach der Korrektur (Kreuze) mit dem vorgestellten Verfahren. 8th shows a comparison of the deviation of the exemplary injection start delay from the nominal of 500 injector specimens with 2 mg small injection without correction (circles) and after the correction (crosses) with the presented method.

Die Reduktion der Spritzbeginnverzug-Streuung von 500 Injektor-Exemplaren ist in den Diagrammen deutlich zu erkennen. Bei der Untersuchung wurde mit einem Simulationswerkzeug die Simulation mit einem Injektor durchgeführt. Zur Erstellung der toleranz- und driftbedingten Streuung der Einspritzmenge und des Einspritztiming wurden Einstellgrößen der Teile, z.B. Geometriedaten, entsprechend der Produktionstoleranz und Annahme zur Verkokung variiert. Daraus ergeben sich statistisch ausreichend viele Injektor-Exemplare (500 Stück), die für die Korrelationsuntersuchung verwendet werden.The reduction in the start of injection delay of 500 injector specimens can be clearly seen in the diagrams. During the investigation, a simulation tool was used to simulate with an injector. To establish the tolerance and drift-related spread of the injection quantity and the injection timing, setting variables of the parts, e.g. Geometry data, according to the production tolerance and acceptance for coking varies. This results statistically sufficient injector copies (500 pieces), which are used for the correlation study.

Weitere Messungen zeigen einen vernachlässigbar kleinen Einfluss des Düsendurchflusses bzw. Durchflussfehlers auf das Verhalten zwischen t_turn und t_closing (t_active – t_turn). Es wird hierzu auf 9 verwiesen.Further measurements show a negligible influence of the nozzle flow or flow error on the behavior between t _turn and t _closing (t _active - t _turn ). It is on this 9 directed.

9 zeigt in einem Graphen 400, an dessen Abszisse 402 t_turn und an dessen Ordinate 404 t_closing aufgetragen ist, Kennlinien t_turn – t_closing, wobei t_closing = t_active – t_turn, von drei Injektor-Exemplaren unterschiedlicher Durchflussraten. Die Kennlinien treffen im kleinen t_turn-Bereich, d. h. im kleinen Ansteuerbereich, in einem Punkt, was auf einen gemeinsamen Spritzbeginnverzug hinweist. Das bestätigt, dass der Durchflussfehler einen kleinen Einfluss auf den Spritzbeginnverzug hat. 9 shows in a graph 400 , on the abscissa 402 t _turn and its ordinate 404 t _{closing is} plotted, curves t _turn -t _closing , where t _closing = t _active -t _turn , of three injector specimens of different flow rates. The characteristics meet in the small t _turn range, ie in the small control range, in one point, which indicates a common start of injection delay. This confirms that the flow error has a small influence on the start of injection delay.

Das Verfahren wurde in den Figuren insbesondere für die Ausführung beschrieben, bei der der Spritzbeginnverzug aus Nadelumkehrzeitpunkt und Nadelschließzeitpunkt ermittelt bzw. berechnet wird. Grundsätzlich ist das Verfahren zur Bestimmung jeder der drei Größen, nämlich Spritzbeginnverzug, Nadelumkehrzeitpunkt und Nadelschließzeitpunkt, bei Kenntnis der anderen beiden Größen anwendbar.The method has been described in the figures, in particular for the embodiment in which the injection start delay from the needle reversal time and the needle closing time point is calculated. Basically, the method for determining each of the three sizes, namely injection start delay, needle reversal time and needle closing time, with knowledge of the other two sizes applicable.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das Verfahren dazu verwendet, um das Timing der Ansteuerung zu regeln. Hierbei wird die Ansteuerung geändert, bis sich ein gewünschter Nadelumkehrzeitpunkt und ein gewünschter Nadelschließzeitpunkt einstellen, so dass auf einen gewünschten Spritzbeginnverzug geschlossen werden kann. Auch bei dieser Ausführung ist es denkbar, auf zwei der Größen, nämlich Spritzbeginnverzug, Nadelumkehrzeitpunkt und Nadelschließzeitpunkt, durch Änderung der Ansteuerung einzuwirken, da dann davon auszugehen ist, dass auch die dritte der Größen den gewünschten Wert annimmt.In another embodiment, the method is used to control the timing of the drive. In this case, the drive is changed until a desired needle reversal time and a desired needle closing time point are set, so that it is possible to conclude that the desired start of injection is delayed. Also in this embodiment, it is conceivable to act on two of the variables, namely injection start delay, needle reversal time and needle closing time, by changing the control, since then it can be assumed that the third of the sizes also assumes the desired value.

Der Nadelumkehrzeitpunkt ist dabei insbesondere durch Ändern des Endes der Ansteuerung zu beeinflussen. Der Nadelschließzeitpunkt lässt sich durch Ändern des Beginns der Ansteuerung beeinflussen.The needle reversal time is to be influenced in particular by changing the end of the control. The needle closing time can be influenced by changing the start of the activation.

Bei dieser Ausführung ist die Kenntnis der Korrelationsfaktoren F_turn und F_active nicht erforderlich. Deren Ermittlung durch Simulation oder Messung entfällt.In this embodiment, the knowledge of the correlation factors F _turn and F _{active is} not required. Their determination by simulation or measurement is eliminated.

Das vorgestellte Verfahren kann insbesondere bei Injektoren bzw. Kraftstoffeinspritzinjektoren, bei denen Timing-Signale des Nadelumkehrzeitpunkts und Nadelschließzeitpunkts bekannt sind und eine Möglichkeit zur Bestimmung des Spritzbeginnverzugs nicht verfügbar ist, eingesetzt werden.The presented method can be used in particular for injectors or fuel injection injectors in which timing signals of the needle reversal time and needle closing time point are known and a possibility for determining the injection start delay is not available.

Claims

Method for operating an injector ( 10 ) in an injection system of an internal combustion engine, wherein the injector by a stroke of a nozzle needle ( 24 ) causes an injection, wherein the stroke of the nozzle needle ( 24 ) is described by a time course, which in turn by at least three sizes, namely injection start delay ( 70 . 113 ), Needle reversal time ( 72 . 114 ) and needle closing time ( 74 . 116 ), wherein a correlation between the three variables in the operation of the injector ( 10 ) is used.

The method of claim 1, wherein the following equation is used:

ΔSBV = F _turn · Δt _turn + F _tactive · Δt _tactive

where: ΔSBV: start of injection delay deviation, .DELTA.t _turn: needle reversal timing deviation, .DELTA.t _active: needle closing timing deviation, F _turn: correlation factor for needle reversal time point, F _active: correlation factor for needle closing timing.

Method according to Claim 2, in which the correlation factors F _turn ( 310 ) and F _active ( 312 ) can be determined metrologically or by simulations.

Method according to one of claims 1 to 3, which is used to the injection start delay ( 70 . 113 ) based on values for the needle reversal time ( 72 . 114 ) and needle closing time ( 74 . 116 ).

Method according to one of claims 1 to 2, which is used to control the nozzle needle stroke by changing the drive.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein the values for the sizes needle reversal time ( 72 . 114 ) and needle closing time ( 74 . 116 ) by evaluation of a pressure curve in the injector ( 10 ) be determined.

The method of claim 6, wherein the course of the valve chamber pressure is evaluated.

The method of claim 6 or 7, wherein the pressure profile is recorded with a piezoelectric sensor.

Arrangement for operating an injector ( 10 ) in an injection system of an internal combustion engine, wherein the injector ( 10 ) by a stroke of a nozzle needle ( 24 ) causes an injection, wherein the stroke of the nozzle needle ( 24 ) is described by a time course, which in turn by at least three sizes, namely injection start delay ( 70 . 113 ), Needle reversal time ( 72 . 114 ) and needle closing time ( 74 . 116 ), the arrangement being arranged to establish a correlation between the three variables in the operation of the injector ( 10 ) to use.

Arrangement according to claim 9, which is designed as a control unit.