DE102016212537A1

DE102016212537A1 - Prediction method for predicting an angle-dependent pressure profile in a high-pressure rail and driving method for driving an injector

Info

Publication number: DE102016212537A1
Application number: DE102016212537.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kraft; Sebastian Gast; Walter Sassler
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorhersageverfahren zum Vorhersagen eines winkelabhängigen Druckverlaufes (p(°CRK)) eines Hochdruckes (PFU) in einem Hochdruckrail, wobei eine schrittweise Abfolge (A) aller bezüglich einer Winkelposition (°CRK) aufeinanderfolgenden Druckänderungsvorgänge, die eine Druckänderung (Δp) in dem Hochdruckrail bewirken, erstellt wird, dann schrittweise für jeden einzelnen Druckänderungsvorgang eine zu erwartende Druckänderung (Δp) berechnet wird, dann diese berechnete Druckänderung (Δp) zu einem Ausgangsdruck p0 addiert wird und auf diese Weise ein winkelabhängiger Druckverlauf (p(°CRK)) des in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruckes (PFU) erstellt wird. Die Erfindung betrifft weiter ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern eines Injektors, bei dem das Vorhersageverfahren durchgeführt wird.The invention relates to a prediction method for predicting an angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of a high-pressure (PFU) in a high-pressure rail, wherein a stepwise sequence (A) of all pressure change processes which follow one another with respect to an angular position (° CRK) and which comprise a pressure change (Δp). effect in the high-pressure rail, is created, then for each pressure change process an expected pressure change (Δp) is calculated, then this calculated pressure change (Δp) is added to an output pressure p0 and in this way an angle-dependent pressure curve (p (° CRK) ) of the high pressure prevailing in the high pressure rail (PFU) is created. The invention further relates to a driving method for driving an injector, wherein the prediction method is performed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorhersageverfahren zum Vorhersagen eines winkelabhängigen Druckverlaufes eines Hochdruckes in einem Hochdruckrail eines Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors sowie ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern eines Injektors in dem Kraftstoffeinspritzsystem. The invention relates to a prediction method for predicting an angle-dependent pressure curve of a high-pressure in a high-pressure rail of a fuel injection system of an internal combustion engine and a driving method for driving an injector in the fuel injection system.

Heutzutage erfolgt die Kraftstoffzumessung von Kraftstoff zu jeweiligen Brennkammern eines Verbrennungsmotors sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselverbrennungsmotoren fast ausschließlich über Kraftstoffeinspritzsysteme, die als Speichereinspritzsysteme, sogenannte Common-Rail-Systeme, arbeiten. Diese weisen eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein Hochdruckrail als Hochdruckspeicher für mit der Kraftstoffhochdruckpumpe mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff auf. Zusätzlich weisen solche Kraftstoffeinspritzsysteme Injektoren auf und sind insgesamt von einem Motorsteuergerät gesteuert. Im Betrieb dieser Kraftstoffeinspritzsysteme liefert die Kraftstoffhochdruckpumpe mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in das Hochdruckrail. Die Injektoren sind direkt mit diesem Hochdruckrail verbunden, entnehmen den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff aus dem Hochdruckrail, und messen die gewünschte Kraftstoffmenge einem zugeordneten Brennraum des Verbrennungsmotors zu. Dieser Vorgang wird von dem Motorsteuergerät in den einzelnen Lastzuständen geregelt, um eine möglichst ideale Verbrennung in den einzelnen Brennräumen des Verbrennungsmotors zu erreichen. Nowadays, fuel metering of fuel to respective combustion chambers of an internal combustion engine in both gasoline and diesel internal combustion engines occurs almost exclusively via fuel injection systems operating as common rail systems. These have a high-pressure fuel pump and a high-pressure rail as a high-pressure accumulator for high-pressure fuel to the high-pressure fuel pump fuel. In addition, such fuel injection systems have injectors and are controlled in total by an engine control unit. During operation of these fuel injection systems, the high-pressure fuel pump delivers high-pressure fuel into the high-pressure rail. The injectors are directly connected to this high-pressure rail, remove the high-pressure fuel from the high-pressure rail, and measure the desired amount of fuel to an associated combustion chamber of the internal combustion engine. This process is controlled by the engine control unit in the individual load states in order to achieve the most ideal possible combustion in the individual combustion chambers of the internal combustion engine.

Um diese möglichst ideale Verbrennung erreichen zu können, sollte die gewünschte Einspritzmenge des Kraftstoffes von dem jeweiligen Injektor so genau wie möglich dosiert werden. Es ist daher vorteilhaft, wenn für die Zumessung einer gewünschten angeforderten Kraftstoffmenge in den jeweiligen Brennraum der Injektor entsprechend des vorherrschenden Hochdruckes in dem Hochdruckrail angesteuert wird. Ein Ansteuerparametersatz für eine bestimmte gewünschte Einspritzmenge entspricht unter anderem einer gewünschten Öffnungszeit einer Düsennadel des jeweiligen Injektors, und ist direkt von dem Hochdruck abhängig, der in dem Hochdruckrail herrscht. In order to achieve this most ideal combustion, the desired injection quantity of the fuel from the respective injector should be dosed as accurately as possible. It is therefore advantageous if, for the metering of a desired required quantity of fuel into the respective combustion chamber, the injector is driven in accordance with the prevailing high pressure in the high-pressure rail. An activation parameter set for a specific desired injection quantity corresponds inter alia to a desired opening time of a nozzle needle of the respective injector, and is directly dependent on the high pressure prevailing in the high-pressure rail.

Für einen Betrieb des Verbrennungsmotors ist die absolute Zeit bzw. der absolute Kurbelwellendrehwinkel einer Kurbelwelle im Wesentlichen nicht interessant. Viel wichtiger ist es, die Winkelposition der Kurbelwelle in Zusammenhang mit dem Motorkolbenarbeitsspiel der einzelnen Motorkolben zu setzen, die sich in den Brennräumen des Verbrennungsmotors auf- und ab bewegen. Ein vollständiges Motorkolbenarbeitsspiel ist definiert über ein Winkelintervall einer sich drehenden Kurbelwelle, die die einzelnen Motorkolben antreibt. Dabei ist ein vollständiges Motorkolbenarbeitsspiel so zu verstehen, dass jeder der Motorkolben eine vollständige Auf- und Abbewegung durchgeführt hat. Der Referenzpunkt, auf Basis dessen die Winkelposition der Kurbelwelle in Zusammenhang mit dem Motorkolbenarbeitsspiel gesetzt wird, ist dabei der obere Totpunkt des jeweils betrachteten Motorkolbens. For an operation of the internal combustion engine, the absolute time or the absolute crankshaft rotation angle of a crankshaft is essentially not interesting. It is much more important to set the angular position of the crankshaft in connection with the engine piston working cycle of the individual engine pistons, which move up and down in the combustion chambers of the internal combustion engine. A complete engine piston work cycle is defined over an angular interval of a rotating crankshaft that drives the individual engine pistons. Here, a complete engine piston working game is to be understood that each of the engine piston has performed a complete up and down movement. The reference point on the basis of which the angular position of the crankshaft is set in conjunction with the engine piston working cycle is the top dead center of the respectively considered engine piston.

Beispielsweise dreht sich die Kurbelwelle bei einem Viertaktmotor um 720°CRK. Das heißt, für einen Dreizylindermotor (Viertaktmotor), der drei Motorkolben aufweist, ergibt sich somit ein Phasenversatz zwischen den Motorkolben von 240°CRK. For example, in a four-stroke engine, the crankshaft rotates 720 ° CRK. That is, for a three-cylinder (four-cycle) engine having three engine pistons, there is thus a phase shift between the engine pistons of 240 ° CRK.

Der Moment, wann der jeweilige Druckänderungsvorgang stattfindet, kann daher bezüglich des Motorkolbenarbeitsspieles in einer Winkelposition °CRK ausgedrückt werden. The moment when the respective pressure change operation takes place can therefore be expressed in terms of the engine piston working clearance in an angular position ° CRK.

Da die Ansteuerparameter für den jeweiligen Injektor eine gewisse Berechnungsdauer in Anspruch nehmen, hat sich von der Winkelposition, zu der eine bestimmte Kraftstoffmenge für einen Brennraum angefordert wird, bis zu der Winkelposition, zu der die tatsächliche Einspritzung des jeweiligen Injektors stattfindet, das Druckniveau des Hochdruckes in dem Hochdruckrail verändert, da im Betrieb des Verbrennungsmotors beständig Druckänderungsvorgänge durch beispielsweise die Einspritzung der Injektoren, durch die Förderung von Kraftstoff durch die Kraftstoffhochdruckpumpe, durch die Betätigung eines Druckreduzierventils an dem Hochdruckrail bzw. durch Leckagen stattfinden, die dafür sorgen, dass der Hochdruck in dem Hochdruckrail nicht auf einem konstanten Druckniveau verbleibt. Die Berechnungsdauer der Ansteuerparameter für den jeweiligen Injektor kann insbesondere dann einen längeren Zeitraum, d.h. ein größeres Winkelpositionsintervall, in Anspruch nehmen, wenn ein ganzer Parametersatz für Mehrfacheinspritzungen innerhalb eines Motorkolbenarbeitsspieles der Motorkolben des Verbrennungsmotors berechnet wird, und die aufeinanderfolgenden Einspritzungen der verschiedenen Injektoren selbst das Druckniveau des Hochdruckes beeinflussen. Since the drive parameters for the respective injector take some time to calculate, the pressure level of the high pressure has changed from the angular position at which a certain amount of fuel is requested for a combustion chamber to the angular position at which the actual injection of the respective injector takes place changed in the high-pressure rail, since during operation of the internal combustion engine constantly pressure change operations take place, for example, the injection of the injectors, by the promotion of fuel through the high-pressure fuel pump, by the operation of a pressure reducing valve on the high-pressure rail or by leaks that ensure that the high pressure in the high pressure rail does not remain at a constant pressure level. The calculation duration of the drive parameters for the respective injector can then be extended over a longer period, i. a larger angular position interval, when calculating a whole set of parameters for multiple injections within an engine piston working cycle of the engine pistons of the internal combustion engine, and the successive injections of the various injectors themselves affect the pressure level of the high pressure.

Bisher war es bekannt, ein mittleres Druckniveau für alle Einspritzungen aller Injektoren innerhalb eines Motorkolbenarbeitsspieles vorherzusagen. Auf Basis dieses mittleren Druckniveaus wurde dann die Berechnung der einzelnen Ansteuerparameter für die einzelnen Injektoren durchgeführt. Die Heranziehung eines einzigen mittleren Druckniveaus für ein vollständiges Motorkolbenarbeitsspiel führt jedoch dazu, dass die nötige Einspritzdauer einer bestimmten Einspritzung des jeweiligen Injektors zum Einspritzen der gewünschten Kraftstoffmenge nicht exakt berechnet werden kann. Heretofore, it has been known to predict a mean pressure level for all injections of all injectors within one engine piston work cycle. On the basis of this mean pressure level, the calculation of the individual control parameters for the individual injectors was then carried out. However, the use of a single average pressure level for a complete engine piston work cycle results in that the required injection duration of a particular injection of the respective injector for injecting the desired amount of fuel can not be accurately calculated.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein in dem Hochdruckrail vorherrschender Hochdruck zu der Winkelposition, zu der eine Einspritzung eines Injektors stattfindet, genauer vorhergesagt werden kann. The object of the invention is therefore to propose an improved method with which a high pressure prevailing in the high pressure rail to the angular position at which an injection of an injector takes place, can be predicted more accurately.

Diese Aufgabe wird mit einem Vorhersageverfahren mit der Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved by a prediction method with the feature combination of claim 1.

Ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern eines Injektors, das auf diesem Vorhersageverfahren beruht, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches. A driving method for driving an injector based on this prediction method is the subject of the independent claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein Vorhersageverfahren zum Vorhersagen eines winkelabhängigen Druckverlaufes eines Hochdruckes in einem Hochdruckrail weist die folgenden Schritte auf:

– Erstellen wenigstens einer schrittweisen Abfolge aller bezüglich einer Winkelposition aufeinanderfolgenden Druckänderungsvorgänge, die eine Druckänderung eines in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruckes bewirken;
– schrittweise aufeinanderfolgende Berechnungen einer durch einen jeweils einzeln betrachteten Druckänderungsvorgang zu erwartenden Druckänderung des Hochdruckes in dem Hochdruckrail für jeden Druckänderungsvorgang;
– Zuordnung der jeweils berechneten Druckänderung zu einer Winkelposition, zu der der zugehörige Druckänderungsvorgang stattfindet;
– Addition der jeweils berechneten Druckänderung zu einem bezüglich der Winkelposition vor dem Druckänderungsvorgang in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruck zum Ermitteln eines resultierenden Hochdruckes in dem Hochdruckrail;
– Erstellen eines winkelabhängigen Druckverlaufes des Hochdruckes in dem Hochdruckrail durch Auftragung aller berechneten aufeinanderfolgenden resultierenden Hochdrücke gegen die Winkelposition.

A prediction method for predicting an angle-dependent pressure profile of a high pressure in a high-pressure rail comprises the following steps:

- establishing at least one step-by-step sequence of all angular position successive pressure change operations causing a change in pressure of a high pressure prevailing in the high pressure rail;
Stepwise successive calculations of a change in pressure of the high pressure in the high pressure rail to be expected by a pressure change operation considered individually for each pressure change operation;
- Assignment of each calculated pressure change to an angular position to which the associated pressure change process takes place;
- Adding each calculated pressure change to a prevailing with respect to the angular position before the pressure change operation in the high-pressure rail high pressure for determining a high pressure in the high-pressure rail;
- Creating an angle-dependent pressure curve of the high pressure in the high pressure rail by plotting all calculated successive resulting high pressures against the angular position.

Unter Druckänderungsvorgang sollen dabei sämtliche Ereignisse während des Betriebes eines Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors verstanden werden, die einen Einfluss auf einen in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruck haben. Under pressure change process is to be understood all events during operation of a fuel injection system of an internal combustion engine, which have an influence on a prevailing in the high pressure rail high pressure.

Dabei kann ein Druckänderungsvorgang beispielsweise eine Einspritzung wenigstens einem dem Hochdruckrail nachgeschalteten Injektors sein. Durch die Einspritzung eines solchen Injektors wird dem Hochdruckrail Kraftstoff entnommen, wodurch das Druckniveau des Hochdruckes in dem Hochdruckrail abgesenkt wird. In this case, a pressure change process may be, for example, an injection of at least one injector downstream of the high-pressure rail. By injecting such an injector, fuel is taken from the high-pressure rail, whereby the pressure level of the high-pressure is lowered in the high-pressure rail.

Ein weiteres Beispiel für einen Druckänderungsvorgang ist eine Förderung von Kraftstoff einer dem Hochdruckrail vorgeschalteten Kraftstoffpumpe. Dies führt normalerweise zu einer Erhöhung des Druckniveaus des Hochdruckes in dem Hochdruckrail. Another example of a pressure change process is a delivery of fuel to a high pressure rail upstream fuel pump. This normally results in an increase in the pressure level of the high pressure in the high pressure rail.

Ein weiterer möglicher Druckänderungsvorgang kann die Betätigung eines an dem Hochdruckrail angeordneten Druckreduzierventils sein, das gezielt betätigt wird, um das Druckniveau des Hochdruckes in dem Hochdruckrail abzusenken. Another possible pressure change operation may be the actuation of a pressure reducing valve disposed on the high pressure rail, which is selectively actuated to lower the pressure level of the high pressure in the high pressure rail.

Zusätzlich können die dem Hochdruckrail nachgeschalteten Injektoren auch eine Dauerleckage bzw. in dem Moment, in dem sie betätigt werden, eine Schaltleckage aufweisen, wodurch ebenfalls das Druckniveau des Hochdruckes in dem Hochdruckrail beeinflusst wird. In addition, the injectors downstream of the high-pressure rail can also have a permanent leakage or, at the moment in which they are actuated, a switching leak, which likewise influences the pressure level of the high-pressure in the high-pressure rail.

Die beschriebenen Möglichkeiten von Druckänderungsvorgängen stellen keine abschließende Aufzählung dar. In dem Vorhersageverfahren sollen sämtliche Druckänderungsvorgänge berücksichtigt werden, die in irgendeiner Form einen Einfluss auf das Druckniveau des Hochdruckes in dem Hochdruckrail haben. The described possibilities of pressure change operations are not exhaustive enumeration. In the prediction method, all pressure change processes are to be taken into account, which in some way have an influence on the pressure level of the high pressure in the high pressure rail.

Dazu werden in dem Vorhersageverfahren zunächst sämtliche auftretenden Druckänderungsvorgänge bezüglich der Winkelposition nacheinander berücksichtigt. Zunächst wird deshalb eine Abfolge erstellt, die sämtliche Druckänderungsvorgänge, die bezüglich der Winkelposition nacheinander auftreten, darstellt. Dann wird für jeden einzelnen Druckänderungsvorgang die Druckänderung des Hochdruckes berechnet, die durch diesen Druckänderungsvorgang bewirkt wird. Um genau bestimmen zu können, wann diese Druckänderung vorliegt, wird dann diese Druckänderung der Winkelposition zugeordnet, an der der Druckänderungsvorgang selbst stattfindet. Bereits vor dem stattfindenden Druckänderungsvorgang herrscht in dem Hochdruckrail ein bestimmter Hochdruck vor. Um einen winkelabhängigen Druckverlauf erstellen zu können, wird daher jede einzelne Druckänderung zu dem Hochdruck dazu addiert, der vor dem Druckänderungsvorgang in dem Hochdruckrail geherrscht hat. For this purpose, all occurring pressure change processes with respect to the angular position are taken into account one after the other in the prediction method. First of all, therefore, a sequence is created that represents all the pressure change operations that occur consecutively with respect to the angular position. Then, for each individual pressure change operation, the pressure change of the high pressure caused by this pressure change operation is calculated. In order to determine exactly when this pressure change is present, then this pressure change is assigned to the angular position at which the pressure change process itself takes place. Even before the pressure change process takes place, a certain high pressure prevails in the high-pressure rail. In order to be able to create an angle-dependent pressure curve, therefore, each individual pressure change is added to the high pressure that prevailed before the pressure change process in the high-pressure rail.

Durch das Vorhersageverfahren ergibt sich eine Druckkurve, anhand derer vorhergesagt werden kann, zu welcher Winkelposition welcher Hochdruck in dem Hochdruckrail vorherrscht. The prediction method results in a pressure curve, by means of which it can be predicted to which angular position the high pressure prevails in the high-pressure rail.

Mit dem Vorhersageverfahren werden alle Druckänderungsvorgänge (beispielsweise Kraftstofffördermengen der Kraftstoffhochdruckpumpe, Kraftstoffmengenreduzierungen eines Druckreduzierventils, Einspritzungen der einzelnen Injektoren) berücksichtigt, die für Kraftstoffmengenänderungen in dem Hochdruckvolumen in dem Hochdruckrail aufeinanderfolgender Motorkolbenarbeitsspiele anstehen, das heißt, die den Hochdruck in dem Hochdruckrail beeinflussen. Auf Basis dessen kann ein winkelabhängiger Druckverlauf des Hochdruckes in dem Hochdruckrail berechnet werden. Gemäß diesem Druckverlauf kann dann für jeden Injektor zu einer gewünschten Winkelposition, zu der die Einspritzung stattfindet, der genaue Hochdruck in dem Hochdruckrail vorhergesagt werden. With the prediction method, all pressure change processes (for example, fuel delivery rates of the high-pressure fuel pump, Fuel quantity reductions of a pressure reducing valve, injections of the individual injectors) that are pending for fuel quantity changes in the high pressure volume in the high pressure rail of successive engine piston working cycles, that is, affecting the high pressure in the high pressure rail. On the basis of this, an angle-dependent pressure curve of the high pressure in the high-pressure rail can be calculated. According to this pressure curve, for each injector to a desired angular position at which the injection takes place, the exact high pressure in the high pressure rail can be predicted.

Damit ermöglicht dieses Vorhersageverfahren eine deutlich genauere Einspritzung in die Brennräume des Verbrennungsmotors als bisher, wo lediglich ein mittleres Druckniveau innerhalb eines Motorkolbenarbeitsspieles angenommen worden ist. Thus, this prediction method allows a much more accurate injection into the combustion chambers of the internal combustion engine than heretofore, where only an average pressure level within an engine piston working cycle has been assumed.

Vorzugsweise wird ein Motorkolbenarbeitsspiel eines Verbrennungsmotors abhängig von einer Anzahl n an Motorkolben des Verbrennungsmotors in n bezüglich der Winkelposition aufeinanderfolgenden Segmente unterteilt, wobei für jedes der n Segmente eine eigene schrittweise Abfolge der in dem jeweiligen n-ten Segment stattfindenden bezüglich der Winkelposition aufeinanderfolgenden Druckänderungsvorgänge und ein eigener winkelabhängiger Druckverlauf des Hochdruckes in dem Hochdruckrail erstellt wird. Preferably, an engine piston working cycle of an internal combustion engine is subdivided according to a number n of engine pistons of the internal combustion engine in n with respect to the angular position successive segments, for each of the n segments a separate stepwise sequence taking place in the respective n-th segment with respect to the angular position successive pressure change operations and own angle-dependent pressure curve of the high pressure is created in the high pressure rail.

Bei einem Dreizylindermotor wird dabei beispielsweise das Motorkolbenarbeitsspiel in drei bezüglich der Winkelposition gleich große Segmente, das heißt von jeweils 240°CRK, unterteilt, die vorzugsweise so ausgebildet sind, dass der obere Totpunkt des jeweiligen Motorkolbens im Wesentlichen mittig in dem zugehörigen n-ten Segment angeordnet ist. Jedes n-te Segment entspricht daher einem Arbeitsspiel eines einzelnen Motorkolbens des Verbrennungsmotors. Innerhalb dieses einzelnen Arbeitsspieles eines einzelnen Motorkolbens treten unterschiedliche Druckänderungsvorgänge auf, die jeweils den Hochdruck in dem Hochdruckrail beeinflussen. Diese Druckänderungsvorgänge sind zumeist ineinander verschachtelt, das heißt sie überschneiden sich teilweise. Wird das gesamte vollständige Motorkolbenarbeitsspiel in einzelne Segmente unterteilt, kann die Berechnungsdauer für die einzelnen n Segmente vorteilhaft schneller vonstattengehen, und eine Ansteuerung der Injektoren schneller korrekt bewirkt werden, als wenn sämtliche Druckänderungsvorgänge eines vollständigen Motorkolbenarbeitsspiels zunächst berücksichtigt und dann berechnet werden. In the case of a three-cylinder engine, for example, the engine piston working clearance is divided into three segments of equal size, that is to say of 240 ° CRK each, which are preferably designed so that the top dead center of the respective engine piston is substantially centered in the associated nth segment is arranged. Each n-th segment therefore corresponds to a working cycle of a single engine piston of the internal combustion engine. Within this single cycle of a single engine piston different pressure change processes occur, each affecting the high pressure in the high-pressure rail. These pressure change processes are usually interlaced, that is, they overlap partially. Advantageously, if the entire complete engine piston work cycle is divided into individual segments, the calculation time for the individual n segments may be faster and actuation of the injectors effected more correctly than if all pressure change operations of a complete engine piston work cycle are initially considered and then calculated.

Vorteilhaft wird eine durch einen Druckänderungsvorgang bewirkte Druckänderung berechnet, indem dem einzelnen jeweils betrachteten Druckänderungsvorgang ein individuelles Verhältnis ΔQ/°CRK zugeordnet wird. Es ist beispielsweise bekannt, welche Kraftstoffmenge ΔQ aus dem Hochdruckrail entnommen wird, wenn ein einzelner Injektor einen Einspritzvorgang durchführt. Es ist weiter auch bekannt, zu welcher Winkelposition °CRK genau diese Kraftstoffmenge ΔQ aus dem Hochdruckrail entnommen wird. Dies gilt ebenso für die anderen genannten Druckänderungsvorgänge wie beispielsweise die Förderung der Kraftstoffhochdruckpumpe, die Betätigung des Druckreduzierventils oder die genannten Leckagen der Injektoren. Advantageously, a change in pressure caused by a pressure change process is calculated by assigning to the individual respectively considered pressure change process an individual ratio ΔQ / ° CRK. For example, it is known which fuel quantity ΔQ is taken from the high-pressure rail when a single injector carries out an injection process. It is also known to which angular position ° CRK exactly this fuel quantity .DELTA.Q is taken from the high-pressure rail. This also applies to the other mentioned pressure change processes such as the promotion of the high-pressure fuel pump, the operation of the pressure reducing valve or the said leaks of the injectors.

Daher ist es möglich, jedem einzelnen Druckänderungsvorgang auch ein individuelles Verhältnis der entnommenen Kraftstoffmenge ΔQ zu der jeweiligen Winkelposition °CRK der Kurbelwellendrehung zuzuordnen. Nach dieser Zuordnung kann dann eine individuelle Kraftstoffmengenänderung ΔQ in dem Hochdruckrail berechnet werden, da bekannt ist, wie lange der Druckänderungsvorgang dauert, das heißt welchem Winkelabstand Δ°CRK der Druckänderungsvorgang entspricht. Durch Multiplikation des individuellen Verhältnisses ΔQ/°CRK des jeweils betrachteten Druckänderungsvorgangs mit dem Winkelabstand Δ°CRK dieses individuellen Druckänderungsvorganges erhält man die für den Druckänderungsvorgang individuelle Kraftstoffmengenänderung ΔQ in dem Hochdruckrail. It is therefore possible to associate each individual pressure change process with an individual ratio of the amount of fuel removed .DELTA.Q to the respective angular position .DELTA.CRK of the crankshaft rotation. After this assignment, an individual fuel quantity change ΔQ in the high-pressure rail can then be calculated since it is known how long the pressure change process lasts, that is to say at which angular distance Δφ CRK the pressure change process corresponds. By multiplying the individual ratio ΔQ / ° CRK of the pressure change process under consideration with the angular distance Δ ° CRK of this individual pressure change process, the individual fuel quantity change ΔQ in the high-pressure rail is obtained for the pressure change process.

Danach kann mithilfe der Formel Δp = (E/V)·ΔQ die Druckänderung Δp berechnet werden, die durch den individuellen Druckänderungsvorgang in dem Hochdruckrail zu erwarten ist. E entspricht dabei dem E-Modul, das heißt dem Kompressibilitätsmodul des Kraftstoffes, und V ist das Volumen des Hochdruckrails. Thereafter, by using the formula Δp = (E / V) · ΔQ, the pressure change Δp to be expected by the individual pressure change operation in the high-pressure rail can be calculated. E corresponds to the modulus of elasticity, that is to say the compressibility modulus of the fuel, and V is the volume of the high-pressure rail.

Auf Basis der genannten Berechnungsmethode ist es daher möglich, alle berücksichtigten Druckänderungsvorgänge gemäß des Zusammenhanges Δp = (E/V)·ΔQ in einen Druckverlauf des in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruckes umzurechnen. On the basis of the aforementioned calculation method, it is therefore possible to convert all the pressure change processes considered according to the relationship Δp = (E / V) .DELTA.Q into a pressure curve of the high pressure prevailing in the high pressure rail.

Das Besondere an dem oben beschrieben Vorhersageverfahren liegt im Aufbau des Vorhersageverfahrens, wobei zunächst sämtliche auftretenden ineinander verschachtelten Druckänderungsvorgänge erfasst werden (zum Beispiel Überschneidungen von Pumpenförderevents und Einspritzevents) und dann diese verschachtelten Druckänderungsvorgänge, die aus unterschiedlichen Aggregaten angefordert werden, schrittweise aufeinanderfolgend abgearbeitet werden. Dadurch ist eine Berechnung bzw. eine Vorhersage des zu jeder Winkelposition °CRK in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruckes möglich. The special feature of the prediction method described above lies in the design of the prediction method, wherein first all occurring interleaved pressure change processes are detected (for example, overlaps of pump delivery events and injection events) and then these interleaved pressure change processes, which are requested from different aggregates, are processed successively step by step. This makes it possible to calculate or predict the high pressure prevailing for each angular position ° CRK in the high-pressure rail.

Vorteile ergeben sich hier insbesondere bei Mehrfacheinspritzungen, da bei jeder Einspritzung das Druckniveau des Hochdruckes in dem Hochdruckrail verändert und somit jede darauffolgende Einspritzung beeinflusst wird. Zum anderen ergeben sich auch Vorteile bei asynchronen Antriebsverhältnissen zwischen Kurbelwelle und Kraftstoffhochdruckpumpe. Bei einer zu der Kurbellwelle nicht synchron laufenden Kraftstoffhochdruckpumpe findet die Pumpenförderung nämlich mal vor, mal gleichzeitig zu oder mal nach einer bestimmten Einspritzung statt, wodurch sich bei großen Fördermengen der Kraftstoffhochdruckpumpe erhebliche Druckdifferenzen ergeben können. Auch diese können durch das Vorhersageverfahren nun berücksichtigt werden. Advantages result here in particular with multiple injections, since with each injection the pressure level of the high pressure changes in the high pressure rail and thus each subsequent injection is influenced. On the other hand, there are also advantages in asynchronous drive ratios between crankshaft and high-pressure fuel pump. In a to the crankshaft not synchronously running high-pressure fuel pump namely pumping takes place before, sometimes at the same time or times after a certain injection instead, which can result in large flow rates of the high-pressure fuel pump considerable pressure differences. These can now also be taken into account by the prediction method.

Vorzugsweise wird vor der schrittweise aufeinanderfolgenden Berechnung zum Erstellen des winkelabhängigen Druckverlaufes in dem Hochdruckrail ein in dem Hochdruckrail herrschender Ausgangsdruck ermittelt, insbesondere durch Messung mithilfe eines an dem Hochdruckrail angeordneten Hochdrucksensors. Durch Messung eines solchen Ausgangsdruckes ist es möglich, eine Kalibration des herrschenden Hochdruckes durchzuführen, auf dessen Basis dann die Vorhersage gestartet werden kann. Preferably, prior to the step-by-step calculation for establishing the angle-dependent pressure curve in the high-pressure rail, a starting pressure prevailing in the high-pressure rail is determined, in particular by measurement using a high-pressure sensor arranged on the high-pressure rail. By measuring such an output pressure, it is possible to carry out a calibration of the prevailing high pressure, on the basis of which the prediction can then be started.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird der Ausgangsdruck in einem Winkelintervall ermittelt, in dem kein Druckänderungsvorgang stattfindet und somit der Hochdruck in dem Hochdruckrail konstant ist. Dadurch kann ein besonders zuverlässiger Referenzwert für den Ausgangsdruck ermittelt werden, da während eines Druckänderungsvorgangs beispielsweise eine steile Druckflanke in dem Druckniveau des Hochdruckes in dem Hochdruckrail entstehen, und wegen Verzögerung in der Signalkette zu einem fehlerhaften Wert des Ausgangsdruckes führen könnte. In an advantageous embodiment of the output pressure is determined in an angular interval in which no pressure change process takes place and thus the high pressure in the high pressure rail is constant. Thereby, a particularly reliable reference value for the output pressure can be determined, since during a pressure change process, for example, a steep pressure flank in the pressure level of the high pressure in the high-pressure rail arise, and could lead to a faulty value of the output pressure due to delay in the signal chain.

Vorzugsweise wird der Ausgangsdruck für die Erstellung des winkelabhängigen Druckverlaufes eines n-ten Segmentes in einem dem n-ten Segment bezüglich der Winkelposition vorangehenden Segment ermittelt. Preferably, the output pressure for the generation of the angle-dependent pressure curve of an n-th segment is determined in a segment preceding the n-th segment with respect to the angular position.

Weiter vorteilhaft wird die schrittweise Berechnung für die Erstellung des winkelabhängigen Druckverlaufes eines n-ten Segmentes in einem dem n-ten Segment bezüglich der Winkelposition vorangehenden Segment begonnen, insbesondere unmittelbar nach Ermittlung des Ausgangsdruckes. Further advantageously, the step-by-step calculation for the generation of the angle-dependent pressure curve of an nth segment in a segment preceding the nth segment with respect to the angular position is started, in particular immediately after determining the output pressure.

Insgesamt wird daher der Druckverlauf des Hochdruckes in dem Hochdruckrail für ein n-tes betrachtetes Segment bereits ermittelt, bevor dieses n-te Segment durchlaufen wird, sodass eine rechtzeitige Ansteuerung eines Injektors möglich ist. Overall, therefore, the pressure curve of the high pressure in the high-pressure rail is already determined for an n-th segment before it passes through this n-th segment, so that a timely control of an injector is possible.

Insgesamt ist die Funktionsweise des Vorhersageverfahrens wie folgt:
Zuerst wird aus jedem einzelnen Druckänderungsvorgang, das heißt einer Einspritzung, einer Pumpenförderung, einer Druckreduzierung, etc., ein Mengen-zu-°CRK-Verhältnis (ΔQ/°CRK) gebildet. Neben der Einspritzmenge können Injektoren eine Schaltleckage oder eine Dauerleckage aufweisen, die ebenfalls in einem solchen Mengen-zu-°CRK-Verhältnis erfasst werden können. Overall, the operation of the prediction method is as follows:
First, from each individual pressure change operation, that is, an injection, a pump delivery, a pressure reduction, etc., a quantity-to-CRK ratio (ΔQ / ° CRK) is formed. In addition to the injection quantity injectors can have a switching leakage or a permanent leakage, which can also be detected in such a quantity-to-CRK ratio.

Vor jedem n-ten Segment gibt es nun einen kalibrativen Winkelabstand Δ°CRK, in dem man das Hochdrucksignal über einen Hochdrucksensor bis zu einem Beginn eines n-ten Segmentes überwachen kann. In diesem kalibrativen Winkelabstand Δ°CRK wird solange ein Referenzwert (herrschender Hochdruck und Positiongrad °CRK) als Ausgangsdruck abgespeichert wie der Hochdruck in dem Hochdruckrail konstant ist, das heißt keine Einspritzung, keine Pumpenförderung und keine Druckreduzierung aktiv ist. Von der letzten gefundenen Referenz (Position) vor dem n-ten Segment an beginnt dann die Vorhersage des Druckverlaufes in dem Hochdruckrail für zwei oder mehr nachfolgende Segmente. Eine Vorhersage für mindestens zwei Segmente ist deshalb vorteilhaft, da bei höheren Drehzahlen der Kurbelwelle wegen der kürzeren Zeiten, die ein einzelnes n-tes Segment dauert, die Berechnungszeit der Parameter für die Ansteuerung eines Injektors die Dauer eines vollen Segmentes übersteigen kann. Before each nth segment, there is now a calibrated angular distance Δ ° CRK in which the high pressure signal can be monitored via a high pressure sensor up to the beginning of an nth segment. In this calibrative angular distance ΔCK CRK as long as a reference value (prevailing high pressure and position degree ° CRK) is stored as output pressure as the high pressure in the high pressure rail is constant, that is no injection, no pump delivery and no pressure reduction is active. From the last found reference (position) before the nth segment on, the prediction of the pressure curve in the high-pressure rail starts for two or more subsequent segments. A prediction for at least two segments is advantageous because at higher crankshaft speeds because of the shorter times taken by a single nth segment, the computation time of the parameters for driving an injector may exceed the duration of a full segment.

Ab dem Referenzwert, das heißt dem Ausgangsdruck, geht man Schritt für Schritt auf der schrittweisen Abfolge der Druckänderungsvorgänge entlang. Die Abfolge enthält dabei alle Start- und Endzeitpunkte in °CRK jedes Druckänderungsvorganges, das heißt einer Einspritzung, einer Pumpenförderung und/oder einer Druckreduzierung der Reihenfolge nach sortiert und mit der Information versehen, welcher Druckänderungsvorgang gerade startet oder endet. Von allen Druckänderungsvorgängen, bei denen im jeweiligen Schritt die Information „gestartet“ (das heißt aktiv) vorliegt, werden die ΔQ/°CRK-Verhältnisse addiert, sodass sich letztlich für jeden einzelnen Schritt ein resultierendes ΔQ/°CRK-Verhältnis ergibt. Das Vorhersageverfahren macht die Vorhersage verschachtelter Abfolgen möglich. Der Winkelabstand Δ°CRK jedes einzelnen Schrittes wird anschließend mit dem resultierenden ΔQ/°CRK-Verhältnis in eine Mengenänderung ΔQ überführt. Die Mengenänderung ΔQ wird dann gemäß des Zusammenhanges Δp = (E/V)·ΔQ in einen Δp-Wert umgerechnet. Zum Schluss werden die sich ergebenden Druckwerte jedes Schrittes aneinandergereiht, sodass ein Druckverlauf des Hochdruckes in dem Hochdruckrail resultiert. From the reference value, that is, the outlet pressure, one goes step by step on the stepwise sequence of the pressure change operations. The sequence contains all start and end times in ° CRK each pressure change process, that is, an injection, a pump promotion and / or a pressure reduction sorted in order and provided with the information which pressure change process just starts or ends. Of all the pressure change processes in which the information is "started" (ie active) in the respective step, the ΔQ / ° CRK ratios are added together so that ultimately a resulting ΔQ / ° CRK ratio results for each individual step. The prediction method makes it possible to predict nested sequences. The angular distance Δ ° CRK of each individual step is then converted into a quantity change ΔQ with the resulting ΔQ / ° CRK ratio. The quantity change ΔQ is then converted into a Δp value according to the relationship Δp = (E / V) · ΔQ. Finally, the resulting pressure values of each step are aligned so that a pressure curve of the high pressure results in the high pressure rail.

Da zu jedem Druckänderungsvorgang auch bekannt ist, zu welchem Segment, das heißt zu welchem Injektor, der Druckänderungsvorgang eigentlich gehört, ist es auch möglich, eine beispielsweise entsprechende späte Nacheinspritzung oder frühe Voreinspritzung, die in einem dem n-ten Segment benachbarten Segment stattfindet, richtig zuzuordnen. Since it is also known for each pressure change process to which segment, that is to say Whichever injector actually belongs to the pressure change process, it is also possible to correctly allocate, for example, a corresponding late post-injection or early pilot injection, which takes place in a segment adjacent to the n-th segment.

Bei einem Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern eines Injektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors werden die folgenden Schritte durchgeführt:

– Bereitstellen eines Kennfeldes, das einem in einem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruck (PFU) und einer durch den Injektor einzuspritzenden Kraftstoffmenge (ΔQ_soll) Öffnungsparameter des Injektors zuordnet;
– Bestimmen einer bei einem Einspritzvorgang des Injektors einzuspritzenden Kraftstoffmenge (ΔQ_soll);
– Durchführen eines Vorhersageverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Vorhersagen eines winkelabhängigen Druckverlaufes (p(°CRK)) eines Hochdruckes (PFU) in einem Hochdruckrail des Verbrennungsmotors;
– Auslesen eines in dem Hochdruckrail zu einer bei der Einspritzung vorliegenden Winkelposition (°CRK) vorherrschenden Hochdruckes (PFU) aus dem vorhergesagten Druckverlauf (p(°CRK));
– Auslesen der Öffnungsparameter des Injektors aus dem Kennfeld, die benötigt werden, um die einzuspritzende Kraftstoffmenge (ΔQ_soll) zu erreichen, auf Basis des vorhergesagten Hochdruckes (PFU);
– Öffnen des Injektors mit den ausgelesenen Öffnungsparametern.

In a driving method for driving an injector in a fuel injection system of an internal combustion engine, the following steps are performed:

- Providing a map that assigns a prevailing in a high pressure rail high pressure (PFU) and an injectable through the injector amount of fuel (.DELTA.Q _soll ) opening parameters of the injector;
Determining an amount of fuel (ΔQ _soll ) _{to be} injected during an injection process of the injector;
- Performing a prediction method according to one of claims 1 to 8 for predicting an angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of a high pressure (PFU) in a high-pressure rail of the internal combustion engine;
Reading out a high pressure (PFU) prevailing in the high pressure rail to an angular position (° CRK) present during the injection from the predicted pressure curve (p (° CRK));
- Reading the opening parameters of the injector from the map, which are needed to reach the amount of fuel to be injected (ΔQ _soll ), based on the predicted high pressure (PFU);
- Opening the injector with the read-out opening parameters.

Jeder Injektor bekommt daher für alle Einspritzungen, die er ausführen soll, das heißt unabhängig, ob sie im Folgesegment oder im übernächsten Segment liegen, den vorhergesagten Hochdruck im Hochdruckrail übermittelt, auf dessen Basis die jeweiligen Ansteuerparameter dann korrekt berechnet werden können. Each injector therefore receives the predicted high pressure in the high-pressure rail for all injections that it is to carry out, that is to say independently whether they are in the following segment or in the next-but-one segment, on the basis of which the respective control parameters can then be calculated correctly.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: An advantageous embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine schematische Darstellung von Diagrammen a)–d), die ein asynchrones Antriebsverhältnis zwischen Motorkolben und einer Kraftstoffhochdruckpumpe über ein Motorkolbenarbeitsspiel sowie Druckänderungsvorgänge des Hochdruckes in einem Hochdruckrail und einen resultierenden Druckverlauf des Hochdruckes darstellen; 1 a schematic representation of diagrams a) -d), representing an asynchronous drive ratio between the engine piston and a high-pressure fuel pump via an engine piston working clearance and pressure change operations of the high pressure in a high-pressure rail and a resulting pressure curve of the high pressure;

2 eine schematische Darstellung von Schritten eines Vorhersageverfahrens, mit dem ein winkelabhängiger Druckverlauf eines Hochdruckes in einem Hochdruckrail vorhergesagt werden kann; und 2 a schematic representation of steps of a prediction method, with which an angle-dependent pressure curve of a high pressure in a high pressure rail can be predicted; and

3 eine schematische Darstellung von Schritten eines Ansteuerverfahrens zum Ansteuern eines Injektors, der einen Kraftstoff aus dem Hochdruckrail entnimmt. 3 a schematic representation of steps of a driving method for driving an injector, which takes a fuel from the high-pressure rail.

1 zeigt in Diagramm a) eine schematische Darstellung eines einzigen vollständigen Motorkolbenarbeitsspiels für einen Dreizylindermotor mit drei Motorkolben, wobei ein Hub H_mk jedes der drei Motorkolben über die Winkelposition °CRK dargestellt ist. Im Diagramm b) ist schematisch ein Pumpenhub Hp einer Kraftstoffhochdruckpumpe HPP zu den gleichen Winkelpositionen °CRK dargestellt. Diagramm c) zeigt unterschiedliche Druckänderungsvorgänge, wie beispielsweise Einspritzungen von Injektoren und die Förderung der Kraftstoffhochdruckpumpe HPP, ebenfalls zu den gleichen Winkelpositionen °CRK. Im Diagramm d) ist ein durch die unterschiedlichen Druckänderungsvorgänge resultierender winkelabhängiger Druckverlauf p(°CRK) eines in einem Hochdruckrail herrschenden Hochdruckes PFU dargestellt. 1 shows in diagram a) a schematic representation of a single complete engine piston working cycle for a three-cylinder engine with three engine pistons, wherein a stroke H _{mk of} each of the three engine pistons via the angular position ° CRK is shown. Diagram b) schematically shows a pump stroke Hp of a high-pressure fuel pump HPP at the same angular positions ° CRK. Diagram c) shows different pressure change processes, such as injection of injectors and the promotion of the high-pressure fuel pump HPP, also at the same angular positions ° CRK. Diagram d) shows an angle-dependent pressure curve p (° CRK) resulting from the different pressure change processes of a high-pressure PFU prevailing in a high-pressure rail.

Insgesamt ist ein einziges vollständiges Motorkolbenarbeitsspiel des Dreizylindermotors über eine Winkelposition °CRK über 720°CRK dargestellt. Das Motorkolbenarbeitsspiel ist dabei entsprechend der drei Motorkolben in drei gleich große Segmente von jeweils 240°CRK unterteilt. Während eines vollständigen Motorkolbenarbeitsspiels, das heißt während zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, führt entsprechend jeder Motorkolben eine vollständige Auf- und Abbewegung durch. Dies ist in Diagramm a) durch den jeweiligen sogenannten oberen Totpunkt TDC des jeweiligen Motorkolbens gekennzeichnet. Die drei Motorkolben arbeiten dabei nicht gleichzeitig, sondern bezüglich der Winkelposition °CRK nacheinander, wie ebenfalls aus Diagramm a) hervorgeht. Overall, a single complete engine piston working cycle of the three-cylinder engine is shown via an angular position ° CRK over 720 ° CRK. The engine piston work cycle is divided according to the three engine pistons into three equal segments of each 240 ° CRK. During a complete engine piston working cycle, that is, during two revolutions of the crankshaft, correspondingly each engine piston performs a complete up and down movement. This is indicated in diagram a) by the respective so-called top dead center TDC of the respective engine piston. The three engine pistons do not work simultaneously, but with respect to the angular position ° CRK successively, as also shown in diagram a).

Wie weiter aus den Diagrammen hervorgeht, arbeitet die Kraftstoffhochdruckpumpe HPP nicht synchron zur Kurbelwelle, da der jeweilige obere Totpunkt EOD eines Pumpenkolbens der Kraftstoffhochdruckpumpe HPP, der mit einem Förderungsende (end of delivery) zusammenfällt, nicht mit den einzelnen oberen Totpunkten TDC der einzelnen Motorkolben zusammenfällt. As further shown in the diagrams, the high-pressure fuel pump HPP does not operate synchronously with the crankshaft, since the respective top dead center EOD a pump piston of the high-pressure fuel pump HPP, which coincides with an end of delivery, does not coincide with the individual top dead center TDC of the individual engine pistons ,

Die Diagramme a) und b) veranschaulichen daher ein asynchrones Antriebsverhältnis zwischen dem Verbrennungsmotor, d.h. der Kurbelwelle, und der Kraftstoffhochdruckpumpe HPP über ein Motorkolbenarbeitsspiel von 720 °CRK für einen Dreizylindermotor mit vier Pumpenförderungen pro Motorkolbenarbeitsspiel. Das Diagramm a) zeigt die einzelnen Kolbenarbeitsspiele der drei Motorkolben mit ihren maßgeblichen oberen Totpunkten TDC des Verdichtungs- und Verbrennungsbereiches. Das Diagramm b) zeigt den Verlauf der Kolbenbewegung eines Pumpenkolbens der Kraftstoffhochdruckpumpe HPP mit dem zugehörigen oberen Totpunkt EOD. Diagrams a) and b), therefore, illustrate an asynchronous drive ratio between the engine, ie, the crankshaft, and the high-pressure fuel pump HPP via a 720 ° CRK engine piston working cycle for a four-pump three-cylinder per engine piston work cycle three-cylinder engine. The diagram a) shows the individual piston working cycles of the three engine pistons with their significant top dead centers TDC of the compression and combustion region. The diagram b) shows the course of the piston movement of a Pump piston of the high-pressure fuel pump HPP with the associated top dead center EOD.

In Diagramm c) sind typische Anordnungen von Mehrfacheinspritzvorgängen dargestellt, wobei die Sterne jeweils einen Anfang und ein Ende eines einzelnen Einspritzvorgangs markieren. Jeder Einspritzvorgang ist dabei einem jeweiligen Injektor zugeordnet, wobei jeweils ein Injektor einer Brennkammer des Verbrennungsmotors zugeordnet ist. In Diagramm c) ist zu sehen, dass bei einem Kolbenarbeitsspiel eines einzelnen Motorkolbens, d.h. in einem n-ten Segment, nicht nur der zugehörige Injektor eine Einspritzung durchführen kann, sondern beispielsweise auch eine Nacheinspritzung eines Injektors, der einem anderen Motorkolben zugeordnet ist, stattfinden kann. Beispielsweise finden in Segment 1 Einspritzungen des Injektors 1, der dem Motorkolben 1 zugeordnet ist, statt, jedoch auch eine Einspritzung des Injektors 3, der einem Motorkolben 3 zugeordnet ist. Ebenso finden auch in den Segmenten 2 und 3 Einspritzungen von Injektoren statt, die nicht dem gerade arbeitenden Motorkolben zugeordnet sind. Wie weiter in Diagramm c) zu sehen ist, finden parallel zu der Einspritzung auch Pumpenförderungen der Kraftstoffhochdruckpumpe HPP statt, wobei nach oben weisende Pfeile den Beginn einer Förderung und nach unten weisende Pfeile das Ende einer Förderung markieren. Sowohl die Förderungsvorgänge als auch die Einspritzungen der einzelnen Injektoren sind Druckänderungsvorgänge, die einen Einfluss auf den in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruck PFU haben. Diagram c) shows typical arrangements of multiple injection events, each star marking a beginning and an end of a single injection event. Each injection process is assigned to a respective injector, wherein in each case an injector is assigned to a combustion chamber of the internal combustion engine. In diagram c) it can be seen that in a piston working cycle of a single engine piston, i. In an n-th segment, not only the associated injector can perform an injection, but also, for example, a post-injection of an injector, which is assigned to another engine piston, can take place. For example, injections of the injector 1, which is assigned to the engine piston 1, take place in segment 1, but also an injection of the injector 3, which is assigned to an engine piston 3. Likewise, injections of injectors, which are not associated with the currently operating engine piston, also take place in segments 2 and 3. As can be seen further in diagram c), pump deliveries of the high-pressure fuel pump HPP take place parallel to the injection, wherein upward-pointing arrows mark the beginning of a delivery and downward-pointing arrows mark the end of a delivery. Both the delivery processes and the injections of the individual injectors are pressure change processes which have an influence on the high pressure PFU prevailing in the high pressure rail.

Es ist bekannt, wann der Beginn bzw. das Ende dieser einzelnen Druckänderungsvorgänge stattfindet, d.h. zu welcher Winkelposition °CRK. Daher ist es möglich, eine Abfolge A zu erstellen, die schrittweise alle Winkelpositionen °CRK der Druckänderungsvorgänge enthält, die stattfinden und den Hochdruck PFU in den Hochdruckrail beeinflussen. Aus den unterschiedlichen Druckänderungsvorgängen, wie Einspritzung, Pumpenförderung, Druckabbau durch ein Druckreduzierventil, etc. wird sinngemäß diese Abfolge A gebildet, die dann Schritt für Schritt durchlaufen werden kann. It is known when the beginning or the end of these individual pressure change processes take place, i. to which angular position ° CRK. Therefore, it is possible to create a sequence A that contains stepwise all angular positions α CRK of the pressure change operations that take place and affect the high pressure PFU in the high pressure rail. From the different pressure change processes, such as injection, pump delivery, pressure reduction by a pressure reducing valve, etc., this sequence A is formed mutatis mutandis, which can then be followed step by step.

2 zeigt eine schematische Darstellung von Schritten des oben beschrieben Vorhersageverfahrens. 2 shows a schematic representation of steps of the prediction method described above.

Dabei wird in einem ersten Schritt zunächst der Ausgangsdruck p₀ als Referenzwert ermittelt, auf dessen Basis die weitere Berechnung durchgeführt werden soll. Danach wird in einem zweiten Schritt eine Abfolge A erstellt, die sämtliche bezüglich der Winkelposition °CRK aufeinanderfolgende Druckänderungsvorgänge enthält. In a first step, the initial pressure p _{0 is} first determined as the reference value, on the basis of which the further calculation is to be carried out. Thereafter, in a second step, a sequence A is created which contains all the pressure change processes consecutive with respect to the angular position ° CRK.

Danach wird die Abfolge A schrittweise durchlaufen und für jeden Schritt die Druckänderung Δp des Hochdruckes PFU in dem Hochdruckrail berechnet, die für den jeweils betrachteten Druckänderungsvorgang auftritt. Danach wird diese Druckänderung Δp zu dem Ausgangsdruck p₀ hinzu addiert, woraus ein in dem Hochdruckrail durch den Druckänderungsvorgang entstehender Hochdruck PFU resultiert. Dieser berechnete resultierende Hochdruck PFU wird einer bestimmten Winkelposition °CRK zugeordnet und dadurch ein Druckverlauf p(°CRK) des Hochdruckes PFU in dem Hochdruckrail ermittelt. Thereafter, the sequence A is passed through step by step and, for each step, the pressure change Δp of the high pressure PFU in the high-pressure rail that occurs for each pressure change process under consideration is calculated. Thereafter, this pressure change Dp ₀ is added to the output pressure p added, resulting in a high pressure in the rail arising due to the pressure change process high pressure PFU results. This calculated resulting high-pressure PFU is assigned to a specific angular position ° CRK, thereby determining a pressure curve p (° CRK) of the high-pressure PFU in the high-pressure rail.

Auf Basis dieses ermittelten Druckverlaufes p(°CRK) ist es möglich, jeden einzelnen Injektor so anzusteuern, dass eine gewünschte Kraftstoffmenge ΔQ durch den Injektor korrekt eingespritzt werden kann. On the basis of this determined pressure curve p (° CRK), it is possible to control each individual injector so that a desired amount of fuel ΔQ can be injected correctly through the injector.

Dieses Ansteuerverfahren ist in einer schematischen Darstellung in 3 gezeigt, wo die aufeinanderfolgenden Schritte des Ansteuerverfahrens gezeigt sind. This driving method is shown in a schematic representation in FIG 3 shown where the sequential steps of the driving method are shown.

Bei dem Ansteuerverfahren wird zunächst ein Kennfeld bereitgestellt, das einem in einem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruck (PFU) und einer durch den Injektor einzuspritzenden Kraftstoffmenge (ΔQ_soll) Öffnungsparameter des Injektors zuordnet. In the driving method, first of all a map is provided which associates opening parameters of the injector with a high pressure (PFU) prevailing in a high pressure rail and an amount of fuel (ΔQ _soll ) _{to be} injected by the injector.

Dann wird bestimmt, welche Kraftstoffmenge ΔQ_soll durch den jeweiligen Injektor eingespritzt werden soll. Danach wird ermittelt, welcher Hochdruck p_ist in dem Hochdruckrail zu der gewünschten Einspritzung tatsächlich vorherrscht, und zwar unter Zuhilfenahme des Druckverlaufes p(°CRK), der durch das oben beschriebene Vorhersageverfahren ermittelt worden ist. Auf Basis dieses tatsächlich vorherrschenden vorhergesagten Hochdruckes p_ist und dem bereitgestellten Kennfeld ist es möglich, die Öffnungsparameter des Injektors auszulesen, die benötigt werden, um die einzuspritzenden Kraftstoffmenge (ΔQ_soll) zu erreichen. It is then determined which fuel quantity ΔQ _should be injected by the respective injector. Thereafter, it is determined which high pressure p _ist actually prevails in the high pressure rail to the desired injection, with the aid of the pressure curve p (° CRK), which has been determined by the prediction method described above. On the basis of this actually prevailing predicted high pressure p _ist and the map provided, it is possible to read out the opening parameters of the injector needed to reach the quantity of fuel to be injected (ΔQ _soll ).

In einem nachfolgenden Schritt wird dann der jeweilige Injektor mit diesen Öffnungsparametern geöffnet, die im vorangehenden Schritt ausgelesen worden sind. In a subsequent step, the respective injector is then opened with these opening parameters, which have been read out in the preceding step.

Da ebenfalls bekannt ist, welche Kraftstoffmenge ΔQ dem Hochdruckrail entnommen wird bzw. in dieses hinein gefördert wird, ist es möglich, schrittweise die Druckänderung Δp für jeden einzelnen Schritt auf der Abfolge A zu berechnen. Diese Druckänderung Δp wird dann zu einem bereits in dem Hochdruckrail vorherrschenden Hochdruck PFU hinzu addiert, sodass sich über die Winkelposition °CRK ein ganz bestimmter Druckverlauf p(°CRK) des Hochdruckes PFU in dem Hochdruckrail einstellt und vorhersagen lässt. Dieser Druckverlauf p(°CRK) ist in Diagramm d) gezeigt. Hier ist zu sehen, dass der Hochdruck PFU durch Entnahme von Kraftstoff aus dem Hochdruckrail, beispielsweise über den Injektor 1 in Segment 1, abfällt, jedoch durch die Förderung von Kraftstoff durch die Kraftstoffhochdruckpumpe HPP wieder ansteigt. Since it is also known which fuel quantity .DELTA.Q is taken from or conveyed into the high-pressure rail, it is possible to calculate the pressure change .DELTA.p for each individual step on the sequence A in a stepwise manner. This pressure change Δp is then added to a high-pressure PFU already prevailing in the high-pressure rail, so that a very specific pressure curve p (° CRK) of the high-pressure PFU in the high-pressure rail can be set and predicted via the angular position ° CRK. This pressure curve p (° CRK) is shown in diagram d). Here it can be seen that the high pressure PFU by removing fuel from the high-pressure rail, for example via the injector 1 in segment 1, drops, but increases again by the delivery of fuel through the high-pressure fuel pump HPP.

Die Berechnung wird für jedes der Segmente 1, 2, 3 vor dem jeweiligen Segment durchgeführt, sodass zu der Winkelposition °CRK, zu dem der Druckänderungsvorgang wie beispielsweise eine Einspritzung stattfinden soll, bereits der vorherrschende Hochdruck PFU bekannt ist, und auf dieser Basis dann berechnet werden kann, wie der jeweilige Injektor geöffnet werden muss, um eine gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge zu erreichen. The calculation is performed for each of the segments 1, 2, 3 before the respective segment, so that the prevailing high pressure PFU is already known at the angular position ° CRK at which the pressure change operation such as injection is to take place, and then calculated on this basis can be how the respective injector must be opened in order to achieve a desired amount of fuel injection.

Um auf einer korrekten Basis zu starten, wird vor jeder einzelnen Berechnung, das heißt vor jedem jeweils zu berechnenden Segment, ein Ausgangsdruck p₀, das heißt ein Referenzwert gebildet. Dies geschieht durch Erfassung des vorherrschenden Hochdruckes PFU in einem Winkelintervall Δ°CRK, in dem kein Druckänderungsvorgang stattfindet. Wie aus dem Druckverlauf p(°CRK) in Diagramm d) zu sehen ist, bleibt das Druckniveau des Hochdruckes PFU in solchen Winkelintervallen Δ°CRK auf einem konstanten Wert. Dieser jeweilige konstante Wert wird als Ausgansdruck p₀ zum Berechnen des Druckverlaufes p(°CRK) in einem nachfolgenden Segment herangezogen. In order to start on a correct basis, an output pressure p ₀ , that is to say a reference value, is formed before each individual calculation, that is to say before each segment to be calculated in each case. This is done by detecting the prevailing high pressure PFU in an angular interval Δ ° CRK in which no pressure change operation takes place. As can be seen from the pressure curve p (° CRK) in diagram d), the pressure level of the high pressure PFU remains at a constant value in such angular intervals Δφ CRK. This respective constant value is used as output pressure p ₀ for calculating the pressure curve p (° CRK) in a subsequent segment.

Aus den einzelnen Berechnungsschritten für jeden Druckänderungsvorgang wird daher das Profil des vorhergesagten Hochdruckes PFU in dem Hochdruckrail, das heißt der Druckverlauf p(°CRK) in dem Hochdruckrail, zusammengesetzt. Die Berechnungsschritte beginnen dabei mit dem Ausgangsdruck p₀, das heißt dem Referenzwert, den man vor jedem der einzelnen Segmente in einer beruhigten Druckphase aus dem Hochdrucksensorsignal bildet. The profile of the predicted high pressure PFU in the high-pressure rail, that is, the pressure curve p (° CRK) in the high-pressure rail, is therefore composed of the individual calculation steps for each pressure change process. The calculation steps start with the output pressure p ₀ , that is, the reference value that is formed before the individual segments in a calmed pressure phase from the high pressure sensor signal.

Auf Basis des vorhergesagten Druckverlaufes p(°CRK), der in Diagramm d) gezeigt ist, und einem bereitgestellten Kennfeld ist es möglich, auszulesen, wie jeder einzelne Injektor angesteuert werden muss, um die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge erzielen zu können. On the basis of the predicted pressure curve p (° CRK), which is shown in diagram d), and a map provided, it is possible to read out how each individual injector has to be controlled in order to achieve the desired fuel injection quantity.

Dabei ist zu beachten, dass Einspritzvorgänge, die zu einem bestimmten Motorkolben gehören – Injektor 1 ist Motorkolben 1 zugeordnet – aber in ein benachbartes Segment – beispielsweise Segment 2 –, fallen, beispielsweise durch eine frühe Voreinspritzung oder eine späte Nacheinspritzung, gerade in dem Segment berechnet werden, in dem sie auch tatsächlich auftauchen. Es ist jedoch möglich, diese Einspritzvorgänge nach der Berechnung dem richtigen Segment, zu dem sie eigentlich zugehören, zuzuordnen. Dies ist durch die strichpunktierten Pfeile in 1 dargestellt, wo gezeigt ist, wie eine späte Nacheinspritzung in einem benachbarten Segment dem vorhergehenden Segment zugeordnet werden kann. Im Grunde wird dem entsprechenden Injektor jedoch lediglich das Druckniveau übermittelt, auf dem die späte Nacheinspritzung auch tatsächlich stattfinden soll.It should be noted that injections associated with a particular engine piston - injector 1 is associated with engine piston 1 - but in an adjacent segment - eg segment 2 - fall, for example, due to an early pilot injection or a late post-injection, being calculated in the segment in which they actually turn up. However, it is possible to assign these injections after the calculation to the correct segment to which they actually belong. This is indicated by the dash-dotted arrows in 1 showing how a late post-injection in an adjacent segment can be assigned to the previous segment. Basically, however, only the pressure level at which the late post-injection should actually take place is communicated to the corresponding injector.

Claims

Prediction method for predicting an angle-dependent pressure profile (p (° CRK)) of a high-pressure (PFU) in a high-pressure rail, comprising the steps: - creating at least one stepwise sequence (A) of all pressure change operations consecutive to an angular position (° CRK) causing a pressure change (Δp) of a high pressure (PFU) prevailing in the high pressure rail; - stepwise successive calculation of an expected pressure change (Δp) of the high pressure (PFU) in the high pressure rail for each pressure change operation, effected by a pressure change process considered individually; - Assignment of each calculated pressure change (Δp) to an angular position (° CRK), to which the associated pressure change process takes place; - adding the respectively calculated pressure change (Δp) to a high pressure (PFU) prevailing with respect to the angular position (° CRK) before the pressure change operation in the high pressure rail to determine a resulting high pressure (PFU) in the high pressure rail; - Create an angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of the high pressure (PFU) in the high pressure rail by plotting all calculated with respect to the angular position (° CRK) consecutive resulting high pressures (PFU) against time (° CRK).

A prediction method according to claim 1, characterized in that a pressure change operation is an injection of at least one high-pressure rail downstream injector and / or a promotion of the high-pressure rail upstream high-pressure fuel pump (HPP) and / or actuation of a arranged on the high-pressure rail pressure reducing valve and / or a permanent leakage of at least one the high pressure rail downstream injector and / or a switching leakage of at least one of the high pressure rail downstream injector.

Prediction method according to one of claims 1 or 2, characterized in that an engine piston working cycle of an internal combustion engine depending on a number n of engine pistons of the internal combustion engine in n with respect to the angular position (° CRK) divided successive segments is, wherein for each of the n segments a separate stepwise sequence (A) taking place in the respective n-th segment with respect to the angular position (° CRK) successive pressure change operations and a separate angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of the high pressure (PFU) is created in the high-pressure rail.

A prediction method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a change in pressure (Δp) caused by a pressure change process is calculated by assigning to the pressure change process under consideration an individual ratio ΔQ / ° CRK; and - calculating an individual fuel amount change ΔQ in the high-pressure rail based on the individual ratio ΔQ / ° CRK and an angular distance Δ ° CRK corresponding to an angular interval of the pressure change operation; and - the pressure change Δp is calculated on the basis of the calculated individual fuel quantity change ΔQ by means of the formula Δp = (E / V) · ΔQ.

Prediction method according to one of claims 1 to 4, characterized in that before the stepwise successive calculation for creating the angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of the high pressure (PFU) in the high pressure rail prevailing in the high pressure rail output pressure (p ₀ ) is determined in particular by measurement by means of a high-pressure sensor arranged on the high-pressure rail.

A prediction method according to claim 5, characterized in that the output pressure (p ₀ ) is determined in an angular interval (Δ ° CRK) in which no pressure change operation takes place and the high pressure (PFU) in the high pressure rail is constant.

Prediction method according to one of claims 5 or 6, characterized in that the output pressure (p ₀ ) for the generation of the angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of an n-th segment is determined in a n-th segment temporally preceding segment.

Prediction method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the step-by-step calculation for the generation of the angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of an n-th segment is started in a segment preceding the n-th segment, in particular immediately after Determination of the outlet pressure (p ₀ ).

A driving method for driving an injector in a fuel injection system of an internal combustion engine, comprising the steps of: - providing a map that associates opening parameter of the injector with a high pressure (PFU) prevailing in a high pressure rail and an amount of fuel (ΔQ _soll ) _{to be} injected by the injector; Determining an amount of fuel (ΔQ _soll ) _{to be} injected during an injection process of the injector; - Performing a prediction method according to one of claims 1 to 8 for predicting an angle-dependent pressure curve (p (° CRK)) of a high pressure (PFU) in a high-pressure rail of the internal combustion engine; Reading out a high pressure (PFU) prevailing in the high pressure rail to an angular position (° CRK) present during the injection from the predicted pressure curve (p (° CRK)); - Reading the opening parameters of the injector from the map, which are needed to reach the amount of fuel to be injected (ΔQ _soll ), based on the predicted high pressure (PFU); - Opening the injector with the read-out opening parameters.