DE102017117677A1 - Method for calibrating injectors and injection system - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Kalibrierung von wenigstens einem Injektor (16') eines Common-Rail-Einspritzsystems (10), insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, wird vorgeschlagen. Kraftstoff wird in einen Brennraum (36) wenigstens eines Zylinders (30) eingespritzt, der dem Injektor zugeordnet ist. Ein Druck, insbesondere ein Absolutdruck, in einem im Wesentlichen abgeschlossenen Hochdruckabschnitt (12) des Common-Rail-Einspritzsystems (10) wird zu mehreren Zeitpunkten bestimmt. Eine Entnahmemasse und/oder ein Entnahmevolumen von aus dem Hochdruckabschnitt (12) entnommenem Kraftstoff wird aus den im Hochdruckabschnitt (12) bestimmten Drücken bestimmt, und eine Masse und/oder ein Volumens des in den Brennraum (36) eingespritzten Kraftstoffs wird aus der Entnahmemasse und/oder aus dem Entnahmevolumen bestimmt, wobei eine Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs herangezogen wird, um die Masse und/oder das Volumens des in den Brennraum (36) eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen. Ferner wird ein Einspritzsystem (10) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgestellt.

Figure DE102017117677A1_0000
A method for calibrating at least one injector (16 ') of a common-rail injection system (10), in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, is proposed. Fuel is injected into a combustion chamber (36) of at least one cylinder (30) associated with the injector. A pressure, in particular an absolute pressure, in a substantially closed high pressure section (12) of the common rail injection system (10) is determined at several times. A take-off mass and / or a take-off volume of fuel extracted from the high-pressure section (12) is determined from the pressures determined in the high-pressure section (12), and a mass and / or volume of the fuel injected into the combustion chamber (36) is extracted from the take-off mass and or determined from the sampling volume, wherein a density-pressure characteristic of the fuel is used to determine the mass and / or the volume of the fuel injected into the combustion chamber (36). Furthermore, an injection system (10) for a motor vehicle, in particular a common rail injection system, is presented.
Figure DE102017117677A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von wenigstens einem Injektor eines Common-Rail-Einspritzsystems, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Einspritzsystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem.The invention relates to a method for calibrating at least one injector of a common rail injection system, in particular of an internal combustion engine of a motor vehicle. The invention further relates to an injection system for a motor vehicle, in particular a common rail injection system.

Bei Common-Rail-Einspritzsystemen für Kraftfahrzeuge wird üblicherweise über mehrere Injektoren, die Teil eines gemeinsamen Hochdruckabschnitts des Common-Rail-Einspritzsystems sind, jeweils Kraftstoff in einen Brennraum eines Zylinders eingespritzt. Die jeweils eingespritzte Kraftstoffmenge hängt dabei sowohl von der Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors als auch vom Druck ab, unter dem der Kraftstoff im Hochdruckabschnitt steht. Damit eine korrekte Menge an Kraftstoff eingespritzt wird, muss das entsprechende Kennlinienfeld, also die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer und dem Druck, in der Motorsteuerung hinterlegt sein.In common-rail injection systems for motor vehicles, fuel is usually injected into a combustion chamber of a cylinder via a plurality of injectors, which are part of a common high-pressure section of the common-rail injection system. The fuel quantity injected in each case depends both on the activation duration of the respective injector and on the pressure at which the fuel is in the high-pressure section. In order for a correct amount of fuel to be injected, the corresponding characteristic field, that is to say the injection quantity as a function of the activation duration and the pressure, must be stored in the engine control system.

Das Kennlinienfeld weist jedoch zum einen eine Bauteilstreuung, also eine Variation von Injektor zu Injektor, und zum anderen eine Variation über die Lebenszeit (Drift) des jeweiligen Injektors auf. Da diese Variationen einen erheblichen Einfluss auf die tatsächliche Einspritzmenge haben können, ist es notwendig, die Injektoren in gewissen zeitlichen Abständen zu kalibrieren.However, the characteristic field has, on the one hand, component distribution, that is to say a variation from injector to injector, and, on the other hand, a variation over the lifetime (drift) of the respective injector. Since these variations can have a significant impact on the actual injection quantity, it is necessary to calibrate the injectors at certain intervals.

Gemäß einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden die Injektoren wie folgt kalibriert (siehe 3). In einem Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs wird über einen zu kalibrierenden Injektor eine kleine Menge Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt und dort verbrannt. Die Verbrennung des Kraftstoffs verursacht ein Drehmoment im Antriebsstrang, wodurch in diesem Resonanzfrequenzen von Torsionsschwingungen angeregt werden. Die Torsionsschwingungen können mittels eines Kurbelwinkelsensors erfasst werden. Durch eine Frequenzanalyse der Torsionsschwingungen kann dann auf die Intensität der Torsionsschwingungen und damit auf die verbrannte Kraftstoffmenge geschlossen werden.According to a method known from the prior art, the injectors are calibrated as follows (see 3 ). In a coasting operation of the motor vehicle, a small amount of fuel is injected into a combustion chamber via an injector to be calibrated and burned there. The combustion of the fuel causes a torque in the drive train, whereby in this resonant frequencies of torsional vibrations are excited. The torsional vibrations can be detected by means of a crank angle sensor. By a frequency analysis of the torsional vibrations can then be concluded that the intensity of the torsional vibrations and thus the burned fuel quantity.

Dabei müssen jedoch viele verschiedene Einflussgrößen berücksichtigt werden, unter anderem die aktuelle Drehzahl, der aktuell eingelegte Gang und die genaue Gestaltung des Antriebsstrangs. Dadurch müssen diverse Randbedingungen erfüllt sein, damit eine Kalibrierung durchgeführt werden kann. Beispielsweise darf während des Kalibriervorgangs der Gang nicht gewechselt werden. Zudem wird die eingespritzte Kraftstoffmenge über eine relativ lange Messkette nur indirekt bestimmt, wodurch mehrere mögliche Quellen für Ungenauigkeiten vorhanden sind.However, many different parameters have to be taken into account, including the current speed, the currently engaged gear and the exact design of the powertrain. As a result, various boundary conditions must be met for calibration to be carried out. For example, the gear must not be changed during the calibration process. In addition, the injected fuel quantity is determined only indirectly over a relatively long measuring chain, whereby several possible sources of inaccuracies are present.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Kalibrierung eines Injektors eines Common-Rail-Einspritzsystems, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Einspritzsystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, das eine Kalibrierung von Injektoren auf einfache Art und Weise ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide a method for calibrating an injector of a common rail injection system, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, as well as an injection system for a motor vehicle, in particular a common rail injection system, the calibration of injectors in a simple way and way allows.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, mit den folgenden Schritten:

  1. (a) Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum wenigstens eines Zylinders, der dem Injektor zugeordnet ist,
  2. (b) Bestimmen eines Drucks, insbesondere eines Absolutdrucks, in einem im Wesentlichen abgeschlossenen Hochdruckabschnitt des Common-Rail-Einspritzsystems zu mehreren Zeitpunkten,
  3. (c) Bestimmen einer Entnahmemasse und/oder eines Entnahmevolumens von aus dem Hochdruckabschnitt entnommenem Kraftstoff aus den im Hochdruckabschnitt bestimmten Drücken, und
  4. (d) Bestimmen einer Masse und/oder eines Volumens des jeweils in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs aus der Entnahmemasse und/oder aus dem Entnahmevolumen, wobei eine Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs herangezogen wird, um die Masse und/oder das Volumens des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen.
The object is achieved by a method of the type mentioned, with the following steps:
  1. (a) injecting fuel into a combustion chamber of at least one cylinder associated with the injector,
  2. (b) determining a pressure, in particular an absolute pressure, in a substantially closed high-pressure section of the common-rail injection system at several times,
  3. (c) determining an extraction mass and / or a removal volume of fuel extracted from the high-pressure section from the pressures determined in the high-pressure section, and
  4. (d) determining a mass and / or a volume of each injected into the combustion chamber fuel from the sampling mass and / or from the sampling volume, wherein a density-pressure characteristic of the fuel is used to measure the mass and / or the volume of the To determine the combustion chamber of injected fuel.

Im Wesentlichen abgeschlossen bedeutet hierbei, dass der Hochdruckabschnitt derart verschließbar ist, dass der Kraftstoff den Hochdruckabschnitt, bis auf eventuelle Leckageströme, nur über den zumindest einen zu kalibrierenden Injektor verlässt. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, ein abgeschlossenes Hochdruckvolumen (der Hochdruckabschnitt) zu bilden, aus dem der Kraftstoff nur über den zumindest einen zu kalibrierenden Injektor austreten kann. Aus einem daraus resultierenden Verlauf des Drucks im Hochdruckabschnitt, also einem Verlauf der Absolutdrücke, kann auf einfache Art und Weise die eingespritzte Kraftstoffmenge ermittelt werden. Hierzu ist es lediglich notwendig, die Art des Kraftstoffs und dessen Dichte-Druck Kennlinie zu berücksichtigen, welche beispielsweise in einer Steuer- und Regeleinheit des Kraftfahrzeugs hinterlegt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem unabhängig von der Gestaltung des Antriebsstrangs, da der Druck im Hochdruckabschnitt direkt bestimmt wird. Dadurch sind mehrere Einflussfaktoren, wie der eingelegte Gang oder die momentane Drehzahl, eliminiert, wodurch die Genauigkeit der Bestimmung der eingespritzten Kraftstoffmenge erhöht ist.Substantially completed here means that the high-pressure section can be closed in such a way that the fuel leaves the high-pressure section, except for possible leakage flows, only via the at least one injector to be calibrated. The inventive method is based on the idea to form a closed high pressure volume (the high pressure section), from which the fuel can escape only via the at least one injector to be calibrated. From a resulting course of the pressure in the high pressure section, ie a profile of the absolute pressures, in a simple way the injected fuel quantity can be determined. For this purpose, it is only necessary to consider the type of fuel and its density-pressure characteristic, which is stored for example in a control unit of the motor vehicle. The inventive method is also independent of the design of the drive train, since the pressure in the high pressure section is determined directly. As a result, several influencing factors, such as the engaged gear or the instantaneous rotational speed, are eliminated, whereby the accuracy of the determination of the injected fuel quantity is increased.

Insbesondere werden mehrere Injektoren kalibriert, wobei Kraftstoff in einen Brennraum mehrerer Zylinder eingespritzt wird, die jeweils einem der Injektoren zugeordnet sind. Da mehrere Injektoren gleichzeitig kalibriert werden (es wird in mehrere Zylinder gleichzeitig Kraftstoff eingespritzt), ändert sich der Druck im Hochdruckabschnitt schneller als wenn nur ein Injektor kalibriert wird. Dadurch kann der Schritt des Einspritzens des Kraftstoffs verkürzt werden und das Verfahren ist schneller durchzuführen.In particular, a plurality of injectors are calibrated, wherein fuel is injected into a combustion chamber of a plurality of cylinders, which are each associated with one of the injectors. Because multiple injectors are calibrated simultaneously (fuel is injected into multiple cylinders simultaneously), the pressure in the high pressure section changes faster than when only one injector is calibrated. Thereby, the step of injecting the fuel can be shortened, and the process is faster to perform.

Die Steuer- und Regeleinheit, in der die Dichte-Druck Kennlinie hinterlegt ist, ist ferner dazu ausgebildet, die Injektoren zu steuern. Aus der Dichte-Druck Kennlinie und dem über die gemessenen absoluten Drücke bestimmten Verlauf der Absolutdrücke kann in einfacher Art und Weise die Entnahmemasse und/oder das Entnahmevolumen des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs bestimmt werdenThe control unit, in which the density-pressure characteristic is deposited, is further adapted to control the injectors. The discharge mass and / or the withdrawal volume of the fuel injected into the combustion chamber can be determined in a simple manner from the density-pressure characteristic curve and the course of the absolute pressures determined by the measured absolute pressures

Vorzugsweise werden die Schritte (a) bis (c) mehrfach wiederholt, bevor Schritt (d) erfolgt. Insbesondere werden die Schritte (a) bis (c) genau so oft wiederholt, dass die Zahl der Wiederholungen gleich der Zahl der zu kalibrierenden Injektoren ist. Aus der mehrfachen Wiederholung kann ein Gleichungssystem bestimmt werden, durch dessen Lösung die Masse und/oder das Volumen des jeweils in die Brennräume eingespritzten Kraftstoffs ermittelt werden kann.Preferably, steps (a) to (c) are repeated several times before step (d) occurs. In particular, the steps (a) to (c) are repeated exactly the number of times that the number of repetitions equals the number of injectors to be calibrated. From the multiple repetition, a system of equations can be determined by the solution of which the mass and / or the volume of the fuel respectively injected into the combustion chambers can be determined.

Weiter bevorzugt wird eine Temperaturabhängigkeit der Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs herangezogen, um die Masse und/oder das Volumen des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen. Dadurch wird die Genauigkeit des Verfahrens weiter erhöht. Die Kraftstoffmenge lässt sich also in Kenntnis der Absolutdrücke, der Dichte-Druck Kennlinie sowie deren entsprechenden Temperaturabhängigkeit besonders genau bestimmen.More preferably, a temperature dependence of the density-pressure curve of the fuel is used to determine the mass and / or the volume of the fuel injected into the combustion chamber. This further increases the accuracy of the method. The amount of fuel can thus be determined very accurately in knowledge of the absolute pressures, the density-pressure curve and their corresponding temperature dependence.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Hochdruckpumpe des Common-Rail-Einspritzsystems während wenigstens eines Schrittes im Wesentlichen keinen Kraftstoff fördert, insbesondere während aller Schritte. Im Wesentlichen bedeutet hier, dass eine geringe Restmenge an Kraftstoff gefördert werden kann. Da die Hochdruckpumpe keinen Kraftstoff fördert, ändert sich der Druck im Hochdruckabschnitt nicht aufgrund einer geförderten Kraftstoffmenge in unbekannter Art und Weise zusätzlich zur Änderung durch das Einspritzen des Kraftstoffs. Ferner wird dadurch verhindert, dass die Hochdruckpumpe im Hochdruckabschnitt Druckwellen induziert, die die Messung verfälschen können.According to one aspect of the invention, it is provided that a high-pressure pump of the common rail injection system during at least one step essentially does not deliver fuel, in particular during all steps. Essentially, here means that a small residual amount of fuel can be promoted. Since the high-pressure pump does not supply fuel, the pressure in the high-pressure section does not change in an unknown manner due to an amount of fuel delivered in addition to the change by the injection of the fuel. Furthermore, this prevents the high-pressure pump from inducing pressure waves in the high-pressure section, which can falsify the measurement.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während wenigstens eines Schrittes ein Druckregelventil des Common-Rail-Einspritzsystems geschlossen, insbesondere während aller Schritte. Dadurch verlässt Kraftstoff den Hochdruckabschnitt im Wesentlichen nur über den zu kalibrierenden Injektor, und zwar nur während des Einspritzens von Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders.According to a further embodiment, a pressure regulating valve of the common rail injection system is closed during at least one step, in particular during all steps. As a result, fuel leaves the high-pressure section essentially only via the injector to be calibrated, and this only during the injection of fuel into the combustion chamber of the cylinder.

Ein Aspekt sieht vor, dass zusätzlich eine Leckagemasse und/oder ein Leckagevolumen von Kraftstoff bestimmt wird, der den Hochdruckabschnitt verlässt, insbesondere wobei die Leckagemasse und/oder das Leckagevolumen vor und/oder nach dem Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume bestimmt wird. Dadurch ist die Genauigkeit der Bestimmung der Masse und/oder des Volumens des in die Brennräume eingespritzten Kraftstoffs weiter erhöht.One aspect provides that additionally a leakage mass and / or a leakage volume of fuel is determined, which leaves the high-pressure section, in particular wherein the leakage mass and / or the leakage volume is determined before and / or after the injection of the fuel into the combustion chambers. As a result, the accuracy of the determination of the mass and / or the volume of the fuel injected into the combustion chambers is further increased.

Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass ein Injektorleckagemodell herangezogen wird, um eine Leckagemasse und/oder ein Leckagevolumen von Kraftstoff durch die Injektoren zu bestimmen. Insbesondere werden eine oder mehrere der folgenden Größen im Injektorleckagemodell berücksichtigt: Raildruck, Soll-Einspritzmenge, Ansteuerdauer und/oder Kraftstofftemperatur. Die ermittelten Massen und/oder Volumina des jeweils in die Brennräume eingespritzten Kraftstoffs werden dann um die jeweiligen Injektorleckagen korrigiert, wodurch die Genauigkeit des Verfahrens zur Kalibrierung der Injektoren weiter erhöht ist.A further aspect provides that an injector leakage model is used to determine a leakage mass and / or a leakage volume of fuel through the injectors. In particular, one or more of the following variables are taken into account in the injector leakage model: rail pressure, desired injection quantity, activation duration and / or fuel temperature. The determined masses and / or volumes of the respective fuel injected into the combustion chambers are then corrected by the respective injector leakages, whereby the accuracy of the method for calibration of the injectors is further increased.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist vorgesehen, dass vor dem Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume der Druck im Hochdruckabschnitt geregelt wird, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer und/oder über eine Betrachtung der Änderungsrate. Dadurch liegen vor dem Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume wohldefinierte Randbedingungen fest, wodurch die Genauigkeit des Verfahrens erhöht ist. Die Änderungsrate kann vorgegeben sein, sodass ein im Wesentlichen konstanter Druck vorliegt, wenn diese nicht mehr überschritten wird.According to a further aspect, it is provided that the pressure in the high-pressure section is regulated before injecting fuel into the combustion chambers, in particular for a predetermined period of time and / or by considering the rate of change. As a result, before the injection of fuel into the combustion chambers well-defined boundary conditions are fixed, whereby the accuracy of the method is increased. The Rate of change may be predetermined, so that there is a substantially constant pressure when it is no longer exceeded.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt wenigstens ein Schritt in einem Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere alle Schritte. Im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs ist keine Leistung vom Verbrennungsmotor und damit von den Zylindern gefordert. Diese Phase eignet sich deswegen besonders, um die Injektoren zu kalibrieren.According to one embodiment of the invention, at least one step takes place in a pushing operation of the motor vehicle, in particular all steps. In overrun operation of the motor vehicle, no power is required from the internal combustion engine and thus from the cylinders. This phase is particularly suitable for calibrating the injectors.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum während eines Ausstoßtakts des Kolbens erfolgt, der dem Brennraum zugeordnet ist. Insbesondere wird dann also der eingespritzte Kraftstoff nicht verbrannt. Dadurch wird auch kein Drehmoment auf den Antriebsstrang ausgeübt und es kommt nicht zu einer ungewollten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs. Deswegen können auch größere Kraftstoffmengen eingespritzt werden. Ferner kann der eingespritzte Kraftstoff zur Abgasnachbehandlung im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden.In one embodiment of the invention it is provided that the injection of the fuel into the combustion chamber takes place during an exhaust stroke of the piston which is assigned to the combustion chamber. In particular, then the injected fuel is not burned. As a result, no torque is exerted on the drive train and there is no unwanted acceleration of the motor vehicle. Therefore, larger amounts of fuel can be injected. Furthermore, the injected fuel can be used for exhaust aftertreatment in overrun operation of the motor vehicle.

Der Schritt des Einspritzens von Kraftstoff in den Brennraum kann wenigstens einmal wiederholt werden. Insbesondere wird über die Wiederholungen gemittelt, um die Genauigkeit des Verfahrens zu erhöhen.The step of injecting fuel into the combustion chamber may be repeated at least once. In particular, the repetitions are averaged to increase the accuracy of the method.

Insbesondere werden bei der Bestimmung der Masse und/oder des Volumens des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs Laufzeiteffekte mittels eines mathematischen Modells berücksichtigt. Dadurch kann insbesondere auch der Einfluss von Dichtedruckwellen im Hochdruckabschnitt berücksichtigt werden.In particular, when determining the mass and / or the volume of the fuel injected into the combustion chamber, transit time effects are taken into account by means of a mathematical model. As a result, in particular the influence of density pressure waves in the high pressure section can be taken into account.

Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Einspritzsystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer Steuer- und Regeleinheit und einem Hochdruckabschnitt, der wenigstens einen Injektor umfasst, wobei die Steuer- und Regeleinheit ausgebildet ist, den Hochdruckabschnitt im Wesentlichen steuerungstechnisch abzuschließen, eine vordefinierte Kraftstoffmenge über den Injektor abzugeben und einen Verlauf der Absolutdrücke im Hochdruckabschnitt zu bestimmen. Insbesondere ist das Einspritzsystem dazu ausgebildet, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Einspritzsystems wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Der Verlauf der Absolutdrücke kann dadurch ermittelt werden, dass zu zumindest zwei Zeitpunkten der Absolutdruck bestimmt wird.The object is further achieved according to the invention by an injection system for a motor vehicle, in particular a common rail injection system, with a control and regulating unit and a high pressure section comprising at least one injector, wherein the control and regulating unit is formed, the high pressure section substantially control technology to complete, deliver a predefined amount of fuel through the injector and to determine a profile of the absolute pressures in the high pressure section. In particular, the injection system is designed to carry out the method described above. With regard to the advantages of the injection system according to the invention, reference is made to the above explanations. The course of the absolute pressures can be determined by determining the absolute pressure for at least two points in time.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:

  • - 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Einspritzsystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Common-Rail-Einspritzsystem;
  • - 2 ein Kennlinienfeld einer Kraftstoffeinspritzmenge gegen eine Ansteuerdauer mit Druck als Parameter;
  • - 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kalibrierung eines Injektors aus dem Stand der Technik;
  • - 4 ein Kennlininenfeld der Kraftstoffeinspritzmenge gegen die Ansteuerdauer mit Messpunkten aus einem Verfahren zur Kalibrierung des Injektors aus dem Stand der Technik;
  • - 5 das erfindungsgemäße Einspritzsystem von 1 während der Kalibrierung des Injektors;
  • - 6 ein Diagramm eines Drucks in einem Hochdruckabschnitt während der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • - 7 ein Kennlinienfeld der Dichte von Dieselkraftstoff gegen den Druck mit Temperatur als Parameter;
  • - 8 schematisch ein Zylinder und Kolben eines Verbrennungsmotors in (a) einem Ausstoßtakt des Kolbens, und (b) in einem Arbeitstakt des Kolbens; und
  • - 9 schematisch Parameter und Ausgabegrößen eines Injektorleckagemodells.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the drawings, to which reference is made. In these show:
  • - 1 schematically an inventive injection system for a motor vehicle, in particular a common rail injection system;
  • - 2 a characteristic map of a fuel injection amount against a driving time with pressure as a parameter;
  • - 3 a flowchart of a method for calibrating an injector of the prior art;
  • - 4 a characteristic field of the fuel injection quantity against the driving time with measuring points from a method for calibrating the injector of the prior art;
  • - 5 the injection system of the invention 1 during the calibration of the injector;
  • - 6 a diagram of a pressure in a high-pressure section during the steps of the method according to the invention;
  • - 7 a characteristic curve of the density of diesel fuel against the pressure with temperature as parameter;
  • - 8th schematically a cylinder and piston of an internal combustion engine in (a) an exhaust stroke of the piston, and (b) in a working stroke of the piston; and
  • - 9 schematically parameters and output variables of an injector leakage model.

In 1 ist schematisch ein Einspritzsystem 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, das als Common-Rail-Einspritzsystem ausgebildet ist. Das Einspritzsystem 10 umfasst einen Hochdruckabschnitt 12, dem ein Hochdruckteil einer Hochdruckpumpe 14, ein Hochdruckspeicher 15 sowie mehrere Injektoren 16 zugeordnet sind.In 1 is schematically an injection system 10 shown for a motor vehicle, which is designed as a common rail injection system. The injection system 10 includes a high pressure section 12 , which is a high pressure part of a high pressure pump 14 , a high-pressure accumulator 15 as well as several injectors 16 assigned.

Die Hochdruckpumpe 14 wird von einer Vorförderpumpe 18 aus einem Kraftstoffbehälter 20 mit Kraftstoff versorgt. Bei dem Kraftstoff kann es sich beispielsweise um Dieselkraftstoff oder um Ottokraftstoff handeln. Die Hochdruckpumpe 14 füllt den Hochdruckspeicher 15 („Common-Rail“) mit dem Kraftstoff und erhöht den Druck des Kraftstoffs im Hochdruckspeicher 15, beispielsweise im Falle von Dieselkraftstoff auf 300 bar bis 3000 bar. Handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, das mit Ottokraftstoff betrieben ist, so kann auch ein niedrigerer Druck im Hochdruckspeicher 15 vorgesehen sein.The high pressure pump 14 is from a prefeed pump 18 from a fuel tank 20 fueled. The fuel may be, for example, diesel fuel or gasoline. The high pressure pump 14 fills the high-pressure accumulator 15 ("Common Rail") with the fuel and increased the pressure of the fuel in the high-pressure accumulator 15 For example, in the case of diesel fuel to 300 bar to 3000 bar. If it is a motor vehicle, which is operated with petrol, so can also lower pressure in the high-pressure accumulator 15 be provided.

Dem Hochdruckspeicher 15 ist ein Drucksensor 24 zugeordnet, der dazu ausgebildet ist, den Druck des Kraftstoffs im Hochdruckspeicher 15 und damit den Druck im Hochdruckabschnitt 12 zu messen. Ferner ist am Hochdruckspeicher 15 ein Druckregelventil 26 vorgesehen, über das der Kraftstoff bei Überschreiten eines einstellbaren Grenzdrucks vom Hochdruckspeicher 15 in den Kraftstoffbehälter 20 zurücklaufen kann.The high-pressure accumulator 15 is a pressure sensor 24 assigned, which is adapted to the pressure of the fuel in the high-pressure accumulator 15 and thus the pressure in the high pressure section 12 to eat. Furthermore, the high-pressure accumulator 15 a pressure control valve 26 provided over which the fuel at an adjustable limit pressure from the high pressure accumulator 15 in the fuel tank 20 can run back.

Eine Steuer- und Regeleinheit 28 ist vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Hochdruckpumpe 14 und das Druckregelventil 26 zu steuern, also insbesondere den Grenzdruck des Druckregelventils 26 einzustellen.A control unit 28 is provided which is adapted to the high-pressure pump 14 and the pressure control valve 26 to control, so in particular the limit pressure of the pressure control valve 26 adjust.

Die Steuer- und Regeleinheit 28 ist ferner dazu ausgebildet, die einzelnen Injektoren 16 zu betätigen, insbesondere jeweils individuell. Die Kraftstoffmenge, die über die Injektoren 16 jeweils in einen Zylinder 30 eingespritzt wird (siehe 8), der dem jeweiligen Injektor 16 zugeordnet ist, hängt sowohl von der Ansteuerdauer als auch vom Druck im Hochdruckspeicher 15 ab. Genauer gesagt steigt die eingespritzte Kraftstoffmenge sowohl mit der Ansteuerdauer als auch mit dem Druck im Hochdruckspeicher 15. Ein entsprechendes Kennlinienfeld der eingespritzten Menge in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer mit dem Druck im Hochdruckspeicher 15 als Parameter ist in 2 gezeigt.The control unit 28 is further adapted to the individual injectors 16 to operate, in particular individually. The amount of fuel passing through the injectors 16 each in a cylinder 30 is injected (see 8th ), the respective injector 16 is assigned, depends on both the control duration and the pressure in the high-pressure accumulator 15 from. More specifically, the amount of fuel injected increases with both the driving duration and the pressure in the high pressure accumulator 15 , A corresponding characteristic field of the injected quantity as a function of the activation duration with the pressure in the high-pressure accumulator 15 as parameter is in 2 shown.

Das Kennlinienfeld weist eine Bauteilstreuung auf, weswegen es von Injektor 16 zu Injektor 16 variieren kann. Ferner kann das Kennlinienfeld über die Lebensdauer des Injektors 16 ebenfalls variieren. Diese Variationen haben unter Umständen einen erheblichen Einfluss auf die eingespritzte Kraftstoffmenge. Daher ist es notwendig, die Injektoren 16 in gewissen zeitlichen Abständen zu kalibrieren.The characteristic field has a component scattering, which is why it injector 16 to injector 16 can vary. Furthermore, the characteristic field over the life of the injector 16 also vary. These variations may have a significant impact on the amount of fuel injected. Therefore it is necessary to use the injectors 16 to calibrate at certain intervals.

Ein entsprechendes Verfahren aus dem Stand der Technik ist in 3 gezeigt. Dabei wird in einem Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs über einen zu kalibrierenden Injektor eine kleine Menge Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt und dort verbrannt. Die Verbrennung des Kraftstoffs verursacht ein Drehmoment im Antriebsstrang, wodurch in diesem Resonanzfrequenzen von Torsionsschwingungen angeregt werden. Die Torsionsschwingungen werden mittels eines Kurbelwinkelsensors erfasst. Durch eine Frequenzanalyse der Torsionsschwingungen wird dann die Intensität der Torsionsschwingungen bestimmt und damit auf die verbrannte Kraftstoffmengen geschlossen. Die Prozedur wird für mehrere eingespritzte Kraftstoffmengen wiederholt. Diese sogenannten Pilotmengen sind derart ausgelegt, dass ihre Verbrennung zwar messbare Torsionsschwingungen im Antriebsstrang erzeugen, jedoch nicht zu einer für den Fahrer merklichen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führen. Eine obere und eine untere Grenze für die Pilotmengen sind in 2 durch die gepunkteten Linien angedeutet.A corresponding method of the prior art is in 3 shown. In this case, a small amount of fuel is injected into a combustion chamber and burned there in a coasting operation of the motor vehicle via an injector to be calibrated. The combustion of the fuel causes a torque in the drive train, whereby in this resonant frequencies of torsional vibrations are excited. The torsional vibrations are detected by means of a crank angle sensor. By a frequency analysis of the torsional vibrations of the intensity of the torsional vibrations is determined and thus closed on the burned fuel quantities. The procedure is repeated for several injected amounts of fuel. These so-called pilot quantities are designed such that their combustion generate measurable torsional vibrations in the drive train, but do not lead to an appreciable acceleration of the motor vehicle for the driver. An upper and a lower limit for the pilot quantities are in 2 indicated by the dotted lines.

Ein beispielhaftes Resultat der Kalibrierung des Injektors aus dem Stand der Technik ist in 4 gezeigt. Bei gegebenem Druck wird die Messung bei verschiedenen Einspritzmengen wiederholt und die Messpunkte M werden mittels einer geeigneten Funktion extrapoliert, insbesondere einer Exponentialfunktion oder einer Geraden. Da die Kennlinie eines Injektors eine typische funktionale Form aufweist, kann aus dem Verlauf der Kennlinie im Pilotmengenbereich auf den Verlauf außerhalb des Pilotmengenbereichs geschlossen werden.An exemplary result of the prior art injector calibration is shown in FIG 4 shown. At a given pressure, the measurement is repeated at different injection quantities and the measurement points M are extrapolated by means of a suitable function, in particular an exponential function or a straight line. Since the characteristic curve of an injector has a typical functional form, it is possible to deduce the profile outside the pilot quantity range from the course of the characteristic in the pilot quantity range.

Bei diesem Verfahren müssen viele verschiedene Einflussgrößen berücksichtigt werden, beispielsweise die aktuelle Drehzahl, der aktuell eingelegte Gang und die genaue Gestaltung des Antriebsstrangs.In this method, many different factors must be taken into account, such as the current speed, the currently engaged gear and the exact design of the powertrain.

Im Folgenden wird anhand der 5 bis 8 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kalibrierung von wenigstens einem Injektor 16' beschrieben, das weniger Einflussgrößen aufweist und damit einfacher durchzuführen ist.The following is based on the 5 to 8th an inventive method for calibrating at least one injector 16 ' described, which has less influencing variables and thus easier to perform.

Das Einspritzsystem 10 ist dazu ausgebildet, das im Folgenden beschriebene Verfahren zur Kalibrierung der Injektoren 16' durchzuführen.The injection system 10 is adapted to the method described below for calibrating the injectors 16 ' perform.

Zunächst wird in einem Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs der Hochdruckabschnitt 12 im Wesentlichen kraftstoffdicht verschlossen. Im Wesentlichen kraftstoffdicht bedeutet hierbei, dass sowohl die Injektoren 16 als auch das Druckregelventil 26 verschlossen werden. Es kann jedoch zu (nicht zu vermeidenden) Leckagekraftstoffströmen kommen, wenn diese Bauteile bei dem jeweiligen Druck nicht komplett kraftstoffdicht sind. Zum einen kann Kraftstoff über das Druckregelventil 26 in den Kraftstoffbehälter 20 fließen. Zum anderen kann über die Injektoren 16, die mit einem Niederdruckabschnitt 29 des Einspritzsystems 10 und mit dem Kraftstoffbehälter 20 verbunden sind, Kraftstoff in den Niederdruckabschnitt 29 und in den Kraftstoffbehälter abfließen.First, in a coasting operation of the motor vehicle, the high pressure section 12 essentially sealed fuel-tight. Substantially fuel-tight here means that both the injectors 16 as well as the pressure control valve 26 be closed. However, it can lead to (unavoidable) leakage fuel flows, if these components are not completely fuel-tight at the respective pressure. For one, fuel via the pressure control valve 26 in the fuel tank 20 flow. On the other hand over the injectors 16 that with a low pressure section 29 of the injection system 10 and with the fuel tank 20 Fuel is in the low pressure section 29 and drain into the fuel tank.

In 6 ist ein zeitlicher Verlauf des Absolutdrucks im Hochdruckabschnitt 12 während der Schritte des Verfahrens gezeigt. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird mittels der Hochdruckpumpe 14 ein gewünschter Absolutdruck im Hochdruckabschnitt 12 eingeregelt. Dies wird beispielsweise unter Einbeziehung des aktuellen Werts des absoluten Drucks selbst oder einer Änderungsrate des Drucks gesteuert, also bis die Änderung unter eine als Schwellwert eingestellte Änderungsrate fällt.In 6 is a time course of the absolute pressure in the high pressure section 12 shown during the steps of the procedure. Between the times t 1 and t 2 is by means of the high-pressure pump 14 a desired absolute pressure in the high pressure section 12 adjusted. This is controlled, for example, by taking into account the actual value of the absolute pressure itself or a rate of change of pressure, that is, until the change falls below a rate of change set as the threshold value.

Daraufhin, also ab dem Zeitpunkt t2, wird die Hochdruckpumpe 14 von der Steuer- und Regeleinheit 28 derart angesteuert, dass sie nur noch eine minimale Kraftstoffmenge, insbesondere keinen Kraftstoff mehr in den Hochdruckspeicher 15 fördert. Genauer gesagt steuert die Steuer- und Regeleinheit 28 eine Zumesseinheit der Hochdruckpumpe 14 mit einer maximalen Steuerstromstärke (angedeutet durch den Pfeil 34 in 5) an.Then, so from the time t 2 , the high-pressure pump 14 from the control unit 28 controlled so that they only a minimum amount of fuel, especially no more fuel in the high-pressure accumulator 15 promotes. More precisely, the control unit controls 28 a metering unit of the high-pressure pump 14 with a maximum control current (indicated by the arrow 34 in 5 ) at.

Je nachdem, ob eine Differenz aus einer Kraftstoffmenge, die die Hochdruckpumpe 14 pro Zeiteinheit fördert, und einer Leckagemenge an Kraftstoff, der den Hochdruckabschnitt 12 verlässt, positiv oder negativ ist, steigt beziehungsweise sinkt der absolute Druck im Hochdruckabschnitt 12. Dies ist durch die Doppelpfeile sowie die gepunktete Linie in 6 angedeutet.Depending on whether a difference from an amount of fuel that the high pressure pump 14 per unit time, and a leakage amount of fuel, the high-pressure section 12 leaves, is positive or negative, increases or decreases the absolute pressure in the high pressure section 12 , This is indicated by the double arrows as well as the dotted line in 6 indicated.

Optional kann zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 die effektive Leckagemasse und/oder das Leckagevolumen von Kraftstoff bestimmt werden, der den Hochdruckabschnitt 12 verlässt. Dazu wird beispielsweise der absolute Druck im Hochdruckspeicher zu den Zeitpunkten t3 und t2 mittels des Drucksensors 24 bestimmt. Aus der bekannten und in der Steuer- und Regeleinheit 28 hinterlegten Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs (siehe 7) und dem bekannten Volumen des Hochdruckabschnitts 12 wird dann die Leckagemasse Δml(t2, t3) des abgeflossenen Kraftstoffs berechnet. Dieser Verfahrensschritt wird im Folgenden noch näher erläutert.Optionally, between the time t 2 and a time t 3, the effective leakage mass and / or the leakage volume of fuel can be determined, which is the high-pressure section 12 leaves. For this purpose, for example, the absolute pressure in the high-pressure accumulator at the times t 3 and t 2 by means of the pressure sensor 24 certainly. From the known and in the control unit 28 deposited density-pressure characteristic of the fuel (see 7 ) and the known volume of the high pressure section 12 then the leakage mass Δm l (t 2 , t 3 ) of the fuel flow is calculated. This process step will be explained in more detail below.

Nun wird über mehrere, insbesondere über alle, der zu kalibrierenden Injektoren 16' für einen vorbestimmten Zeitraum t4 - t3 Kraftstoff in Brennräume 36 der Zylinder 30 eingespritzt (siehe 8), die jeweils den zu kalibrierenden Injektoren 16' zugeordnet sind.Now, over several, especially about all, the injectors to be calibrated 16 ' for a predetermined period t 4 - t 3 fuel in combustion chambers 36 the cylinder 30 injected (see 8th ), each of the injectors to be calibrated 16 ' assigned.

Es kann aber auch nur über einen zu kalibrierenden Injektor 16' für einen vorbestimmten Zeitraum t4 - t3 Kraftstoff in den zugeordneten Brennraum 36 des Zylinders 30 eingespritzt werden.But it can also only about an injector to be calibrated 16 ' for a predetermined period t 4 - t 3 fuel in the associated combustion chamber 36 of the cylinder 30 be injected.

In 5 ist das Einspritzsystem 10 während dieses Schritts gezeigt. In dem dort gezeigten Beispiel sind vier Injektoren 16' zu kalibrieren. Es kann aber natürlich auch eine beliebige andere Zahl von Injektoren 16' kalibriert werden, beispielsweise ein einzelner. Die Kreuze in 5 deuten an, dass das Druckregelventil 26, einer der zu kalibrierende Injektor 16 und die Zumesseinheit der Hochdruckpumpe 14 geschlossen sind. Es wird also über drei der Injektoren für den vorbestimmten Zeitraum t4 - t3 Kraftstoff eingespritzt.In 5 is the injection system 10 shown during this step. In the example shown there are four injectors 16 ' to calibrate. Of course, it can also be any other number of injectors 16 ' be calibrated, for example, a single. The crosses in 5 indicate that the pressure control valve 26 , one of the injectors to be calibrated 16 and the metering unit of the high-pressure pump 14 are closed. Thus, fuel is injected via three of the injectors for the predetermined time period t 4 -t 3 .

Der Schritt des Einspritzens kann, wie in 8 (a) gezeigt, jeweils in einem Ausstoßtakt der Kolben 38 (eines der Ventile 40 ist offen) erfolgen.The step of injecting can, as in 8 (a) shown, each in an exhaust stroke of the pistons 38 (one of the valves 40 is open).

Der eingespritzte Kraftstoff wird dann also nicht verbrannt und kann für eine Abgasnachbehandlung im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Zudem führt dies im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs nicht zu einem Drehmoment im Antriebsstrang, wodurch das Kraftfahrzeug nicht beschleunigt wird. Dementsprechend können auch größere Pilotmengen gewählt werden als im Verfahren nach dem Stand der Technik. Dadurch sind Messungen in einem größeren Pilotmengenbereich möglich, was die Genauigkeit des Verfahrens erhöht.The injected fuel is then not burned and can be used for exhaust aftertreatment in overrun operation of the motor vehicle. In addition, this does not result in the overrun operation of the motor vehicle to a torque in the drive train, whereby the motor vehicle is not accelerated. Accordingly, larger pilot quantities can be selected than in the method according to the prior art. As a result, measurements in a larger pilot range are possible, which increases the accuracy of the process.

Es kann auch ein beliebiger anderer Zeitpunkt für den Schritt des Einspritzens des Kraftstoffs in die Brennräume 36 gewählt werden. Beispielsweise erfolgt das Einspritzen des Kraftstoffs in einem Arbeitstakt der Kolben 38 (beide Ventile 40 sind geschlossen), siehe 8 (b). Der eingespritzte Kraftstoff wird in diesem Fall verbrannt.It may also be any other time for the step of injecting the fuel into the combustion chambers 36 to get voted. For example, the injection of the fuel takes place in a working stroke of the piston 38 (both valves 40 are closed), see 8 (b) , The injected fuel is burned in this case.

Während des Einspritzens des Kraftstoffs in den Brennraum 36 wird der absolute Druck im Hochdruckabschnitt 12 mittels des Drucksensors 24 ermittelt. Genauer gesagt wird der absolute Druck im Hochdruckabschnitt 12 wenigstens zu den Zeitpunkten t4 und t3 ermittelt, also am Ende und am Anfang des Einspritzens des Kraftstoffs. Insbesondere wird der absolute Druck zusätzlich zu einem oder mehreren Zeitpunkten zwischen t3 und t4 ermittelt. Der Schritt des Einspritzens des Kraftstoffs mit der Druckbestimmung zu mehreren Zeitpunkten kann mehrmals wiederholt werden. Hierdurch lässt sich der Verlauf des absoluten Drucks bestimmen.During the injection of the fuel into the combustion chamber 36 becomes the absolute pressure in the high pressure section 12 by means of the pressure sensor 24 determined. More specifically, the absolute pressure in the high pressure section 12 determined at least at the times t 4 and t 3 , ie at the end and at the beginning of the injection of the fuel. In particular, the absolute pressure in addition to one or more times between t 3 and t 4 determined. The step of injecting the fuel with the pressure determination at multiple times may be repeated several times. This allows the course of the absolute pressure to be determined.

Optional wird in einem Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 erneut eine zweite Leckagemasse Δml(t4, t5) und/oder ein zweites Leckagevolumen von Kraftstoff analog zur Bestimmung von Δml(t2, t3) bestimmt.Optionally, a second leakage mass Δm 1 (t 4 , t 5 ) and / or a second leakage volume of fuel is again determined analogously to the determination of Δm 1 (t 2 , t 3 ) in a period between times t 4 and t 5 .

Nun wird die Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs (in 7 beispielhaft für Dieselkraftstoff gezeigt) herangezogen, um eine aus dem Hochdruckabschnitt 12 entnommene Kraftstoffmenge zu bestimmen.Now, the density-pressure characteristic of the fuel (in 7 exemplified for diesel fuel) to one from the high pressure section 12 to determine the amount of fuel taken.

Mit den ermittelten absoluten Drücken im Hochdruckabschnitt 12 zu den Zeitpunkten t3 und t4 wird aus der Dichte-Druck Kennlinie die entsprechende Änderung der Dichte aufgrund des Verlaufs der absoluten Drücke ermittelt. Aus der Änderung der Dichte und der Kenntnis des Volumens des Hochdruckabschnitts 12 wird dann die Masse des aus dem Hochdruckabschnitt 12 entnommenen Kraftstoffs berechnet. Insbesondere ist die für Berechnung notwendige Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs in der Steuer- und Regeleinheit 28 hinterlegt.With the determined absolute pressures in the high pressure section 12 At the times t 3 and t 4 , the corresponding change in the density due to the course of the absolute pressures is determined from the density-pressure characteristic curve. From the change in density and knowledge of the volume of the high pressure section 12 then becomes the mass of the high pressure section 12 calculated fuel. In particular, the density-pressure curve required for the calculation is characteristic of the fuel in the control unit 28 deposited.

Aus der ermittelten Menge des aus dem Hochdruckabschnitt 12 entnommenen Kraftstoffs wird eine erste Gleichung für die über die einzelnen Injektoren 16' eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt. Die gesamte entnommene Menge mg,1 des entnommenen Kraftstoffs in diesem Einspritzvorgang ergibt sich als Summe der Einspritzmengen mI,i der einzelnen Injektoren 16' (der Index i bezeichnet den i-ten Injektor, siehe 5) gemäß folgender Gleichung: m g ,1 = m I ,2 + m I ,3 + m I ,4 .

Figure DE102017117677A1_0001
From the determined amount of the from the high pressure section 12 taken fuel is a first equation for the over the individual injectors 16 ' injected fuel quantity determined. The total amount removed m g, 1 of the extracted fuel in this injection process is obtained as the sum of the injection quantities m I, i of the individual injectors 16 ' (The index i denotes the ith injector, see 5 ) according to the following equation: m G ,1 = m I 2 + m I 3 + m I , 4 ,
Figure DE102017117677A1_0001

Die berechnete entnommene Kraftstoffmenge kann noch um Leckagemassen korrigiert werden. Dazu wird aus wenigstens einer der beiden Leckagemassen Δml(t2, t3) und Δml(t4, t5) eine während des Einspritzens auftretende Leckagemasse Δml(t3, t4) bestimmt. Beispielsweise werden die Zeitabstände t3 - t2 und t5 - t4 gleich der Dauer des Einspritzens t4 - t3 gewählt und die beiden Leckagemassen Δml(t2, t3) und Δml(t4, t5) gemittelt, insbesondere arithmetisch.The calculated extracted fuel quantity can still be corrected for leakage masses. For this purpose, a leakage mass Δm 1 (t 3 , t 4 ) occurring during injection is determined from at least one of the two leakage masses Δm 1 (t 2 , t 3 ) and Δm 1 (t 4 , t 5 ). For example, the time intervals t 3 -t 2 and t 5 -t 4 are selected equal to the duration of the injection t 4 -t 3 and the two leakage masses Δm 1 (t 2 , t 3 ) and Δm 1 (t 4 , t 5 ) are averaged , in particular arithmetic.

Es werden demnach Absolutdrücke benötigt, um über die Dichte-Druck Kennlinie die eingespritzte Kraftstoffmenge zu bestimmen.Absolute pressures are therefore required in order to determine the injected fuel quantity via the density-pressure characteristic curve.

Ferner kann die ebenfalls in 7 gezeigte Temperaturabhängigkeit der Dichte-Druck Kennlinie berücksichtigt werden, um die Genauigkeit des Verfahrens weiter zu erhöhen. Dazu wird insbesondere die Temperatur des Kraftstoffs im Hochdruckabschnitt gemessen. Auch die Abhängigkeit der Dichte-Druck Kennlinie von der Temperatur des Kraftstoffs kann in der Steuer- und Regeleinheit 28 hinterlegt sein.Furthermore, the also in 7 shown temperature dependence of the density-pressure curve to be taken into account in order to further increase the accuracy of the method. For this purpose, in particular the temperature of the fuel in the high pressure section is measured. Also, the dependence of the density-pressure curve on the temperature of the fuel can be in the control unit 28 be deposited.

Anhand des im Folgenden beschriebenen, beispielhaften Modells für den zeitlichen Verlauf des Drucks im Hochdruckabschnitt 12, werden die obigen Schritte nochmals näher erläutert.Based on the exemplary model described below for the time course of the pressure in the high pressure section 12 , the above steps will be explained again.

Die zeitliche Änderung des Absolutdrucks p im Hochdruckabschnitt 12 lässt sich als Funktion f des aktuellen Absolutdrucks, einer Einspritzrate des Kraftstoffs ṁ (gesamte Einspritzrate für alle Zylinder 30, in die eingespritzt wird) und mehreren Parametern F und V darstellen. Dabei bezeichnet F einen Vektor von bekannten, fixen Parametern. Diese bekannten Parameter können Parameter der Dichte-Druck Kennlinie, geometrische Parameter des Einspritzsystems 10 (beispielsweise das Volumen des Hochdruckabschnitts 12), und der Temperatur des Kraftstoffs umfassen. V bezeichnet zunächst unbekannte, also noch zu ermittelnde Parameter. Die noch zu ermittelnden Parameter sind die Leckagemassen durch die Zumesseinheit und das Druckregelventil 26. Die noch zu ermittelnden Parameter sind insbesondere variable Parameter.The temporal change of the absolute pressure p in the high pressure section 12 can be expressed as a function f of the current absolute pressure, an injection rate of the fuel ṁ (total injection rate for all cylinders 30 into which is injected) and several parameters F and V represent. F denotes a vector of known, fixed parameters. These known parameters can be parameters of the density-pressure characteristic, geometric parameters of the injection system 10 (For example, the volume of the high pressure section 12 ), and the temperature of the fuel. V denotes initially unknown parameters, that is still to be determined. The parameters still to be determined are the leakage masses through the metering unit and the pressure regulating valve 26 , The parameters still to be determined are in particular variable parameters.

Die zeitliche Änderung des Absolutdrucks lässt sich also darstellen als p ˙ = f ( p , m ˙ , F , V )

Figure DE102017117677A1_0002
The temporal change of the absolute pressure can be represented as p ˙ = f ( p . m ˙ . F . V )
Figure DE102017117677A1_0002

Zur Bestimmung der Leckagemassen durch die Zumesseinheit und das Druckregelventil 26 werden folgende Teilmodelle herangezogen.For determining the leakage masses through the metering unit and the pressure regulating valve 26 The following submodels are used.

Die Leckagemasse durch die Zumesseinheit ist konstant, insbesondere unabhängig von der Drehzahl.The leakage mass through the metering unit is constant, in particular independent of the rotational speed.

Die Leckagemasse durch das Druckregelventil 26 wird über die Drosselgleichung v = K 2 ( p − p 0 ) ρ ( p )

Figure DE102017117677A1_0003
modelliert. Dabei bezeichnet v die mittlere Strömungsgeschwindigkeit, ρ(p) die Dichte des Kraftstoffs beim Druck p, p0 einen Referenzdruck und K eine Drosselkonstante. The leakage mass through the pressure control valve 26 is about the throttle equation v = K 2 ( p - p 0 ) ρ ( p )
Figure DE102017117677A1_0003
 modeled. Here v denotes the mean flow velocity, ρ (p) the density of the fuel at pressure p, p 0 a reference pressure and K a throttle constant.

Für die Dichte-Druck Kennlinie wird folgender Zusammenhang angesetzt: ρ ( p ) = ρ 0 ( α + β p ) 1 / β α − 1 / β ,

Figure DE102017117677A1_0004
wobei ρ0 = ρ(p0) ist.For the density-pressure characteristic, the following relationship is applied: ρ ( p ) = ρ 0 ( α + β p ) 1 / β α - 1 / β .
Figure DE102017117677A1_0004
 where ρ 0 = ρ (p 0 ).

Die unbekannten Parameter V werden zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 und/oder zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 bestimmt. Zwischen diesen Zeitpunkten wird kein Kraftstoff eingespritzt, weshalb ṁ = 0 gilt. Die unbekannten Parameter können dann durch Zeitintegration von ṗ(p,F,V) über den Zeitraum t2 bis t3 und/oder über den Zeitraum t4 bis t5 bestimmt werden, insbesondere durch Minimierung eines quadratischen Fehlers.The unknown parameters V are determined between the times t 2 and t 3 and / or between the times t 4 and t 5 . No fuel is injected between these times, so ṁ = 0. The unknown parameters can then be determined by time integration of ṗ (p, F, V) over the period t 2 to t 3 and / or over the period t 4 to t 5 , in particular by minimizing a quadratic error.

Danach lässt sich die zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 eingespritzte Kraftstoffmenge durch Zeitintegration von ṗ(p,F,V) über den Zeitraum t3 bis t4 bestimmen.Thereafter, the amount of fuel injected between the times t 3 and t 4 can be determined by time integration of ṗ (p, F, V) over the time period t 3 to t 4 .

Die oben beschriebenen Schritte werden nun mehrmals wiederholt. Insbesondere wird dazu jeweils wieder der gleiche absolute Druck im Hochdruckabschnitt 12 eingeregelt. Jede Wiederholung unterscheidet sich dabei in der Auswahl der Injektoren 16', über die eingespritzt wird. Im genannten Beispiel werden bei jeder Wiederholung der Schritte drei Injektoren 16' ausgewählt, über die eingespritzt wird. Allgemein ausgedrückt werden, um eine natürliche Zahl N von Injektoren 16' zu kalibrieren, N Wiederholungen benötigt.The steps described above are repeated several times. In particular, in each case again the same absolute pressure in the high pressure section 12 adjusted. Each repetition differs in the selection of injectors 16 ' which is injected via. In the example mentioned, each repetition of the steps becomes three injectors 16 ' selected, over which is injected. Generally expressed to be a natural number N of injectors 16 ' to calibrate, N repetitions needed.

Für die Kalibrierung von vier Injektoren 16' ergibt sich beispielsweise die in der folgenden Tabelle dargestellte Reihenfolge, in der in den einzelnen Wiederholungen (W1 bis W4) über die Injektoren 16' (I1 bis I4) eingespritzt wird. Dabei bedeutet ein Kreuz, dass über den entsprechenden Injektor 16' in der entsprechenden Wiederholung eingespritzt wird und eine freie Zelle, dass nichtr eingespritzt wird. I1 I2 I3 I4 W1 × × × W2 × × × W3 × × × W4 × × × For the calibration of four injectors 16 ' results, for example, in the order shown in the following table, in which in the individual repetitions ( W1 to W4 ) over the injectors 16 ' (I1 to I4) is injected. A cross means that via the corresponding injector 16 ' is injected in the corresponding repetition and a free cell that is not injected. I1 I2 I3 I4 W1 × × × W2 × × × W3 × × × W4 × × ×

Die Reihenfolge, in der in den Wiederholungen über die Injektoren 16' eingespritzt wird, kann auch anders gewählt werden. Auch kann die Zahl der Injektoren 16', über die in den einzelnen Wiederholungen eingespritzt wird, variiert werden.The order in which in the repetitions over the injectors 16 ' can be chosen differently. Also, the number of injectors 16 ' , which is injected over the individual repetitions, can be varied.

Ein weiteres Beispiel für eine solche Reihenfolge ist in der folgenden Tabelle gezeigt. I1 I2 I3 I4 W1 × × W2 × × W3 × × W4 × × Another example of such an order is shown in the following table. I1 I2 I3 I4 W1 × × W2 × × W3 × × W4 × ×

Ganz allgemein lässt sich ein Gleichungssystem für N zu kalibrierende Injektoren wie folgt ausdrücken: m g , i = ∑ j = 1 N A i j m I , j .

Figure DE102017117677A1_0005
In general, an equation system for N injectors to be calibrated can be expressed as follows: m G . i = Σ j = 1 N A i j m I . j ,
Figure DE102017117677A1_0005

Dabei bezeichnet der Index i = 1, ...,N die Nummer der Wiederholung und j die Nummer des jeweiligen Injektors 16'. Dementsprechend ist mg,i die ermittelte Entnahmemasse bei der i-ten Wiederholung und mI,j die über den j-ten Injektor eingespritzte Kraftstoffmasse.The index i = 1, ..., N denotes the number of the repetition and j the number of the respective injector 16 ' , Accordingly, m g, i is the determined sampling mass at the ith repeat and m I, j is the fuel mass injected via the j-th injector.

Für die Einträge der Matrix A gilt, dass Aij = 1, falls in der Wiederholung i über den Injektor j eingespritzt wird und sonst Aij = 0. Die Auswahl der Injektoren 16', über die in den einzelnen Wiederholungen eingespritzt wird, ist nur durch die Vorgabe beschränkt, dass das resultierende Gleichungssystem invertierbar sein muss. Anders ausgedrückt muss die Matrix A maximalen Rang aufweisen, es muss also gelten rang(A) = N. Durch Inversion des Gleichungssystems lassen sich die Kraftstoffmassen, die jeweils über die Injektoren 16' eingespritzt werden, berechnen.For the entries of the matrix A, it holds that A ij = 1 if in the repetition i is injected via the injector j and otherwise A ij = 0. The selection of the injectors 16 ' , is injected over in the individual repetitions, is limited only by the requirement that the resulting system of equations must be invertible. In other words, the matrix A must have a maximum rank, so it must be rank (A) = N. By inversion of the system of equations, the fuel mass, respectively via the injectors 16 ' be injected, calculate.

Die Energie, die benötigt wird, um einen Injektor 16 zu öffnen, stammt direkt aus dem Hochdruckabschnitt 12. Deswegen kommt es in den Injektoren zu Schaltverlusten. Außerdem können die Injektoren 16 während des Einspritzens eine andere Leckrate aufweisen als in einem geschlossenen Zustand. Eine durch diese Effekte zusätzlich auftretende Leckagemasse, also insbesondere eine Aufteilung des Kraftstoffs, mit dem der Injektor 16' versorgt wird, auf Einspritzmenge und Leckagemasse, kann mittels eines mathematischen Modells des Injektors 16', genauer gesagt der Kraftstoffströme im Injektor 16', berücksichtigt werden.The energy needed to get an injector 16 to open, comes directly from the high pressure section 12 , Because of this, switching losses occur in the injectors. In addition, the injectors can 16 have a different leakage rate during injection than in a closed state. A leakage mass which additionally occurs as a result of these effects, that is to say in particular a division of the fuel with which the injector 16 ' supplied, on injection quantity and leakage mass, can by means of a mathematical model of the injector 16 ' , more precisely, the fuel flows in the injector 16 ' , be taken into account.

Das mathematische Modell kann, wie in 9 schematisch gezeigt, einen oder mehrere der folgenden Eingangsparameter aufweisen: Druck im Hochdruckspeicher 15 (Raildruck), Soll-Einspritzmenge, Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors und/oder Kraftstofftemperatur. Insbesondere ist das Modell Kennfeld-basiert mit einem statischen Eingang-Ausgang-Verhalten.The mathematical model can, as in 9 shown schematically, have one or more of the following input parameters: pressure in the high-pressure accumulator 15 (Rail pressure), target injection quantity, control duration of the respective injector and / or fuel temperature. In particular, the model is map-based with a static input-output behavior.

Wird über die Injektoren 16' Kraftstoff in den Brennraum 36 eingespritzt, so ändert sich der Verlauf des Absolutdrucks des Kraftstoffs im Hochdruckabschnitt 12 nicht überall gleichzeitig und nicht unverzüglich. Vielmehr kann es zu lokalen Druckschwankungen kommen. Dadurch unterliegt auch der vom Drucksensor 24 ermittelte absolute Druck gewissen Schwankungen, die über ein mathematisches Modell des Hochdruckabschnitts 12, genauer gesagt der Druckwellenausbreitung im Hochdruckabschnitt 12, berücksichtigt werden können, um die Genauigkeit des Verfahrens weiter zu erhöhen.Is about the injectors 16 ' Fuel in the combustion chamber 36 injected, so changes the course of the absolute pressure of the fuel in the high pressure section 12 not everywhere at the same time and not immediately. Rather, it can lead to local pressure fluctuations. This is also the subject of the pressure sensor 24 absolute pressure determined certain fluctuations, using a mathematical model of the high pressure section 12 More specifically, the pressure wave propagation in the high pressure section 12 , can be taken into account in order to further increase the accuracy of the method.

Die beschriebenen Schritte des Verfahrens liefern einen Messpunkt für die Einspritzmenge der Injektoren 16' bei der entsprechenden Ansteuerdauer. Die Schritte des Verfahrens können mehrfach bei verschiedenen Ansteuerdauern und/oder verschiedenen vor dem Einspritzen eingeregelten Drücken wiederholt werden. Dadurch werden Messpunkte für die verschiedenen Ansteuerdauern und eingeregelten Drücke erhalten. Basierend auf wenigstens einem Messpunkt, insbesondere basierend auf mehreren der Messpunkte, können dann Korrekturen der Ansteuerdauern für die Injektoren 16' bestimmt werden. Insbesondere können auch Korrekturen für Kombinationen aus Ansteuerdauer und eingeregeltem Druck bestimmt werden, die nicht in den Messpunkten enthalten sind.The described steps of the method provide a measuring point for the injection quantity of the injectors 16 ' at the appropriate driving time. The steps of the method may be repeated a plurality of times at different drive times and / or different presets adjusted prior to injection. As a result, measuring points for the different actuation durations and adjusted pressures are obtained. Based on at least one measuring point, in particular based on several of the measuring points, then corrections of the driving times for the injectors 16 ' be determined. In particular, it is also possible to determine corrections for combinations of activation duration and adjusted pressure that are not contained in the measurement points.

Claims (14)

Verfahren zur Kalibrierung von wenigstens einem Injektor (16') eines Common-Rail-Einspritzsystems (10), insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Schritten: (a) Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (36) wenigstens eines Zylinders (30), die dem Injektor zugeordnet ist, (b) Bestimmen eines Drucks, insbesondere eines Absolutdrucks, in einem im Wesentlichen abgeschlossenen Hochdruckabschnitt (12) des Common-Rail-Einspritzsystems (10) zu mehreren Zeitpunkten, (c) Bestimmen einer Entnahmemasse und/oder eines Entnahmevolumens von aus dem Hochdruckabschnitt (12) entnommenem Kraftstoff aus den im Hochdruckabschnitt (12) bestimmten Drücken, und (d) Bestimmen einer Masse und/oder eines Volumens des in den Brennraum (36) eingespritzten Kraftstoffs aus der Entnahmemasse und/oder aus dem Entnahmevolumen, wobei eine Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs herangezogen wird, um die Masse und/oder das Volumens des in den Brennraum (36) eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen.Method for calibrating at least one injector (16 ') of a common-rail injection system (10), in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, with the following steps: (a) injecting fuel into a combustion chamber (36) of at least one cylinder (30) associated with the injector, (b) determining a pressure, in particular an absolute pressure, in a substantially closed high pressure section (12) of the common rail injection system (10) at several times, (c) determining a take-off mass and / or a take-off volume of fuel taken from the high-pressure section (12) from the pressures determined in the high-pressure section (12), and (d) determining a mass and / or volume of the fuel injected into the combustion chamber (36) from the extraction mass and / or from the extraction volume, wherein a density-pressure characteristic of the fuel is used to determine the mass and / or the volume of the fuel in the combustion chamber (36) injected fuel to determine. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (a) bis (c) mehrmals wiederholt werden, bevor Schritt (d) erfolgt.Method according to Claim 1 , characterized in that the steps (a) to (c) are repeated several times before step (d) takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturabhängigkeit der Dichte-Druck Kennlinie des Kraftstoffs herangezogen wird, um die Masse und/oder das Volumen des jeweils in den Brennraum (36) eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature dependence of the density-pressure characteristic of the fuel is used to determine the mass and / or the volume of each injected into the combustion chamber (36) fuel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochdruckpumpe (14) des Common-Rail-Einspritzsystems (10) während wenigstens eines Schrittes im Wesentlichen keinen Kraftstoff fördert, insbesondere während aller Schritte.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a high-pressure pump (14) of the common-rail injection system (10) promotes substantially no fuel during at least one step, in particular during all steps. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während wenigstens eines Schrittes ein Druckregelventil (26) des Common-Rail-Einspritzsystems (10) geschlossen wird, insbesondere während aller Schritte.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during at least one step, a pressure regulating valve (26) of the common rail injection system (10) is closed, in particular during all steps. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Leckagemasse und/oder ein Leckagevolumen von Kraftstoff bestimmt wird, der den Hochdruckabschnitt (12) verlässt, insbesondere wobei die Leckagemasse und/oder das Leckagevolumen vor und/oder nach dem Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume (36) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition a leakage mass and / or a leakage volume of fuel is determined leaving the high-pressure section (12), in particular wherein the leakage mass and / or the leakage volume before and / or after the injection of the fuel is determined in the combustion chambers (36). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Injektorleckagemodell herangezogen wird, um eine Leckagemasse und/oder ein Leckagevolumen von Kraftstoff durch den wenigstens einen Injektor (16') zu bestimmen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an injector leakage model is used to determine a leakage mass and / or a leakage volume of fuel through the at least one injector (16 '). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume (36) der Druck im Hochdruckabschnitt (12) geregelt wird, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer und/oder über eine Betrachtung der Änderungsrate.Method according to one of the preceding claims, characterized in that prior to the injection of fuel into the combustion chambers (36), the pressure in the high-pressure section (12) is regulated, in particular for a predetermined period of time and / or by considering the rate of change. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schritt in einem Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt, insbesondere alle Schritte.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one step takes place in a pushing operation of the motor vehicle, in particular all steps. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum (36) während eines Ausstoßtakts des Kolbens (38) erfolgt, der dem Brennraum (36) zugeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the injection of the fuel into the combustion chamber (36) during an exhaust stroke of the piston (38), which is associated with the combustion chamber (36). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einspritzens von Kraftstoff in den Brennraum (36) wenigstens einmal wiederholt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step of injecting fuel into the combustion chamber (36) is repeated at least once. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Masse und/oder des Volumens des in den Brennraum (36) eingespritzten Kraftstoffs Laufzeiteffekte mittels eines mathematischen Modells berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in determining the mass and / or the volume of the fuel injected into the combustion chamber (36), transit time effects are taken into account by means of a mathematical model. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Injektoren (16') kalibriert werden, wobei Kraftstoff in einen Brennraum (36) mehrerer Zylinder (30) eingespritzt wird, die jeweils einem der Injektoren zugeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of injectors (16 ') are calibrated, wherein fuel is injected into a combustion chamber (36) of a plurality of cylinders (30), which are each associated with one of the injectors. Einspritzsystem (10) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer Steuer- und Regeleinheit (28) und einem Hochdruckabschnitt (12), der wenigstens einen Injektor (16') umfasst, wobei die Steuer- und Regeleinheit (28) ausgebildet ist, den Hochdruckabschnitt (12) im Wesentlichen steuerungstechnisch abzuschließen, eine vordefinierte Kraftstoffmenge über den Injektor (16') abzugeben und einen Verlauf der Absolutdrücke im Hochdruckabschnitt (12) zu bestimmen.Injection system (10) for a motor vehicle, in particular a common-rail injection system, having a control and regulation unit (28) and a high-pressure section (12) which comprises at least one injector (16 '), wherein the control and regulation unit (28) is designed to complete the high-pressure section (12) substantially control technology to deliver a predefined amount of fuel through the injector (16 ') and to determine a profile of the absolute pressures in the high-pressure section (12).
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