DE102017206366A1 - Method for operating a fuel injector - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors. Hierin wird während einer Kraftstoffeinspritzung ein Haltestromniveau (Ih) des Kraftstoffinjektors auf ein Abfallniveau (Ia) verringert. Bei diesem fällt der Ankerhub (A) des Kraftstoffinjektors auf einen Sitzdrosselgrenzwert ab.

Figure DE102017206366A1_0000
The invention relates to a method for operating a fuel injector. Herein, during a fuel injection, a holding current level (I h ) of the fuel injector is reduced to a drop level (I a ). In this case, the armature stroke (A) of the fuel injector drops to a seat throttle limit.
Figure DE102017206366A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben Kraftstoffinjektors. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um einen Kraftstoffinjektors mittels des Verfahrens zu betreiben.The present invention relates to a method of operating a fuel injector. Furthermore, the present invention relates to a computer program which is set up to carry out each step of the method according to the invention and to a machine-readable storage medium on which the computer program according to the invention is stored. Finally, the invention relates to an electronic control device, which is set up to operate a fuel injector by means of the method.

Stand der TechnikState of the art

Für den Betrieb eines Kraftstoffinjektors für die Common-Rail-Direkteinspritzung muss bei der Ankerhubeinstellung ein gewisser Vorhalt berücksichtigt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Ankerhub in kritischen Betriebssituationen, wie beispielsweise niedrigen Temperaturen oder einem Drucksprung nicht zu niedrig wird und eine Sitzdrosselung zuverlässig vermieden werden kann. Im Normalbetrieb wird der Kraftstoffinjektor folglich mit einem Haltestromniveau betrieben, dass einen für die Injektorfunktion unnötig hohen Ankerhub erzeugt. Dies kann zu verstärkten Verschleißerscheinungen führen, da diese mit zunehmenden Ankerhub zunehmen. Ursächlich dafür ist der mit hohem Ankerhub einhergehende niedrige Ventilraumdruck. Dies betrifft in erster Linie Haupteinspritzungen, weil bei kurzen Ansteuerdauern, wie sie bei Vor- und Nacheinspritzungen auftreten, der Ventilraumdruck nicht so stark abgesenkt wird und es deshalb auch kaum zu Schädigungen kommt.For the operation of a fuel injector for the common-rail direct injection, a certain allowance must be taken into account in the armature stroke adjustment. This ensures that the armature stroke in critical operating situations, such as low temperatures or a pressure jump is not too low and a seat throttling can be reliably prevented. In normal operation, the fuel injector is consequently operated at a holding current level which generates an unnecessarily high armature stroke for the injector function. This can lead to increased wear as they increase with increasing armature stroke. The reason for this is the low valve chamber pressure associated with a high armature stroke. This applies primarily to main injections, because with short activation periods, as they occur during pre- and post-injections, the valve-chamber pressure is not lowered so much and therefore hardly any damage occurs.

Ein Rückschluss auf den Ankerhub ist durch die Auswertung des Signals eines piezoelektrischen Nadelschließsensors (Needle Closing Sensor; NCS) möglich. An inference to the armature stroke is possible by evaluating the signal of a piezoelectric needle closing sensor (NCS).

Die Verwendung eines solchen piezoelektrischen Nadelschließsensors wird in der DE 10 2014 204 098 A1 beschrieben.The use of such a piezoelectric needle closing sensor is in DE 10 2014 204 098 A1 described.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In dem Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors wird während einer Kraftstoffeinspritzung ein Haltestromniveau des Kraftstoffinjektors auf ein Abfallniveau verringert. Dieses Abfallniveau wird so gewählt, dass ein Ankerhub des Kraftstoffinjektors auf einen Sitzdrosselgrenzwert sinkt. Dies ermöglicht eine Verringerung des effektiven Ankerhubs auf das für die Injektorfunktion gerade noch zulässige Ankerhubniveau. Diese Verringerung führt zu einer effektiven Erhöhung eines Ventilraumdruckes des Kraftstoffinjektors und somit zu einer Verringerung des Verschleißes. Bei dem Kraftstoffinjektor handelt es sich insbesondere um einen Common-Rail-Kraftstoffinjektor für die Kraftstoffdirekteinspritzung.In the method of operating a fuel injector, a hold current level of the fuel injector is reduced to a drop level during fuel injection. This drop level is selected so that an armature stroke of the fuel injector drops to a seat throttle limit. This makes it possible to reduce the effective armature lift to the armature lift level which is still permissible for the injector function. This reduction leads to an effective increase of a valve space pressure of the fuel injector and thus to a reduction of the wear. In particular, the fuel injector is a common rail fuel injector for direct fuel injection.

In einer Ausführungsform ist es bevorzugt, dass eine Ansteuerdauer des Kraftstoffinjektors so verlängert wird, dass eine Ventilöffnungsdauer des Kraftstoffinjektors gegenüber einem Betrieb nur mit dem Haltestromniveau und der ursprünglichen Ansteuerdauer unverändert bleibt. Eine auf Grund des verringerten Ankerhubes im Moment der Stromabschaltung des Haltestroms verringerte Ventilschließdauer wird also durch eine Anpassung der Ansteuerdauer kompensiert, um die Ventilöffnungsdauer konstant zu halten. Hierfür kann insbesondere die Regelfunktion VCC (Variable Compression Control) eingesetzt werden.In one embodiment, it is preferable that a drive duration of the fuel injector be extended so that a valve opening duration of the fuel injector remains unchanged from operation with only the holding current level and the original drive duration. A reduced valve closing time due to the reduced armature stroke at the moment of the current cut-off of the holding current is thus compensated by an adaptation of the activation duration in order to keep the valve opening duration constant. In particular, the control function VCC (Variable Compression Control) can be used for this purpose.

In einer anderen Ausführungsform ist es bevorzugt, dass das Haltestromniveau während der Kraftstoffeinspritzung wieder auf seinen Ausgangswert erhöht wird. Hierdurch wird der Anker vor dem Schließen wieder an den Hubanschlag gezogen. Auch hierbei wird das Niveau des Abfallstroms so gewählt, dass der Anker gerade so nie die Sitzdrosselgrenze unterschreitet. Das sichere Erreichen des Hubanschlags kann insbesondere durch Überwachung der Ventilschließdauer mittels VCC oder mittels des Signals eines piezoelektrischen Nadelschließsensors sichergestellt werden, wie dies in der DE 10 2014 204 098 A1 beschrieben wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich die Ventilschließdauer nicht verändert und somit auch die Ansteuerdauer des Kraftstoffinjektors nicht nachjustiert werden muss, um die Ventilöffnungsdauer konstant zu halten.In another embodiment, it is preferable that the holding current level during the fuel injection is increased again to its initial value. As a result, the anchor is pulled back to the stroke stop before closing. Again, the level of the waste stream is chosen so that the anchor just never falls below the seat throttle limit. The safe achievement of the stroke stop can be ensured in particular by monitoring the valve closing duration by means of VCC or by means of the signal of a piezoelectric needle closing sensor, as shown in the DE 10 2014 204 098 A1 is described. This embodiment has the advantage that the valve closing duration does not change and thus also the activation duration of the fuel injector does not have to be readjusted in order to keep the valve opening duration constant.

Neben der Höhe des Stromniveaus kann auch ein Zeitraum bis zur einer Umschaltung vom Haltestrom auf den Abfallstrom eingestellt werden, um zu erreichen, dass der Ankerhub genau auf den Sitzdrosselgrenzwert abfällt. Sollte eine freie Wahl des Haltestromniveaus nicht möglich sein, kann ein Abfallen des Ankers über den Zeitpunkt der Stromumschaltung vom Haltestrom auf den Abfallstrom eingestellt werden. Dies kann beispielsweise dann notwendig werden, wenn in einem Steuergerät, welches den Kraftstoffinjektor steuert, nur eine begrenzte Anzahl feste Stromniveaus umsetzbar sind.In addition to the level of the current level, a period until a switchover from the holding current to the waste stream can be set in order to achieve that the armature stroke drops to exactly the seat throttle limit value. Should a free choice of the holding current level not be possible, a drop of the armature over the time of the current switching from the holding current to the waste stream can be set. This may be necessary, for example, if only a limited number of fixed current levels can be implemented in a control unit which controls the fuel injector.

Unter dem Niveau des Abfallstroms wird ein zeitlich gemitteltes Stromniveau verstanden. Dies kann nicht nur durch eine konstante Bestromung, sondern beispielsweise auch durch eine gepulste Bestromung realisiert werden.The level of the waste stream is understood to mean a time-averaged current level. This can be realized not only by a constant current, but also for example by a pulsed current.

Die Kraftstoffeinspritzung ist vorzugsweise eine Kraftstoffhaupteinspritzung. Hier kann durch das Verfahren eine deutliche Verringerung des Verschleißes erreicht werden, während das Verfahren bei Vor- und Nacheinspritzungen keine wesentliche Verringerung des Verschleißes ermöglicht.The fuel injection is preferably a main fuel injection. Here, a significant reduction of the wear can be achieved by the method, while the method is based on and post-injections does not significantly reduce wear.

Grundsätzlich kann der Ankerhub durch die Auswertung des Signals eines piezoelektrischen Nadelschließsensors gemäß der DE 10 2014 204 098 A1 ermittelt werden. Auf Grund der nicht genau bekannten piezo-elektrischen Eigenschaften des Nadelschließsensors ist diese Methode allerdings ungenau. Es ist deshalb bevorzugt, dass während eines Öffnens eines Schaltventils des Kraftstoffinjektors ein Gesamtsignalabfall eines piezoelektrischen Nadelschließsensors des Kraftstoffinjektors und ein Signaleinbruch innerhalb des Gesamtsignalabfalls ermittelt werden und aus einem Verhältnis zwischen dem Gesamtsignalabfall und dem Signaleinbruch der Ankerhub ermittelt wird.Basically, the armature stroke by the evaluation of the signal of a piezoelectric Nadelschließsensors according to the DE 10 2014 204 098 A1 be determined. Due to the not exactly known piezoelectric properties of the needle-closing sensor, however, this method is inaccurate. It is therefore preferred that during opening of a switching valve of the fuel injector, a total signal drop of a piezoelectric needle closing sensor of the fuel injector and a signal drop within the total signal drop are determined and determined from a ratio between the total signal drop and the signal dip the armature stroke.

Der Gesamtsignalabfall kann insbesondere als Differenz zwischen einem elektrischen Signal des Nadelschließsensors bei geschlossenem Schaltventil und einem lokalen Minimum des elektrischen Signals des Nadelschließsensors bei geöffnetem Schaltventil ermittelt werden. Das elektrische Signal des Nadelschließsensors bei geschlossenem Schaltventil beträgt idealerweise null. Durch Kompression des piezoelektrischen Elements des Nadelschließsensors beim Öffnen des Schaltventils wird ein negatives elektrisches Signal erzeugt.The total signal drop can be determined, in particular, as the difference between an electrical signal of the needle-closing sensor when the switching valve is closed and a local minimum of the electrical signal of the needle-closing sensor when the switching valve is open. The electrical signal of the needle closing sensor with closed switching valve is ideally zero. By compression of the piezoelectric element of the needle closing sensor when opening the switching valve, a negative electrical signal is generated.

Der Signaleinbruch wird insbesondere als Differenz zwischen dem lokalen Minimum des elektrischen Signals des Nadelschließsensors bei geöffnetem Schaltventil und einem lokalen Maximum des elektrischen Signals des Nadelschließsensors bei geöffnetem Schaltventil ermittelt.The signal collapse is determined in particular as the difference between the local minimum of the electrical signal of the needle-closing sensor when the switching valve is open and a local maximum of the electrical signal of the needle-closing sensor when the switching valve is open.

Bei dem elektrischen Signal kann es sich um eine an dem Piezoelement anliegende Spannung handeln. Wenn das Piezoelement über einen niederohmigen Widerstand angeschlossen ist, so kann anstelle der Spannung der vom Piezoelement abgegebene Strom als elektrisches Signal verwendet werden.The electrical signal may be a voltage applied to the piezoelectric element. If the piezoelectric element is connected via a low-resistance resistor, the current delivered by the piezoelectric element can be used as the electrical signal instead of the voltage.

Das Ermitteln des Ankerhubs erfolgt vorzugsweise mittels einer Kennlinie, welche die Abhängigkeit des Verhältnisses vom Ankerhub beschreibt. Eine solche Kennlinie kann in einfacher Weise aus theoretischen Betrachtungen oder aus empirischen Messungen erstellt werden.Determining the anchor stroke is preferably carried out by means of a characteristic which describes the dependence of the ratio of the armature stroke. Such a characteristic curve can be easily generated from theoretical considerations or from empirical measurements.

Aus einem Endzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung kann optional darauf geschlossen werden, ob der Ankerhub während der Kraftstoffeinspritzung unter den Sitzdrosselgrenzwert gesunken ist. Dies ermöglicht eine nachträgliche Ankerhubüberwachung. Neben der Überwachung ist insbesondere auch eine Anpassung der Bestromung möglich, so dass der Anker gerade nicht unter den Sitzdrosselwert sinkt. Dabei kann im Sinne einer aktiven Regelung entweder der Abfallstrom angehoben werden oder aber das Umschalten vom Haltestrom zum Abfallstrom erfolgt später.From an end point of fuel injection, it may be optionally concluded whether the armature stroke has dropped below the seat throttle limit during fuel injection. This allows a subsequent Ankerhubüberwachung. In addition to the monitoring, an adjustment of the current supply is possible in particular, so that the armature just does not sink below the seat throttle value. In this case, in the sense of an active control either the waste stream can be raised or the switching from the holding current to the waste stream takes place later.

Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere dann, wenn es auf einem elektronischen Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Das Computerprogramm ermöglicht die einfache Implementierung des Verfahrens in einem vorhandenen Steuergerät, ohne daran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um einen Kraftstoffinjektor zu betreiben.The computer program is set up to perform each step of the method, in particular when it is performed on an electronic computing device or controller. For this purpose it is stored on the machine-readable storage medium. The computer program allows the simple implementation of the method in an existing control unit, without having to make structural changes. By loading the computer program onto a conventional electronic control unit, the electronic control unit is set up, which is set up to operate a fuel injector.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

  • 1 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf des Ventilraumdrucks eines Kraftstoffinjektors für verschiedene Einspritzungsarten.
  • 2 zeigt in drei Diagrammen den zeitlichen Verlauf eines zeitlichen Stromverlaufs und Ankerhubverlaufs eines Kraftstoffinjektors, sowie den zeitlichen Verlauf eines Nadelschließsensorsignals in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 3 zeigt in drei Diagrammen den zeitlichen Verlauf eines zeitlichen Stromverlaufs und Ankerhubverlaufs eines Kraftstoffinjektors, sowie den zeitlichen Verlauf eines Nadelschließsensorsignals in einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 4 zeigt in drei Diagrammen den zeitlichen Verlauf eines zeitlichen Stromverlaufs und Ankerhubverlaufs eines Kraftstoffinjektors, sowie den zeitlichen Verlauf eines Nadelschließsensorsignals in noch einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 5 zeigt in drei Diagrammen den zeitlichen Verlauf eines zeitlichen Stromverlaufs und Ankerhubverlaufs eines Kraftstoffinjektors, sowie den zeitlichen Verlauf eines Nadelschließsensorsignals in noch einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 6 zeigt in einem Diagramm die zeitlichen Verläufe von Spannungssignalen eines Nadelschließsensors eines Kraftstoffinjektors für unterschiedliche Ankerhübe.
  • 7 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit eines Verhältnisses eines Gesamtsignalabfalls und eines Signaleinbruchs vom Ankerhub in Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
  • 1 shows a diagram of the time course of the valve chamber pressure of a fuel injector for different types of injection.
  • 2 shows in three diagrams the time course of a time course of current and Ankerhubverlaufs a fuel injector, and the time course of a Nadelschließsensorsignals in an embodiment of the method according to the invention.
  • 3 shows in three diagrams the time course of a time course of current and Ankerhubverlaufs a fuel injector, and the time course of a Nadelschließsensorsignals in another embodiment of the method according to the invention.
  • 4 shows in three diagrams the time course of a time course of current and Ankerhubverlaufs a fuel injector, and the time course of a Nadelschließsensorsignals in yet another embodiment of the method according to the invention.
  • 5 shows in three diagrams the time course of a time course of current and Ankerhubverlaufs a fuel injector, and the time course of a Nadelschließsensorsignals in yet another embodiment of the method according to the invention.
  • 6 shows a diagram of the time courses of voltage signals of a needle closing sensor of a fuel injector for different armature strokes.
  • 7 shows in a diagram the dependence of a ratio of a total signal drop and a signal drop from the armature stroke in embodiments of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens können verwendet werden, um einen Kraftstoffinjektor zu betreiben, der aus der DE 10 2009 029 549 A1 bekannt ist. Dieses Dokument wird durch Bezugnahme vollständig zum Teil dieser Ausführungsbeispiele gemacht.Embodiments of the method according to the invention can be used to operate a fuel injector consisting of DE 10 2009 029 549 A1 is known. This document is fully incorporated by reference into these embodiments.

Der Ventilraumdruck des Kraftstoffinjektors wird mittels einer Führungsstange auf ein kleines Piezoelement als Nadelschließsensor abgeleitet. Eine von dem Nadelschließsensor bereitgestellte Spannung kann als elektrisches Signal ausgelesen werden. Dieses ist abzüglich einer Offset-Spannung proportional zum Ventilraumdruck. Das ausgelesene elektrische Signal wird an ein Steuergerät weitergegeben, welches den Kraftstoffinjektor steuert.The valve chamber pressure of the fuel injector is discharged by means of a guide rod to a small piezoelectric element as a needle closing sensor. A voltage provided by the needle-closing sensor can be read out as an electrical signal. This is less an offset voltage proportional to the valve chamber pressure. The read electrical signal is passed to a control unit which controls the fuel injector.

Die Änderung des Ventilraumdrucks p mit der Zeit t ist für einen herkömmlichen Betrieb des Kraftstoffinjektors in 1 dargestellt. Dabei ergeben sich für eine Voreinspritzung VE, eine Haupteinspritzung HE und eine Nacheinspritzung NE unterschiedliche Druckverläufe. Nur bei der Haupteinspritzung HE fällt der Ventilraumdruck p für einen längeren Zeitraum unter ein kritisches Druckniveau pk, bei dem es zu einem verstärkten Verschleiß des Kraftstoffinjektors kommen kann. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen Möglichkeiten auf, wie der Kraftstoffinjektor bei der Haupteinspritzung HE so angesteuert werden kann, dass der Ventilraumdruck p nicht unter das kritisches Druckniveau p fällt.The change of the valve space pressure p with the time t is for a conventional operation of the fuel injector in 1 shown. This results in a preinjection VE, a main injection HE and a post-injection NE different pressure profiles. Only in the case of the main injection HE does the valve space pressure p drop below a critical pressure level p k for a relatively long period of time, which can lead to increased wear of the fuel injector. The exemplary embodiments of the method according to the invention described below show possibilities of how the fuel injector in the main injection HE can be controlled such that the valve space pressure p does not fall below the critical pressure level p.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wir die Bestromung des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in 2 modifiziert. Im oberen Teil der Figur ist der Verlauf des elektrischen Stroms I in einer herkömmlichen Betriebsstrategie mit einer durchgezogenen Linie dargestellt und der erfindungsgemäß vorgesehene Stromverlauf ist mit einer gepunkteten Linie dargestellt. Sowohl in der herkömmlichen als auch in der erfindungsgemäßen Betriebsstrategie steigt der Strom I zunächst als Boost-/Anzugsstrom auf ein Maximum an und fällt dann auf ein Haltestromniveau Ih ab. Wie im mittleren Teil der 2 dargestellt ist, steigt hierdurch der Ankerhub A des Kraftstoffinjektors ebenfalls auf ein Maximum, welches einem maximal angehobenen Magnetanker und damit einem vollständig geöffneten Nadelventil des Kraftstoffinjektors entspricht. Erst mit Abschaltung des Stroms I am Ende der Haupteinspritzung sinkt der Ankerhub A und das Nadelventil schließt sich. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hingegen vor, dass das Haltestromniveau Ih noch vor Ende der Haupteinspritzung auf ein Abfallniveau Ia abgesenkt wird. Dieses wird so gewählt, dass der Ankerhub A auf einen Sitzdrosselgrenzwert As abfällt, diesen während der Haupteinspritzung jedoch nicht unterschreitet. Erst mit Abschalten des Stroms I fällt der Ankerhub A unter den Sitzdrosselgrenzwert As. Der Ankerhub wird dabei über das Spannungssignal NCS des Nadelschließsensors überwacht. Dabei gibt ein Grenzwert NCSs des Spannungssignals an, wann der Sitzdrosselgrenzwert As erreicht wird.In a first embodiment, the energization of the fuel injector as shown in FIG 2 modified. In the upper part of the figure, the course of the electrical current I is shown in a conventional operating strategy with a solid line and the inventively provided current waveform is shown with a dotted line. Both in the conventional and in the operating strategy according to the invention, the current I first rises to a maximum as a boost / starting current and then drops to a holding current level I h . As in the middle part of the 2 is shown, this increases the armature stroke A of the fuel injector also to a maximum, which corresponds to a maximum raised armature and thus a fully open needle valve of the fuel injector. Only with shutdown of the current I at the end of the main injection sinks the armature stroke A and the needle valve closes. By contrast, the method according to the invention provides that the holding current level I h is lowered to a waste level I a before the end of the main injection. This is chosen so that the armature stroke A drops to a seat throttle limit A s , but this does not fall below during the main injection. Only when switching off the current I, the armature stroke A falls below the seat throttle limit A s . The armature stroke is monitored via the voltage signal NCS of the needle closing sensor. In this case, a limit value NCS s of the voltage signal indicates when the seat throttle limit value A s is reached.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Bestromung des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in 3 modifiziert. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hierbei vor, dass das Abfallniveau Ia nicht so niedrig gewählt wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel. Dies kann notwendig werden, wenn das Stromniveau nicht stufenlos einstellbar ist, sondern im Steuergerät nur wenige Stromniveaus vorgegeben sind. Um zu erreichen, dass der Ankerhub A bis zum Ende der Haupteinspritzung auf den Sitzdrosselgrenzwert As absinkt, wird der Strom I früher auf das Abfallniveau Ia abgesenkt, als dies im ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist. Mit Abschalten des Stroms I fällt der Ankerhub auch im zweiten Ausführungsbeispiel unter den Sitzdrosselgrenzwert As.In a second embodiment, the energization of the fuel injector as shown in FIG 3 modified. The inventive method provides that the waste level I a is not chosen as low as in the first embodiment. This may be necessary if the current level is not infinitely adjustable, but only a few current levels are specified in the control unit. In order to achieve that the armature stroke A drops to the seat throttle limit A s until the end of the main injection, the current I is lowered earlier to the waste level I a , than is provided in the first exemplary embodiment of the method according to the invention. When the current I is switched off, the armature stroke also drops below the seat throttle limit value A s in the second exemplary embodiment.

In einem dritten Ausführungsbeispiel wird die Bestromung des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in 4 modifiziert. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass das Abfallniveau Ia nicht durch eine konstante Bestromung sondern durch eine gepulste Bestromung realisiert wird.In a third embodiment, the energization of the fuel injector as shown in FIG 4 modified. This embodiment differs from the second embodiment in that the waste level I a is not realized by a constant current supply but by a pulsed current supply.

In einem vierten Ausführungsbeispiel wir die Bestromung des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in 5 modifiziert. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hierbei vor, dass das Abfallniveau Ia so niedrig gewählt wird, wie im zweiten Ausführungsbeispiel. Die Absenkung auf das Abfallniveau Ia erfolgt jedoch noch früher als im zweiten Ausführungsbeispiel. Würde es bis zum Ende der Haupteinspritzung unverändert belassen, so würde dies dazu führen, dass der Ankerhub A noch während der Haupteinspritzung unter den Sitzdrosselgrenzwert As fällt. Noch bevor der Sitzdrosselgrenzwert As erreicht wird, wird der Strom I, daher wieder auf das Haltestromniveau Ih angehoben. Er erreicht dieses, wenn der Ankerhub A den Sitzdrosselgrenzwert As erreicht, so dass jener nicht weiter sinken kann, sondern bis zum Ende der Haupteinspritzung wieder auf seinen Maximalwert ansteigt.In a fourth embodiment, the energization of the fuel injector as shown in FIG 5 modified. The inventive method provides that the waste level I a is chosen to be as low as in the second embodiment. However, the reduction to the waste level I a takes place even earlier than in the second embodiment. If it were left unchanged until the end of the main injection, this would mean that the armature stroke A still falls below the seat throttle limit value A s during the main injection. Even before the seat throttle limit A s is reached, the current I, therefore again raised to the holding current level I h . It achieves this when the armature stroke A reaches the seat throttle limit value A s , so that it can not sink further, but rises again to its maximum value until the end of the main injection.

In 6 ist der zeitliche Verlauf des Spannungssignal NCS für unterschiedliche Ankerhübe A1 bis A5 dargestellt, wobei A1 dem geringsten Ankerhub und A5 dem höchsten Ankerhub entsprich. Ausgehend von einem Signal von 0 V fällt das Spannungssignal NCS beim Einschalten des Stroms I jeweils auf ein lokales Minimum ab. Dieser Abfall wird als Gesamtsignalabfall G bezeichnet. Wenn der Strom I abgeschaltet wird, steigt das elektrische Signal U wieder auf seinen Ausgangswert an. Im elektrischen Spannungssignal NCS ist ein Innehalten der Ankerbewegung als Signaleinbruch S erkennbar. Mit abnehmendem Ankerhub nimmt die Ausprägung des Signaleinbruchs S zu.In 6 the time profile of the voltage signal NCS for different armature strokes A 1 to A 5 is shown, with A 1 the lowest armature stroke and A 5 corresponds to the highest anchor stroke. Starting from a signal of 0 V, the voltage signal NCS falls when turning on the current I each to a local minimum. This waste is referred to as the total signal drop G. When the current I is turned off, the electrical signal U rises again to its initial value. In the electrical voltage signal NCS, a pause of the armature movement as signal collapse S is recognizable. As the armature stroke decreases, the severity of the signal dip S increases.

Der Gesamtsignalabfall G entspricht dem Quotienten des theoretischen Gesamtsignalabfalls Gt durch den piezoelektrischen Longitudinaleffekt d33. Der Signaleinbruch S entspricht der dem Quotienten des theoretischen Signaleinbruchs St durch den piezoelektrischen Longitudinaleffekt d33. Beide hängen jeweils vom Ankerhub ab. Als theoretischer Gesamtsignalabfall Gt und theoretischer Signaleinbruchs St werden hierbei die vom piezoelektrischen Longitudinaleffekt d33 unabhängigen Werte des Gesamtsignalabfall G und des Signaleinbruchs S bezeichnet. Das Verhältnis V des theoretischen Gesamtsignalabfalls Sg und des theoretischen Signaleinbruchs Ss ergibt sich aus Formel 1: V = S G = S t d 33 G t d 33 = S t G t

Figure DE102017206366A1_0001
The total signal drop G corresponds to the quotient of the theoretical total signal drop Gt by the piezoelectric longitudinal effect d 33 . The signal drop S corresponds to the quotient of the theoretical signal drop St by the piezoelectric longitudinal effect d 33 . Both depend on the armature stroke. The theoretical total signal drop G t and the theoretical signal drop S t denote the values of the total signal drop G and of the signal drop S that are independent of the piezoelectric longitudinal effect d 33 . The ratio V of the theoretical total signal drop S g and the theoretical signal drop S s is given by Formula 1: V = S G = S t d 33 G t d 33 = S t G t
Figure DE102017206366A1_0001

Das Verhältnis V ist also nicht vom piezoelektrischen Longitudinaleffekt d33 abhängig. Es ist in 7 in Abhängigkeit vom Ankerhub A dargestellt. Diese Abhängigkeit zwischen dem Ankerhub A und dem Verhältnis V ist als Kennlinie im Steuergerät hinterlegt. Nach Berechnung des Verhältnisses V kann daher der Ankerhub A ermittelt werden. Es kann auch ermittelt werden, bei welchem Grenzwert NCSs des Spannungssignals der Ankerhub A den Sitzdrosselgrenzwert As erreicht.Thus the ratio V is not dependent on the piezoelectric longitudinal effect d 33rd It is in 7 represented as a function of armature stroke A. This dependence between the armature stroke A and the ratio V is stored as a characteristic in the control unit. After calculating the ratio V, therefore, the armature stroke A can be determined. It can also be determined at which limit value NCS s of the voltage signal the armature stroke A reaches the seat throttle limit value A s .

Aus einem Endzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung wird weiterhin darauf geschlossen, ob der Ankerhub A während der Haupteinspritzung unter den Sitzdrosselgrenzwert As gesunken ist. Hierdurch erfolgt zusätzlich eine nachträgliche Ankerhubüberwachung.From an end point of the fuel injection is further concluded whether the armature lift A has dropped below the seat throttle limit A s during the main injection. As a result, a subsequent Ankerhubüberwachung also takes place.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014204098 A1 [0004, 0007, 0011]DE 102014204098 A1 [0004, 0007, 0011]
  • DE 102009029549 A1 [0019]DE 102009029549 A1 [0019]

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors, worin während einer Kraftstoffeinspritzung ein Haltestromniveau (Ih) des Kraftstoffinjektors auf ein Abfallniveau (Ia) verringert wird, bei dem der Ankerhub (A) des Kraftstoffinjektors auf einen Sitzdrosselgrenzwert abfällt.A method of operating a fuel injector, wherein during a fuel injection, a holding current level (I h ) of the fuel injector is reduced to a drop level (I a ) at which the armature lift (A) of the fuel injector drops to a seat throttle limit. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerdauer des Kraftstoffinjektors so verlängert wird, dass eine Ventilöffnungsdauer des Kraftstoffinjektors gegenüber einem Betrieb mit dem Haltestromniveau (Ih) und der ursprünglichen Ansteuerdauer unverändert bleibt.Method according to Claim 1 , characterized in that a drive duration of the fuel injector is extended so that a valve opening duration of the fuel injector remains unchanged from operation with the holding current level (I h ) and the original drive duration. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfallniveau (Ia) während der Kraftstoffeinspritzung wieder auf das Haltestromniveau (Ih) erhöht wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the waste level (I a ) is increased again during the fuel injection to the holding current level (I h ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzung eine Kraftstoffhaupteinspritzung (HE) ist.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the fuel injection is a main fuel injection (HE). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Öffnens eines Schaltventils des Kraftstoffinjektors ein Gesamtsignalabfall (G) eines piezoelektrischen Nadelschließsensors des Kraftstoffinjektors und ein Signaleinbruch (S) innerhalb des Gesamtsignalabfalls (G) ermittelt werden und aus einem Verhältnis (V) zwischen dem Gesamtsignalabfall (G) und dem Signaleinbruch (S) der Ankerhub (A) ermittelt wird.Method according to one of Claims 1 to 4 characterized in that during opening of a switching valve of the fuel injector, a total signal drop (G) of a piezoelectric needle closing sensor of the fuel injector and a signal dip (S) within the total signal drop (G) are determined and from a ratio (V) between the total signal drop (G) and the signal drop (S) of the armature stroke (A) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Endzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung darauf geschlossen wird, ob der Ankerhub (A) während der Kraftstoffeinspritzung unter den Sitzdrosselgrenzwert (As) gesunken ist.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that it is concluded from an end time of the fuel injection, whether the armature stroke (A) during the fuel injection below the seat throttle limit (A s ) has dropped. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.Computer program, which is set up, each step of the procedure according to one of Claims 1 to 6 perform. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which a computer program is based Claim 7 is stored. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um einen Kraftstoffinjektor mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zu betreiben.An electronic control unit adapted to operate a fuel injector by a method according to any one of Claims 1 to 6 to operate.
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