DE102018214411A1 - Method for determining a characteristic point in time of an injection process of a fuel injector - Google Patents

Method for determining a characteristic point in time of an injection process of a fuel injector Download PDF

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Sebastian Bliklen
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Erik Tonner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunktes (to, ts) eines Einspritzvorgangs eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine mittels eines Sensors, der dafür vorgesehen ist, ein Öffnen und/oder Schließen des Kraftstoffinjektors zu erfassen, wobei ein Signal (S) des Sensors erfasst wird, wobei ein Differenzsignal (S) gebildet wird, indem von dem Signal (S) des Sensors wenigstens ein modelliertes Signal, das einen durch einen Effekt in dem Kraftstoffinjektor hervorgerufenen Signalanteil (S, S) in dem Signal (S) des Sensors nachbildet, subtrahiert wird, und wobei aus dem Differenzsignal (S) auf den charakteristischen Zeitpunkt (to, ts) des Einspritzvorgangs geschlossen wird.The invention relates to a method for determining a characteristic point in time (to, ts) of an injection process of a fuel injector of an internal combustion engine by means of a sensor, which is provided for detecting an opening and / or closing of the fuel injector, a signal (S) from the sensor being detected wherein a difference signal (S) is formed by at least one modeled signal from the signal (S) of the sensor that simulates a signal component (S, S) caused by an effect in the fuel injector in the signal (S) of the sensor, is subtracted, and concluding from the difference signal (S) the characteristic time (to, ts) of the injection process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunktes eines Einspritzvorgangs eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for determining a characteristic point in time of an injection process of a fuel injector of an internal combustion engine, and to a computing unit and a computer program for carrying it out.

Stand der TechnikState of the art

Moderne Brennkraftmaschinen verfügen über Kraftstoffinjektoren, mit denen Kraftstoff gezielt in Brennräume eingebracht werden kann. Für eine genaue Steuerung der Brennkraftmaschine müssen charakteristische Zeitpunkte der Einspritzvorgänge, insbesondere ein Öffnen und Schließen der Einspritzventile der Kraftstoffinjektoren, möglichst genau erfasst werden.Modern internal combustion engines have fuel injectors with which fuel can be introduced into combustion chambers in a targeted manner. For precise control of the internal combustion engine, characteristic points in time of the injection processes, in particular opening and closing of the injection valves of the fuel injectors, must be recorded as precisely as possible.

Bei Kraftstoffinjektoren, bei denen das Öffnen und Schließen direkt durch Magnetventile, Piezo-Aktoren oder dergleichen erfolgt, können zum Erfassen solcher charakteristischer Zeitpunkte oft die elektrischen Ansteuergrößen verwendet werden.In fuel injectors in which the opening and closing are carried out directly by solenoid valves, piezo actuators or the like, the electrical control variables can often be used to detect such characteristic times.

Bei Kraftstoffinjektoren hingegen, bei denen zunächst ein Servoventil angesteuert wird, besteht kein direkter Zusammenhang zwischen den elektrischen Ansteuergrößen des Kraftstoffinjektors und den Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkten des Einspritzventils. Daher werden bei solchen Kraftstoffinjektoren zusätzliche Sensoren, die beispielsweise den Kraftstoffdruck in einem Steuerraum des Kraftstoffinjektors erfassen, verwendet.In the case of fuel injectors, on the other hand, in which a servo valve is initially controlled, there is no direct connection between the electrical control variables of the fuel injector and the opening and closing times of the injection valve. Therefore, additional sensors are used in such fuel injectors, which for example detect the fuel pressure in a control chamber of the fuel injector.

Systeme mit einem Sensor zum Erfassen von charakteristischen Zeitpunkten bei einem Einspritzvorgang bei den letztgenannten Kraftstoffinjektoren sind bspw. aus der DE 10 2015 201 512 A1 bekannt. Eine Nachbildung des Sensors durch eine Ersatzschaltung und ein damit erzeugtes Signal wird hierbei zur Korrektur von Störsignalen verwendet, die beispielsweise durch Überkopplungen beim Ansteuern der Kraftstoffinjektoren entstehen, insbesondere wenn Schaltvorgänge im Steuergerät in zeitlicher Nähe zu diesen Zeitpunkten stattfinden.Systems with a sensor for detecting characteristic points in time during an injection process in the latter fuel injectors are, for example, from the DE 10 2015 201 512 A1 known. A replica of the sensor by means of an equivalent circuit and a signal generated thereby is used here to correct interference signals which arise, for example, from overcoupling when the fuel injectors are activated, in particular when switching operations in the control unit take place in close proximity to these times.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunktes eines Einspritzvorgangs eines Kraftstoffinjektors sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for determining a characteristic point in time of an injection process of a fuel injector and a computing unit and a computer program for carrying it out are proposed with the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunktes eines Einspritzvorgangs eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine mittels eines Sensors, der dafür vorgesehen ist, ein Öffnen und/oder Schließen des Kraftstoffinjektors zu erfassen. Hierzu wird zunächst ein Signal des Sensors erfasst, dann wird ein Differenzsignal gebildet, indem von dem Signal des Sensors wenigstens ein modelliertes Signal subtrahiert wird, das einen durch einen Effekt in dem Kraftstoffinjektor hervorgerufenen Signalanteil in dem Signal des Sensors nachbildet. Bei einem solchen Effekt kann es sich insbesondere um einen hydraulischen Effekt, einen Körperschalleffekt, elektrische und/oder magnetische Einkopplungen oder auch eine Kombination aus mehreren davon handeln. Aus dem Differenzsignal wird dann auf den charakteristischen Zeitpunkt des Einspritzvorgangs geschlossen. Der charakteristische Zeitpunkt betrifft dabei insbesondere einen Öffnungszeitpunkt oder einen Schließzeitpunkt des Kraftstoffinjektors.A method according to the invention serves to determine a characteristic point in time of an injection process of a fuel injector of an internal combustion engine by means of a sensor which is provided for detecting an opening and / or closing of the fuel injector. For this purpose, a signal from the sensor is first detected, then a difference signal is formed by subtracting at least one modeled signal from the signal of the sensor, which simulates a signal component in the signal of the sensor caused by an effect in the fuel injector. Such an effect can be, in particular, a hydraulic effect, a structure-borne sound effect, electrical and / or magnetic couplings or a combination of several of them. The characteristic signal of the injection process is then concluded from the difference signal. The characteristic time relates in particular to an opening time or a closing time of the fuel injector.

Im Signal des Sensor enthaltene Störsignale erschweren eine Detektierbarkeit bzw. die Detektierung von Merkmalen, anhand derer auf die charakteristischen Zeitpunkte geschlossen werden kann. Hierbei kann insbesondere zwischen Störungen, die durch Körperschall erzeugt werden, und solchen, denen ein hydraulischer Effekt innerhalb des Kraftstoffinjektors zugrunde liegt, unterschieden werden. Je nach Betriebspunkt, der in der Regel über den sog. Raildruck, d.h. einen Druck in einem Hochdruckspeicher, aus dem der Kraftstoffinjektor mit Kraftstoff versorgt wird, und eine Ansteuerdauer des Kraftstoffinjektors für einen Einspritzvorgang definiert werden kann, können diese Störsignale die Nutzsignale überlagern.Interference signals contained in the signal from the sensor make it difficult to detect or detect features, on the basis of which the characteristic points in time can be inferred. A distinction can be made here in particular between disturbances which are generated by structure-borne noise and those which are based on a hydraulic effect within the fuel injector. Depending on the operating point, which is usually via the so-called rail pressure, i.e. If a pressure in a high-pressure accumulator, from which the fuel injector is supplied with fuel, and a drive duration of the fuel injector for an injection process can be defined, these interference signals can overlay the useful signals.

Während sich höherfrequente Körperschallanregungen beispielsweise in ausreichendem Maße mittels geeigneter Filter und Interfenzen bzw. Überkopplungen durch Nachbildungen mit Ersatzschaltungen reduzieren lassen, ist ein Herausfiltern der hydraulischen Störungen nicht möglich. Die Frequenzbereiche der Störungen bzw. der Störsignale und des Nutzsignals liegen hierbei nämlich in der Regel sehr bzw. zu nahe beieinander. Ebenso gibt es aber auch niederfrequente Körperschallanregungen, die sich nicht aus dem Nutzsignal herausfiltern lassen.While higher-frequency structure-borne noise excitations can be reduced to a sufficient extent, for example, by means of suitable filters and interference or overcoupling by means of simulations with equivalent circuits, it is not possible to filter out the hydraulic faults. The frequency ranges of the interference or interference signals and the useful signal are usually very close to each other. However, there are also low-frequency structure-borne noise excitations that cannot be filtered out of the useful signal.

Es wurde nun erkannt, dass auch nicht filterbare Störsignale in einem von einem Sensor erfassten Signal, d.h. dem Nutzsignal, berücksichtigt bzw. zumindest zum Teil eliminiert werden können, nämlich indem die für diese Störsignale ursächlichen Effekte zur Modellierung eines entsprechenden Signals herangezogen werden. Ein solches modelliertes Signal kann hinsichtlich eines bestimmten Effekts beispielsweise durch Simulation und/oder durch geeignete Prüfstandmessungen gewonnen und dann bei der Ermittlung des charakteristischen Zeitpunkts berücksichtigt werden, indem es von dem gemessenen bzw. erfassten Signal des Sensors abgezogen wird. Hierzu kann das modellierte Signal beispielsweise auf einer ausführenden Recheneinheit hinterlegt sein.It has now been recognized that even non-filterable interference signals in a signal detected by a sensor, ie the useful signal, can be taken into account or at least partially eliminated, namely by using the effects which are responsible for these interference signals for modeling a corresponding signal. Such a modeled signal can be obtained with respect to a certain effect, for example by simulation and / or by suitable test bench measurements, and then at the determination of the characteristic point in time can be taken into account by subtracting it from the measured or detected signal from the sensor. For this purpose, the modeled signal can, for example, be stored on an executing computing unit.

Um ein solches modelliertes Signal beispielsweise für einen hydraulischen Effekt zu erhalten, kann beispielsweise zunächst ein Vermessen von mehreren Injektorexemplaren unter Variation des Raildrucks vorgenommen werden. Die Signale können gemittelt werden, dann kann ein störender Signalbereich ausgeschnitten werden. Anschließend kann eine Definition eines Drucks als „Normdruck“ erfolgen und der zugehörige Verlauf in einer Kennlinie abgelegt werden. Zudem kann eine Bestimmung eines Skalierungsfaktors erfolgen, um den Normdruckverlauf bei einem anderen Druck anwenden zu können.In order to obtain such a modeled signal, for example for a hydraulic effect, it is possible, for example, to first measure a plurality of injector specimens while varying the rail pressure. The signals can be averaged, then a disturbing signal area can be cut out. A pressure can then be defined as “standard pressure” and the associated curve can be stored in a characteristic curve. In addition, a scaling factor can be determined in order to be able to apply the standard pressure curve to another pressure.

Insbesondere können auf diese Weise auch Abhängigkeiten der Störungen von dem Einspritzvorgang bzw. der zugrundeliegenden Ansteuerung des Kraftstoffinjektors beispielswese in Form von Funktionen berücksichtigt werden.In particular, dependencies of the faults on the injection process or the underlying activation of the fuel injector, for example in the form of functions, can also be taken into account in this way.

Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine modellierte Signal ein Signal, das einen durch eine Verdünnungswelle in Kraftstoff, die durch ein Öffnen des Kraftstoffinjektors erzeugt wird, hervorgerufenen Signalanteil nachbildet. Das modellierte Signal bildet somit einen entsprechenden, hydraulischen Effekt ab. Insbesondere kommen hierbei solche Verdünnungswellen in Betracht, die zudem durch eine Reflexion an einer Drossel in dem Kraftstoffinjektor oder einer Zuleitung zu dem Kraftstoffinjektor hervorgerufen werden. Unter einer Drossel sind hier insbesondere jegliche (insbesondere querschnittsverringernde) Komponenten, die eine drosselnde Wirkung haben, zu verstehen. Da solche Störsignale insbesondere auch von einer Schallgeschwindigkeit und/oder einer Länge (bzw. einem Abstand) von einer Düse des Kraftstoffinjektors zu der Drossel abhängen, ist es bevorzugt, diese Größen bei der Modellierung des Signals bzw. in dem modellierten Signal insbesondere zum korrekten Zeitpunkt zu berücksichtigen.The at least one modeled signal preferably comprises a signal that simulates a signal component caused by a dilution wave in fuel that is generated by opening the fuel injector. The modeled signal thus represents a corresponding hydraulic effect. In particular, such dilution waves come into consideration here, which are also caused by a reflection at a throttle in the fuel injector or a feed line to the fuel injector. A throttle is to be understood here to mean in particular any (in particular cross-section-reducing) components that have a throttling effect. Since such interference signals also depend in particular on the speed of sound and / or a length (or a distance) from a nozzle of the fuel injector to the throttle, it is preferred to use these variables when modeling the signal or in the modeled signal, in particular at the correct point in time to consider.

Bei der Bestimmung der charakteristischen Zeitpunkte können etwaige Störsignale bzw. Signalanteile, die auf Störungen durch hydraulische Effekte beim Öffnen des Kraftstoffinjektors bzw. dessen Düsennadel zurückgehen, somit besonders gut und effektiv aus dem Signal entfernt werden. Die charakteristischen Zeitpunkte lassen sich somit besser bzw. genauer bestimmen. Insbesondere gilt dies für den Öffnungszeitpunkt als charakteristischen Zeitpunkt.When determining the characteristic points in time, any interference signals or signal components that result from interference from hydraulic effects when the fuel injector or its nozzle needle is opened can thus be removed particularly well and effectively from the signal. The characteristic points in time can thus be determined better or more precisely. In particular, this applies to the opening time as a characteristic time.

Vorteilhafterweise umfasst das wenigstens eine modellierte Signal ein Signal, das durch einen Druckanstieg in Kraftstoff, der durch ein Schließen eines Schaltventils des Kraftstoffinjektors erzeugt wird, hervorgerufenen Signalanteil nachbildet. Da sich ein solcher Druckanstieg je nach Betriebspunkt mit dem Nutzsignal überlagern kann, ist es besonders vorteilhaft, diese Größe bei der Modellierung des Signals bzw. in dem modellierten Signal zu berücksichtigen.The at least one modeled signal advantageously comprises a signal that simulates the signal component caused by a pressure increase in fuel that is generated by closing a switching valve of the fuel injector. Since such a pressure increase can overlap with the useful signal depending on the operating point, it is particularly advantageous to take this variable into account when modeling the signal or in the modeled signal.

Bei dem Schließen eines Schaltventils und der damit einhergehenden Umkehr der Düsennadel bzw. deren Bewegung werden ebenfalls hydraulische Effekte bzw. Druckänderungen im Kraftstoff erzeugt. Da dieses Störsignal von der Ansteuerdauer abhängt, ist es hier von besonderem Vorteil, dieses Signal in Abhängigkeit von der tatsächlich verwendeten Ansteuerdauer zu berücksichtigen.When a switching valve is closed and the associated reversal of the nozzle needle or its movement, hydraulic effects or pressure changes in the fuel are also generated. Since this interference signal depends on the activation period, it is particularly advantageous to take this signal into account depending on the activation period actually used.

Weitere bevorzugte Signale, die das wenigstens eine modellierte Signal umfassen kann, sind ein Signal, das einen durch eine Druckänderung in Kraftstoff, die durch eine Förderung des Kraftstoffs durch eine Pumpe erzeugt wird, hervorgerufenen Signalanteil nachbildet, und/oder ein Signal, das einen durch eine Druckänderung in Kraftstoff, die durch eine vorgelagerte Einspritzung erzeugt wird, hervorgerufenen Signalanteil nachbildet. Auch bei solchen Vorgängen treten hydraulische Effekte auf, die das Nutzsignal durch Störsignale überlagern und die mit dem vorgeschlagenen Vorgehen besonders effektiv korrigiert werden können.Further preferred signals, which the at least one modeled signal can comprise, are a signal which simulates a signal component caused by a pressure change in fuel, which is generated by a delivery of the fuel by a pump, and / or a signal, which by a pressure change in fuel, which is generated by an upstream injection, simulates the signal component caused. Hydraulic effects also occur in such processes, which superimpose the useful signal by interference signals and which can be corrected particularly effectively with the proposed procedure.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control unit of a motor vehicle is, in particular in terms of programming, set up to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of a computer program is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is still used for further tasks and is therefore present anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described below with reference to the drawing.

Figurenliste list of figures

  • 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung für einen Kraftstoffinjektor und zugehörigem Sensor. 1 shows schematically a circuit arrangement for a fuel injector and associated sensor.
  • 2 zeigt schematisch einen Signalverlauf bei einem Einspritzvorgang. 2 schematically shows a signal curve during an injection process.
  • 3 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform. 3 shows schematically a sequence of a method according to the invention in a preferred embodiment.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist beispielhaft eine Schaltungsanordnung für einen Kraftstoffinjektor 110 mit einer Aktor 116 und zugehörigem Sensor 120 gezeigt. Der Kraftstoffinjektor 110 ist einer Brennkraftmaschine 100 zugeordnet. Der Aktor 116, beispielsweise ein Piezo-Aktor, dient zur Ansteuerung eines als Servoventil ausgebildeten Schaltventils 115 in dem Kraftstoffinjektor 110. Der Sensor 120 ist dabei in dem Kraftstoffinjektor 110 derart angeordnet, dass beispielsweise ein Druck in der Hochdruckleitung, erfasst werden kann.In 1 is an example of a circuit arrangement for a fuel injector 110 with an actuator 116 and associated sensor 120 shown. The fuel injector 110 is an internal combustion engine 100 assigned. The actuator 116 , for example a piezo actuator, is used to control a switching valve designed as a servo valve 115 in the fuel injector 110 , The sensor 120 is in the fuel injector 110 arranged such that, for example, a pressure in the high pressure line can be detected.

Der Aktor 116 ist mit zwei Ansteuerleitungen an eine Endstufe 155 einer als Motorsteuergerät 150 ausgebildeten Recheneinheit angebunden. Der Sensor 120, beispielsweise ein piezoelektrischer Sensor mit einem Piezo-Element, ist an das Motorsteuergerät 150 angebunden. In dem Motorsteuergerät 150 ist der Sensor 120 an eine Eingangsbeschaltung 160 angebunden. Die genaue Ausgestaltung dieser Eingangsbeschaltung für die vorliegende Erfindung nicht relevant und soll daher nicht detaillierter beschrieben werden.The actuator 116 is with two control lines to an output stage 155 one as an engine control unit 150 trained computing unit connected. The sensor 120 , for example a piezoelectric sensor with a piezo element, is connected to the engine control unit 150 tethered. In the engine control unit 150 is the sensor 120 to an input circuit 160 tethered. The exact design of this input circuit is not relevant to the present invention and should therefore not be described in more detail.

Mit der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung können Signale des Sensors 120 während eines Einspritzvorgangs, d.h. während einer Ansteuerung des Kraftstoffinjektors bzw. der Magnetspule, erfasst und zur Bestimmung bzw. Ermittlung charakteristischer Zeitpunkte des Einspritzvorgangs verwendet werden. Auf einem nur schematisch angedeuteten Speicher 170 in der Recheneinheit 150 können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete modellierte Signale hinterlegt sein, die zur Korrektur der erfassten Signale des Sensors herangezogen werden können.With the in 1 Circuit arrangement shown can signals from the sensor 120 during an injection process, ie during activation of the fuel injector or the solenoid coil, and used to determine or determine characteristic times of the injection process. On a memory that is only indicated schematically 170 in the computing unit 150 Model signals used in the context of the present invention can be stored, which can be used to correct the detected signals of the sensor.

In 2 ist schematisch ein Signalverlauf bei einem Einspritzvorgang, bei dem mittels eines Kraftstoffinjektors Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine eingebracht wird, dargestellt. Hierzu ist beispielshaft eine Spannung U über der Zeit t aufgetragen.In 2 schematically shows a signal curve during an injection process in which fuel is introduced into an internal combustion engine by means of a fuel injector. For this purpose, a voltage U is plotted over time t, for example.

Mit SAn ist ein Ansteuersignal für ein Schaltventil des Kraftstoffinjektors gezeigt, mit R ist die zugehörige Einspritzrate an Kraftstoff gezeigt. Weiterhin ist mit S ein Signal gezeigt, das mit dem Sensor, der dafür vorgesehen ist, ein Öffnen und/oder Schließen des Kraftstoffinjektors zu erfassen, bei diesem Einspritzvorgang erfasst wird. Mit S' ist zudem ein zugehöriges Ableitungssignal bezeichnet.With S An is a control signal for a switching valve of the fuel injector shown with R the associated fuel injection rate is shown. Furthermore, with S a signal is shown, which is detected by the sensor, which is intended to detect an opening and / or closing of the fuel injector, during this injection process. With S ' an associated derivative signal is also designated.

Die relevanten charakteristischen Zeitpunkte sind hier nun der Einspritzbeginn bzw. Öffnungszeitpunkt to, der durch einen Anstieg der Einspritzrate R gegeben ist, und das Einspritzende bzw. der Schließzeitpunkt ts, der durch einen Abfall der Einspritzrate R gegeben ist. Wie durch einen Vergleich mit dem Ansteuersignal SAn zu sehen, gibt es hierbei keinen direkten Zusammenhang zwischen Öffnungszeitpunkt bzw. Schließzeitpunkt und dem Ansteuern des Schaltventils.The relevant characteristic points in time here are the start of injection or opening time to, which is caused by an increase in the injection rate R is given, and the injection end or the closing time ts, which is due to a drop in the injection rate R given is. As by a comparison with the control signal S An to see, there is no direct connection between the opening or closing time and the actuation of the switching valve.

Vielmehr lassen sich der Öffnungszeitpunkt prinzipiell durch die stark abfallende Flanke des Signals S und der Schließzeitpunkt durch eine stark ansteigende Flanke des Signals S erkennen.Rather, the opening time can in principle be determined by the steeply falling edge of the signal S and the closing time by a steeply rising edge of the signal S detect.

An dem Verlauf des Signals S ist jedoch ebenfalls zu erkennen, dass es weitere mitunter stark ansteigende Flanken gibt. Hierbei handelt es sich um die mit SSt,1 und SSt,2 bezeichneten Störsignale bzw. Signalanteile. Bei dem ersten Störsignal SSt,1 handelt es sich um ein Störsignal, das durch das Öffnen des Kraftstoffinjektors bzw. dessen Düsennadel und die dadurch erzeugte Verdünnungswelle im Kraftstoff hervorgerufen wird. Bei dem zweiten Störsignal SSt,2 handelt es sich um ein Störsignal, das durch das Schließen des Schaltventils und den dadurch erzeugten Druckanstieg im Kraftstoff hervorgerufen wird. Ohne Korrektur könnten diese ansteigenden Flanken im Signal S fälschlicherweise als der Schließzeitpunkt interpretiert werden.From the course of the signal S, however, it can also be seen that there are other, sometimes strongly rising, edges. This is the with S St, 1st and S St, 2nd designated interference signals or signal components. At the first interference signal S St, 1st it is an interference signal that is caused by the opening of the fuel injector or its nozzle needle and the resulting dilution wave in the fuel. At the second interference signal S St, 2nd it is an interference signal, which is caused by the closing of the switching valve and the pressure rise in the fuel generated thereby. Without correction, these rising edges in signal S could be incorrectly interpreted as the closing time.

Diese Störsignale bzw. die entsprechenden Signalanteile werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung nun separat modelliert und von dem Signal S abgezogen. Ein auf diese Weise erhaltenes Differenzsignal SD weist diese zusätzlichen stark ansteigenden Signalflanken nicht mehr auf, was die Erkennung insbesondere des Schließzeitpunktes deutlich erleichtert bzw. verbessert.These interference signals or the corresponding signal components are now modeled separately in the context of the present invention and from the signal S deducted. A difference signal obtained in this way S D no longer has these additional strongly rising signal edges, which significantly facilitates or improves the detection, in particular of the closing time.

Es versteht sich, dass zusätzlich weitere Korrekturen des Signals S oder auch des Ableitungssignals S' vorgenommen werden können, die auf Körperschallanregungen oder Interferenzen bzw. Überkopplungen zurückgehen, um die Ermittlung der charakteristischen Zeitpunkte weiter zu verbessern.It goes without saying that further corrections to the signal S or the derivative signal S ' can be made, which are due to structure-borne noise excitation or interference or overcoupling in order to further improve the determination of the characteristic times.

In 3 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Das mittels des Sensors erfasste Signal S kann, ggf. nach Korrektur mittels eines Filters F, um die beiden in 2 dargestellten Störsignale bzw. die entsprechenden Signalanteile korrigiert werden, um das Differenzsignal SD zu erhalten.In 3 a sequence of a method according to the invention is shown schematically in a preferred embodiment. The signal S detected by the sensor can, if necessary after correction by means of a filter F to the two in 2 Interference signals shown or the corresponding Signal components are corrected to the difference signal S D to obtain.

Hierzu kann ein erstes modelliertes Signal SM,1 , das beispielsweise von der Länge ΔL von einer Düse des Kraftstoffinjektors zu der Drossel berücksichtigt wird, und auf der Recheneinheit hinterlegt ist, subtrahiert werden.A first modeled signal can be used for this S M, 1 that for example by length .DELTA.L is taken into account from a nozzle of the fuel injector to the throttle and is stored on the computing unit.

Weiterhin kann ein zweites modelliertes Signal SM,2 , das beispielsweise von der Ansteuerdauer ΔtA der Ansteuerung des Kraftstoffinjektors abhängt, und auf der Recheneinheit hinterlegt ist, subtrahiert werden. Die Ansteuerdauer ΔtA kann dabei insbesondere im Sinne einer funktionalen Abhängigkeit berücksichtigt werden.Furthermore, a second modeled signal S M, 2nd that, for example, of the control duration Δt A depends on the control of the fuel injector, and is stored on the computing unit, are subtracted. The activation period Δt A can be taken into account in the sense of a functional dependency.

Mit dem auf diese Weise erhaltenen Differenzsignal SD kann die Ermittlung von Öffnungs- und insbesondere Schließzeitpunkt des Kraftstoffinjektors besonders genau erfolgen, wie auch anhand 2 zu sehen ist.With the difference signal obtained in this way S D the opening and, in particular, the closing time of the fuel injector can be determined particularly precisely, as also on the basis of 2 you can see.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015201512 A1 [0005]DE 102015201512 A1 [0005]

Claims (13)

Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunktes (to, ts) eines Einspritzvorgangs eines Kraftstoffinjektors (110) einer Brennkraftmaschine (100) mittels eines Sensors (120), der dafür vorgesehen ist, ein Öffnen und/oder Schließen des Kraftstoffinjektors (110) zu erfassen, wobei ein Signal (S) des Sensors (120) erfasst wird, wobei ein Differenzsignal (SD) gebildet wird, indem von dem Signal (S) des Sensors (120) wenigstens ein modelliertes Signal (SM,1, SM,2), das einen durch einen Effekt in dem Kraftstoffinjektor (110) hervorgerufenen Signalanteil (SSt,1, SSt,2) in dem Signal (S) des Sensors nachbildet, subtrahiert wird, und wobei aus dem Differenzsignal (SD) auf den charakteristischen Zeitpunkt (tO, tS) des Einspritzvorgangs geschlossen wird.Method for determining a characteristic point in time (to, ts) of an injection process of a fuel injector (110) of an internal combustion engine (100) by means of a sensor (120) which is provided to detect an opening and / or closing of the fuel injector (110), wherein a signal (S) of the sensor (120) is detected, a difference signal (S D ) being formed by at least one modeled signal (SM, 1, SM, 2) from the signal (S) of the sensor (120) a signal component (S St, 1 , S St, 2 ) caused by an effect in the fuel injector (110) is reproduced in the signal (S) of the sensor, and subtracted from the difference signal (S D ) to the characteristic point in time ( t O , t S ) of the injection process is closed. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Effekt in dem Kraftstoffinjektor (110), der den Signalanteil hervorruft, einen hydraulischen Effekt und/oder einen Körperschalleffekt und/oder elektrische und/oder magnetische Einkopplungen umfasst.Procedure according to Claim 1 , wherein the effect in the fuel injector (110) which produces the signal component comprises a hydraulic effect and / or a structure-borne noise effect and / or electrical and / or magnetic couplings. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das wenigstens eine modellierte Signal (SM,1) ein Signal umfasst, das einen durch eine Verdünnungswelle in Kraftstoff, die durch ein Öffnen des Kraftstoffinjektors (110) erzeugt wird, hervorgerufenen Signalanteil (SSt,1) nachbildet.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the at least one modeled signal (S M, 1 ) comprises a signal which simulates a signal component (S St, 1 ) caused by a dilution wave in fuel which is generated by opening the fuel injector (110). Verfahren nach Anspruch 3, wobei der durch die Verdünnungswelle hervorgerufene Signalanteil (SSt,1) zudem durch eine Reflexion an einer Drossel in dem Kraftstoffinjektor (120) oder einer Zuleitung zu dem Kraftstoffinjektor (110) erzeugt wird.Procedure according to Claim 3 , wherein the signal component (S St, 1 ) caused by the dilution wave is also generated by a reflection at a throttle in the fuel injector (120) or a feed line to the fuel injector (110). Verfahren nach Anspruch 4, wobei in dem modellierten Signal (SM,1), das durch die Verdünnungswelle hervorgerufen wird, eine Länge (ΔL) von einer Düse des Kraftstoffinjektors zu der Drossel berücksichtigt ist.Procedure according to Claim 4 , wherein a length (ΔL) from a nozzle of the fuel injector to the throttle is taken into account in the modeled signal (S M, 1 ) caused by the dilution wave. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei in dem modellierten Signal (SM,1), das durch die Verdünnungswelle hervorgerufen wird, eine Schallgeschwindigkeit in dem Kraftstoff berücksichtigt ist.Procedure according to Claim 3 . 4 or 5 , wherein a sound velocity in the fuel is taken into account in the modeled signal (S M, 1 ) caused by the dilution wave. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine modellierte Signal (SM,2) ein Signal umfasst, das einen durch einen Druckanstieg in Kraftstoff, der durch ein Schließen eines Schaltventils (115) des Kraftstoffinjektors erzeugt wird, hervorgerufenen Signalanteil (SSt,2) nachbildet.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one modeled signal (S M, 2 ) comprises a signal which is a signal component (S St. ) Caused by a pressure increase in fuel, which is generated by closing a switching valve (115) of the fuel injector , 2 ) reproduces. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in dem modellierten Signal (SM,2), das durch den Druckanstieg hervorgerufen wird, eine Ansteuerdauer (ΔtA) des Kraftstoffinjektors für den Einspritzvorgang berücksichtigt ist.Procedure according to Claim 7 , wherein in the modeled signal (S M, 2 ), which is caused by the pressure increase, a drive duration (Δt A ) of the fuel injector for the injection process is taken into account. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine modellierte Signal ein Signal umfasst, das einen durch eine Druckänderung in Kraftstoff, die durch eine Förderung des Kraftstoffs durch eine Pumpe und/oder die durch eine vorgelagerte Einspritzung erzeugt wird, hervorgerufenen Signalanteil nachbildet.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one modeled signal comprises a signal which simulates a signal component caused by a pressure change in fuel, which is generated by a delivery of the fuel by a pump and / or by an upstream injection. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstes eine modellierte Signal (SM,1, SM,2) durch eine Simulation und/oder Prüfstandmessungen gewonnen ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one modeled signal (S M, 1 , S M, 2 ) is obtained by simulation and / or test bench measurements. Recheneinheit (150), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Computing unit (150) which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (150) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (150) ausgeführt wird.Computer program which causes a computing unit (150) to carry out a method according to one of the Claims 1 to 10 to be carried out when it is executed on the computing unit (150). Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.Machine-readable storage medium with a computer program stored on it Claim 12 ,
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102020208057A1 (en) 2020-06-29 2021-12-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for determining a characteristic point in time of an injection process of a fuel injector
DE102021205382A1 (en) 2021-05-27 2022-12-01 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for determining a characteristic point in time of an injection process of a fuel injector
WO2024088704A1 (en) * 2022-10-24 2024-05-02 Robert Bosch Gmbh Method for determining one or more characteristic times of a fuel injection

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