DE102018218229A1 - Method of determining a charge constant - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Ladungskonstante eines piezoelektrischen Nadelschließsensors eines Kraftstoffinjektors. Die Ladungskonstante wird aus mindestens einem nach einem Nadelschließen einer Düsennadel des Kraftstoffinjektors auftretendes Maximum (S) eines Sensorsignals (S) des Nadelschließsensors ermittelt.The invention relates to a method for determining a charge constant of a piezoelectric needle closing sensor of a fuel injector. The charge constant is ascertained from at least one maximum (S) of a sensor signal (S) of the needle closing sensor that occurs after a nozzle needle of the fuel injector is closed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Ladungskonstante eines piezoelektrischen Nadelschließsensors eines Kraftstoffinjektors. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um eine Ladungskonstante mittels des Verfahrens zu ermitteln.The present invention relates to a method for determining a charge constant of a piezoelectric needle closing sensor of a fuel injector. Furthermore, the present invention relates to a computer program which is set up to carry out each step of the method, and to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored. Finally, the invention relates to an electronic control device which is set up to determine a charge constant by means of the method.

Stand der TechnikState of the art

Der Betrieb eines an einen Kraftstoffhochdruckspeicher (Common Rail) angeschlossenen Kraftstoffinjektors für die Kraftstoffdirekteinspritzung ist nach wie vor eine große Herausforderung. Zwar kann der Ankerhub mittlerweile auf ± 1 µm genau eingestellt werden, durch Verschleiß und Laufzeiteffekte und durch verschiedene Betriebsbedingungen kann der tatsächlich vorliegende bzw. erreichte Ankerhub aber wesentlich stärker streuen. Dabei sind insbesondere zu kleine Ankerhübe für die Injektorfunktion problematisch, weil sie zu Sitzdrosselung und damit deutlich reduzierter Einspritzmenge führen können. Ein zu hoher Ankerhub kann erhöhte Verschleißerscheinungen hervorrufen.The operation of a fuel injector for direct fuel injection connected to a high-pressure fuel accumulator (common rail) is still a major challenge. Although the armature stroke can now be set to an accuracy of ± 1 µm, wear and runtime effects and various operating conditions mean that the armature stroke that is actually present or achieved can vary considerably. Armature strokes that are too small are particularly problematic for the injector function because they can result in seat throttling and thus a significantly reduced injection quantity. An excessively high anchor stroke can cause increased wear and tear.

Die Ladungskonstante d33 eines piezoelektrischen Nadelschließsensors (Needle Closing Sensor; NCS) ist eine wichtige Kenngröße beim Betrieb eines geregelten Kraftstoffinjektors. Sie wird auch als piezoelektrischer Longitudinaleffekt bezeichnet und beschreibt das Verhältnis, der auf das Piezoelement des Nadelschließsensors wirkenden mechanischen Kraft und dem parallel zu ihr erzeugten elektrischen Feld, welches das Sensorsignal generiert. Die Verwendung eines solchen piezoelektrischen Nadelschließsensors wird in der DE 10 2014 204 098 A1 beschrieben. Die Ladungskonstante erlaubt einerseits Rückschlüsse auf die Funktionstüchtigkeit des Nadelschließsensors und andererseits können mit Kenntnis der Ladungskonstanten weitere für den Injektorbetrieb relevante Größen aus dem NCS-Signal abgeleitet werden, wie beispielsweise der Ankerhub.The charge constant d 33 a piezoelectric needle closing sensor (NCS) is an important parameter when operating a regulated fuel injector. It is also referred to as the piezoelectric longitudinal effect and describes the relationship between the mechanical force acting on the piezo element of the needle closing sensor and the electrical field generated parallel to it, which generates the sensor signal. The use of such a piezoelectric needle closing sensor is in the DE 10 2014 204 098 A1 described. On the one hand, the charge constant allows conclusions to be drawn about the functionality of the needle closing sensor, and on the other hand, with knowledge of the charge constant, other variables relevant to injector operation can be derived from the NCS signal, such as the armature stroke.

Im Betrieb und über die Laufzeit des Nadelschließsensors erfolgt eine Streuung der Ladungskonstanten von bis zu 30 %. Bisherige Verfahren zur Bestimmung der Ladungskonstanten, die beispielsweise im Rahmen einer Werksprüfung durchgeführt werden, sind nur unzureichend genau. Da Teile, die eine unzulässige Abweichung der Ladungskonstanten vom Sollzustand aufweisen, nicht sicher identifiziert werden können, werden deshalb möglicherweise eigentlich funktionstüchtige Teile fälschlicherweise aussortiert.During operation and over the running time of the needle closing sensor, the charge constants are scattered by up to 30%. Previous methods for determining the charge constants, which are carried out, for example, as part of a factory test, are insufficiently accurate. Since parts that have an impermissible deviation of the charge constant from the target state cannot be identified with certainty, parts that are actually functioning may therefore be incorrectly sorted out.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In dem Verfahren zum Ermitteln einer Ladungskonstante eines piezoelektrischen Nadelschließsensors eines Kraftstoffinjektors wird die Ladungskonstante aus mindestens einem nach einem Nadelschließen einer Düsennadel des Kraftstoffinjektors auftretenden Maximum eines Sensorsignals des Nadelschließsensors ermittelt. Beim Nadelschließen erfolgt ein Anstieg eines Ventilraumdrucks des Kraftstoffinjektors von einem Fahrdruck auf den Raildruck, also auf jenen Druck, der im Kraftstoffhochdruckspeicher vorliegt, welcher den Kraftstoffinjektor mit Kraftstoff versorgt. Dieser Anstieg ist im Signalverlauf des Nadelschließsensors sichtbar und kann in Form des Maximums des Signals einfach ausgewertet werden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Proportionalität zwischen diesem Maximum und der Ladungskonstanten des piezoelektrischen Nadelschließsensors vorliegt, so dass aus dem Maximum in einfacher Weise die Ladungskonstante ermittelt werden kann.In the method for determining a charge constant of a piezoelectric needle closing sensor of a fuel injector, the charge constant is determined from at least one maximum of a sensor signal of the needle closing sensor that occurs after a nozzle needle of the fuel injector is closed. When the needle closes, the valve chamber pressure of the fuel injector increases from a driving pressure to the rail pressure, that is to say the pressure that is present in the high-pressure fuel reservoir that supplies the fuel injector with fuel. This increase is visible in the signal curve of the needle closing sensor and can be easily evaluated in the form of the maximum of the signal. The invention is based on the finding that there is a proportionality between this maximum and the charge constant of the piezoelectric needle closing sensor, so that the charge constant can be determined in a simple manner from the maximum.

Bevor das Nadelschließen abgeschlossen ist, also die Düsennadel des Kraftstoffinjektors in ihren Sitz zurückgekehrt ist, kommt es in der Regel zu Druckschwankungen im Ventilraum des Kraftstoffinjektors, welche sich auf das Signal des Nadelschließsensors auswirken. Um dennoch eine zuverlässige Ermittlung des Maximums des Sensorsignals zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass das Sensorsignal gefiltert wird.Before the needle closing is completed, that is, the nozzle needle of the fuel injector has returned to its seat, there are usually pressure fluctuations in the valve chamber of the fuel injector, which affect the signal from the needle closing sensor. In order nevertheless to enable a reliable determination of the maximum of the sensor signal, it is preferred that the sensor signal be filtered.

Überlagerte Druckschwingungen führen zu einer starken Abhängigkeit des Maximums von der Ansteuerdauer des Kraftstoffinjektors bzw. vom genauen Zeitpunkt des Nadelschließens. Um eine Vergleichbarkeit verschiedener Kraftstoffinjektoren bzw. verschiedener Laufzeiten eines Kraftstoffinjektors bezüglich des Maximums und damit der Bestimmung der Ladungskonstanten sicherzustellen, sollte die Phasenlage dieser Druckschwingungen gleichgestellt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dies erreicht, indem das Ermitteln bei einer vorgegebenen Nadelschließdauer der Düsennadel erfolgt, die insbesondere mehr als eine Millisekunde beträgt. Unter der Nadelschließdauer wird dabei der Zeitraum von der Richtungsumkehr der Düsennadelbewegung bis zum vollständigen Schließen des Nadelventils des Kraftstoffinjektors verstanden.Superimposed pressure vibrations lead to a strong dependency of the maximum on the activation period of the fuel injector or on the exact time of the needle closing. In order to ensure the comparability of different fuel injectors or different running times of a fuel injector with regard to the maximum and thus the determination of the charge constant, the phase position of these pressure fluctuations should be put on an equal footing. In one embodiment of the method, this is achieved in that the determination is carried out at a predetermined needle closing duration of the nozzle needle, which is in particular more than one millisecond. The needle closing period is understood to mean the period from the reversal of direction of the nozzle needle movement to the complete closing of the needle valve of the fuel injector.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die Phasenlage der Druckschwingungen gleichgestellt, indem Maxima des Sensorsignals bei unterschiedlichen Ansteuerdauern des Nadelschließsensors gemittelt werden. Diese Ansteuerdauern betragen jeweils insbesondere mehr als 500 Mikrosekunden. Die Ladungskonstante wird dann aus dem erhaltenen Mittelwert ermittelt.In another embodiment of the method, the phase position of the pressure vibrations is assimilated by averaging maxima of the sensor signal with different actuation times of the needle closing sensor. These drive times are in particular more than 500 microseconds. The charge constant is then determined from the mean value obtained.

In einer besonders einfachen Realisierung des Verfahrens erfolgt das Ermitteln, indem ein Maximum des Sensorsignals oder ein Mittelwert von Maxima des Sensorsignals mehrerer Nadelschließvorgänge mit einem Faktor multipliziert wird. Hierbei wird die direkte Proportionalität zwischen der Ladungskonstante und dem Wert des Maximums ausgenutzt. In a particularly simple implementation of the method, the determination is carried out by multiplying a maximum of the sensor signal or an average of maxima of the sensor signal of several needle closing processes by a factor. Here the direct proportionality between the charge constant and the value of the maximum is used.

Eine Verfälschung dieses Zusammenhangs kann über die finale Nadelschließgeschwindigkeit der Düsennadel erfolgen. Diese hängt von der Sitzgeometrie und der Sacklochgeometrie des Nadelventils ab. Sie kann im Rahmen einer Werksprüfung indirekt über den Verlauf einer Einspritzrate des Kraftstoffinjektors mitgemessen werden. Es ist deshalb bevorzugt, dass beim Ermitteln ein betragsmäßiges Maximum einer Ableitung der Einspritzrate bei einem Nadelschließvorgang berücksichtigt wird. Dies ist bei der Ermittlung des Driftverhaltens der Ladungskonstanten im Betrieb des Kraftstoffinjektors nicht möglich. Da die finale Nadelschließgeschwindigkeit allerdings nicht nennenswert driftet, verfälscht sie den Zusammenhang zwischen dem Maximum des Sensorsignals und der Ladungskonstanten über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors nicht nennenswert. Weiterhin ist es bevorzugt, dass bei dem Ermitteln Werte eines Referenzinjektors berücksichtigt werden, um so ein erwartetes Injektorverhalten in die Ermittlung einfließen zu lassen. Bei den Werten handelt es sich insbesondere um ein erwartetes Maximum des Sensorsignals, eine erwartete Ladungskonstante und ein erwartetes betragsmäßiges Maximum der Ableitung der Einspritzrate.This correlation can be falsified via the final needle closing speed of the nozzle needle. This depends on the seat geometry and the blind hole geometry of the needle valve. It can be measured indirectly in the course of a factory test via the course of an injection rate of the fuel injector. It is therefore preferred that when determining a maximum of a derivative of the injection rate is taken into account in a needle closing process. This is not possible when determining the drift behavior of the charge constants during operation of the fuel injector. However, since the final needle closing speed does not drift significantly, it does not significantly falsify the relationship between the maximum of the sensor signal and the charge constant over the service life of the fuel injector. It is further preferred that values of a reference injector are taken into account in the determination, in order to allow an expected injector behavior to be incorporated into the determination. The values are in particular an expected maximum of the sensor signal, an expected charge constant and an expected maximum in terms of amount of the derivation of the injection rate.

Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder auf einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens auf einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne daran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.The computer program is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or on an electronic control device. It enables the method to be implemented on a conventional electronic control unit without having to make any structural changes. For this purpose, it is stored on the machine-readable storage medium.

Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um eine Ladungskonstante mittels des Verfahrens zu ermitteln.By loading the computer program onto a conventional electronic control unit, the electronic control unit is obtained which is set up to determine a charge constant by means of the method.

FigurenlisteFigure list

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

  • 1 zeigt schematisch mehrere Kraftstoffinjektoren mit Nadelschließsensoren, deren Ladungskonstanten mittels Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden können.
  • 2 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf eines Ventilraumdrucks eines Nadelhubs und eines Sensorsignals eines Nadelschließsensors in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 3 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit eines Maximums eines Sensorsignals eines Nadelschließsensors von der Ansteuerdauer eines Kraftstoffinjektors für sechs verschiedene Kraftstoffinjektoren.
  • 4 zeigt in einem Diagramm eine Abhängigkeit eines Maximums eines Sensorsignals eines Nadelschließsensors eines Kraftstoffinjektors in Abhängigkeit von der Nadelschließdauer für sechs unterschiedliche Kraftstoffinjektoren.
  • 5 zeigt in drei Diagrammen den zeitlichen Verlauf einer Einspritzrate und der Ableitung einer Einspritzrate eines Kraftstoffinjektors sowie des Sensorsignals seines Nadelschließsensors.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.
  • 1 schematically shows several fuel injectors with needle-closing sensors, the charge constants of which can be determined by means of exemplary embodiments of the method according to the invention.
  • 2nd shows in a diagram the time course of a valve chamber pressure of a needle stroke and a sensor signal of a needle closing sensor in an embodiment of the method according to the invention.
  • 3rd shows in a diagram the dependence of a maximum of a sensor signal of a needle-closing sensor on the activation period of a fuel injector for six different fuel injectors.
  • 4th shows in a diagram a dependency of a maximum of a sensor signal of a needle closing sensor of a fuel injector as a function of the needle closing time for six different fuel injectors.
  • 5 shows in three diagrams the time course of an injection rate and the derivation of an injection rate of a fuel injector and the sensor signal of its needle-closing sensor.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen Kraftstoffhochdruckspeicher 1, in dem Kraftstoff gespeichert wird, um ihn mittels sechs Kraftstoffinjektoren 2 in den Verbrennungsmotor 3 eines Kraftfahrzeugs einzuspritzen. Die Kraftstoffinjektoren 2 werden mittels eines elektronischen Steuergeräts 4 gesteuert. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 weist einen Raildrucksensor 11 auf, um den Druck p1 in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 1 zu messen. Bei den Kraftstoffinjektoren 2 handelt es sich vorliegend um Kraftstoffinjektoren, wie sie aus der DE 10 2009 029 549 A1 bekannt sind. Dieses Dokument wird durch Bezugnahme vollständig zum Teil dieser Ausführungsbeispiele gemacht. Jeder Kraftstoffinjektor 2 weist unter anderem ein Schaltventil 21, einen Steuerraum 22, einen Ventilraum 23, ein Nadelventil 24 mit einer Düsennadel 25 und einen piezoelektrischen Nadelschließsensor 26 auf. Der Nadelschließsensor 26 ist vorgesehen, um ein Sensorsignal S an das elektronische Steuergerät 4 zu liefern, welches proportional zum Druck p23 im Ventilraum 23 ist. 1 shows a high-pressure fuel accumulator 1 , in which fuel is stored, by means of six fuel injectors 2nd in the internal combustion engine 3rd to inject a motor vehicle. The fuel injectors 2nd are by means of an electronic control unit 4th controlled. The high-pressure fuel accumulator 1 has a rail pressure sensor 11 on to the pressure p 1 in the high-pressure fuel reservoir 1 to eat. With the fuel injectors 2nd in the present case, fuel injectors such as those from the DE 10 2009 029 549 A1 are known. This document is made entirely part of these exemplary embodiments by reference. Any fuel injector 2nd has, among other things, a switching valve 21 , a control room 22 , a valve room 23 , a needle valve 24th with a nozzle needle 25th and a piezoelectric needle closing sensor 26 on. The needle closing sensor 26 is provided to a sensor signal S to the electronic control unit 4th to deliver which is proportional to the pressure p 23 in the valve compartment 23 is.

2 zeigt die Änderung des Drucks p23 im Ventilraum 23 mit der Zeit t, wenn die Düsennadel 25 geöffnet und wieder geschlossen wird. Dies äußert sich in einer Änderung des Nadelhubs H25 , welcher bei geschlossener Düsennadel Null beträgt und zum Zeitpunkt der Nadelumkehr ein Maximum erreicht. Die Nadelumkehr bezeichnet den Zeitpunkt, zu dem die Öffnungsbewegung der Düsennadel in eine Schließbewegung übergeht. Der Zeitraum vom Zeitpunkt der Nadelumkehr bis zum vollständigen Schließen der Düsennadel 25 ist die Nadelschließdauer tschließ . 2nd shows the change in pressure p 23 in the valve compartment 23 with time t when the nozzle needle 25th opened and closed again. This manifests itself in a change in the needle stroke H 25 , which is zero when the nozzle needle is closed and reaches a maximum when the needle is reversed. The needle reversal denotes the point in time at which the opening movement of the nozzle needle changes into a closing movement. The period from when the needle is reversed until the needle is completely closed 25th is the needle closing time t close .

Der Druck p23 im Ventilraum 23 entspricht zunächst dem Druck p1 im Kraftstoffhochdruckspeicher 1. Mit Beginn des Nadelöffnens sinkt der Druck p23 im Ventilraum 23 stark ab und verbleibt für den überwiegenden Zeitraum des Anstiegs des Nadelhubs H25 auf diesem niedrigen Wert. Zum Ende der Öffnungsbewegung steigt der Druck p23 wieder an und schwingt dann während der Nadelschließdauer tschließ um einen Wert, der als Fahrdruck pfahr bezeichnet wird. Sobald die Düsennadel 25 vollständig geschlossen ist, steigt der Druck p23 erneut an und schwingt dann um den Druck p1 im Kraftstoffhochdruckspeicher 1. Das gefilterte Sensorsignal S des Nadelschließsensors 26 bildet diesen Druckanstieg ab. Unmittelbar nach dem vollständigen Schließen der Düsennadel erreicht es ein Maximum Smax.The pressure p 23 in the valve compartment 23 initially corresponds to the pressure p 1 in the High pressure fuel accumulator 1 . As the needle opens, the pressure drops p 23 in the valve compartment 23 decreases sharply and remains for the majority of the time the needle stroke increases H 25 at this low value. At the end of the opening movement, the pressure increases p 23 back on and then swings during the needle closing period t close by a value called the driving pressure p driving referred to as. Once the nozzle needle 25th is completely closed, the pressure rises p 23 again and then swings around the pressure p 1 in the high-pressure fuel reservoir 1 . The filtered sensor signal S of the needle closing sensor 26 maps this pressure increase. Immediately after the nozzle needle is completely closed, it reaches a maximum smax.

3 zeigt, wie sich für die Kraftstoffinjektoren 2 das Maximum Smax jeweils ändert, wenn sie mit unterschiedlichen Ansteuerdauern tanst angesteuert werden. Die Ansteuerdauer tanst bezeichnet dabei die Dauer der Bestromung des Kraftstoffinjektors 2 zur Betätigung des Schaltventils 21 und entspricht dem Zeitraum vom Beginn des Anstiegs des Nadelhubs H25 bis zur Nadelumkehr. 3rd shows how for the fuel injectors 2nd the maximum smax changes each time they have different actuation durations not can be controlled. The activation period not denotes the duration of the current supply to the fuel injector 2nd for actuating the switching valve 21 and corresponds to the period from the start of the increase in the needle stroke H 25 until the needle reverses.

4 zeigt, wie sich für jeden der sechs Kraftstoffinjektoren 2 das Maximum Smax ändert, wenn sich der Nadelschließzeitraum tschließ ändert. 4th shows how each of the six fuel injectors 2nd the maximum smax changes when the needle closing period changes t close changes.

In einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Ladungskonstante d33 jedes der piezoelektrischen Nadelschließsensoren 26 gemäß Formel 1 berechnet: d 33 = k 1 S m a x

Figure DE102018218229A1_0001
In a first embodiment of the method according to the invention, the charge constant d 33 each of the piezoelectric needle closing sensors 26 calculated according to Formula 1: d 33 = k 1 S m a x
Figure DE102018218229A1_0001

Dabei bezeichnet k1 eine Konstante, die als Faktor fungiert und für eine definierte Nadelschließdauer tschließ , welche mehr als 1 Millisekunde beträgt, vorgegeben ist.Inscribed k 1 a constant that acts as a factor and for a defined needle closing period t close which is more than 1 millisecond.

5 zeigt, wie sich die Einspritzrate Q und deren erste Ableitung Q' für drei verschiedene Kraftstoffinjektoren 2 mit der Zeit t ändern. Außerdem ist der Verlauf des Sensorsignals S dieser Kraftstoffinjektoren 2 nach dem Schließen der Düsennadel 25 in 5 dargestellt. Die Ableitung Q' durchläuft jeweils ein Minimum, welches ein betragsmäßiges Maximum Q'max darstellt. Für eine Ermittlung der Ladungskonstanten d33 in einer Werksprüfung bei definierter Nadelschließdauer tschließ gilt in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zusammenhang gemäß Formel 2: S m a x S r e f = α ( d 33 d 33 _ r e f ) + β ( Q ' m a x Q ' r e f )

Figure DE102018218229A1_0002
5 shows how the injection rate Q and their first derivative Q ' for three different fuel injectors 2nd change with time t. In addition, the course of the sensor signal S of these fuel injectors 2nd after closing the nozzle needle 25th in 5 shown. The derivative Q ' passes through a minimum, which is a maximum amount Q ' max represents. For a determination of the charge constant d 33 in a factory test with a defined needle closing time t close in one embodiment of the method according to the invention the relationship according to formula 2 applies: S m a x - S r e f = α ( d 33 - d 33 _ r e f ) + β ( Q ' m a x - Q ' r e f )
Figure DE102018218229A1_0002

Dabei bezeichnet Sref das Maximum Smax eines goldenen Referenzkraftstoffinjektors, d33_ref bezeichnet die Ladungskonstante d33 des goldenen Referenzkraftstoffinjektors und Q'ref bezeichnet das betragsmäßige Maximum Q'max der Einspritzrate Q des goldenen Referenzkraftstoffinjektors. Die Faktoren α und β sind abhängig vom Kraftstoffinjektortyp. Sie können vorliegend mittels einer Simulation ermittelt werden. Durch Auflösen der Formel 2 nach der Ladungskonstante d33 ergibt sich Formel 3: d 33 = S m a x S r e f β ( Q ' m a x Q ' r e f ) α + d 33 _ r e f

Figure DE102018218229A1_0003
Sref denotes the maximum smax of a gold reference fuel injector, d 33_ref denotes the charge constant d 33 the golden reference fuel injector and Q ' ref denotes the maximum amount Q ' max the injection rate Q of the golden reference fuel injector. The factors α and β depend on the fuel injector type. In the present case, they can be determined by means of a simulation. By solving Formula 2 according to the charge constant d 33 Formula 3 results: d 33 = S m a x - S r e f - β ( Q ' m a x - Q ' r e f ) α + d 33 _ r e f
Figure DE102018218229A1_0003

Die Formel 3 kann erst in Formel 4 und dann in Formel 5 umgeformt werden: d 33 = 1 α S m a x β α Q ' m a x + S r e f + β Q ' r e f α + d 33 _ r e f

Figure DE102018218229A1_0004
d 33 = k 1 S m a x k 2 Q ' m a x + k 3
Figure DE102018218229A1_0005
Formula 3 can only be converted into Formula 4 and then into Formula 5: d 33 = 1 α S m a x - β α Q ' m a x + S r e f + β Q ' r e f α + d 33 _ r e f
Figure DE102018218229A1_0004
d 33 = k 1 S m a x - k 2nd Q ' m a x + k 3rd
Figure DE102018218229A1_0005

Wie im ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird also auch hier das Maximum Smax mit einer ersten Konstanten k1 multipliziert. Hiervon wird das mit einer zweiten Konstanten k2 multiplizierte betragsmäßige Maximum Q'max der Einspritzrate Q subtrahiert und eine dritte Konstante k3 wird addiert. Während die erste Konstante k1 und die zweite Konstante k2 sich aus den injektorspezifischen Faktoren α und β ergeben, beinhaltet die dritte Konstante k3 Werte des goldenen Referenzkraftstoffinjektors.As in the first exemplary embodiment of the method, the maximum Smax with a first constant is also here k 1 multiplied. This is done with a second constant k 2 multiplied maximum amount Q ' max the injection rate Q subtracted and a third constant k 3 is added. While the first constant k 1 and the second constant k 2 from the injector-specific factors α and β result, includes the third constant k 3 Values of the golden reference fuel injector.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur für eine Werksprüfung der Kraftstoffinjektoren 2 verwendet werden, sondern auch um eine Drift der Ladungskonstanten d33 im Betrieb der Kraftstoffinjektoren 2 zu ermitteln. Während für den Faktor α derselbe Wert wie bei der Werksprüfung verwendet wird, wird für den Faktor β ein Wert von Null eingesetzt, um abzubilden, dass die finale Nadelschließgeschwindigkeit eines Kraftstoffinjektors 2 im Betrieb nicht mehr signifikant driftet. Damit gilt k2 = 0, womit sich die Formel 6 ergibt: d 33 = k 1 S m a x + k 3

Figure DE102018218229A1_0006
The method according to the invention cannot only be used for a factory test of the fuel injectors 2nd be used, but also to drift the charge constant d 33 in the operation of the fuel injectors 2nd to determine. While for the factor α the same value as used in the factory test is used for the factor β a value of zero is used to represent the final needle closing speed of a fuel injector 2nd no longer drifts significantly in operation. So that applies k 2 = 0, which gives formula 6: d 33 = k 1 S m a x + k 3rd
Figure DE102018218229A1_0006

Während die Konstante k1 sich im Betrieb nicht von der Konstanten k1 während der Werksprüfung unterscheidet, hat die Konstante k3 im Betrieb einen anderen Wert, da der Term β·Q'ref einen Wert von 0 annimmt.While the constant k 1 not operating from the constant k 1 differs during the factory test, has the constant k 3 a different value during operation, since the term β · Q ' ref takes on a value of 0.

Anstatt das Maximum Smax bei einer definierten Nadelschließdauer tschließ zu ermitteln, ist es in allen voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens alternativ auch möglich, für mehrere Nadelschließvorgänge des Kraftstoffinjektors 2 bei unterschiedlichen Ansteuerdauern tanst die jeweiligen Maxima Smax des Sensorsignals S zu ermitteln und dann deren Mittelwert in den Formeln 1 bis 6 einzusetzen.Instead of the maximum smax at a defined needle closing time t close to determine, it is alternatively also possible in all of the exemplary embodiments of the method described above, for several needle closings of the fuel injector 2nd with different activation times not the respective maxima Smax of the sensor signal S to determine and then use their mean in formulas 1 to 6.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014204098 A1 [0003]DE 102014204098 A1 [0003]
  • DE 102009029549 A1 [0014]DE 102009029549 A1 [0014]

Claims (10)

Verfahren zum Ermitteln einer Ladungskonstante eines piezoelektrischen Nadelschließsensors (26) eines Kraftstoffinjektors (2), worin die Ladungskonstante aus mindestens einem nach einem Nadelschließen einer Düsennadel (25) des Kraftstoffinjektors (2) auftretendes Maximum (Smax) eines Sensorsignals (S) des Nadelschließsensors (26) ermittelt wird.Method for determining a charge constant of a piezoelectric needle-closing sensor (26) of a fuel injector (2), wherein the charge constant of at least one maximum (S max ) of a sensor signal (S) of the needle-closing sensor (2) that occurs after a nozzle needle (25) of the fuel injector (2) is needle-closed 26) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal (S) gefiltert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the sensor signal (S) is filtered. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln bei einer vorgegebenen Nadelschließdauer (Δtschließ) der Düsennadel (25) erfolgt.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the determination takes place at a predetermined needle closing time (Δt closing ) of the nozzle needle (25). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln erfolgt, indem Maxima (Smax) des Sensorsignals (S) bei unterschiedlichen Ansteuerdauern (Δtanst) des Nadelschließsensors (26) gemittelt werden und die Ladungskonstante aus dem erhaltenen Mittelwert ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the determination is carried out by averaging maxima (S max ) of the sensor signal (S) at different actuation durations (Δt anst ) of the needle closing sensor (26) and determining the charge constant from the mean value obtained. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln erfolgt, indem ein Maximum (Smax) des Sensorsignals (S) oder ein Mittelwert von Maxima (Smax) des Sensorsignals (S) mehrerer Nadelschließvorgänge mit einem Faktor (ki) multipliziert wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the determination is carried out by multiplying a maximum (S max ) of the sensor signal (S) or an average of maxima (S max ) of the sensor signal (S) of a plurality of needle closing processes by a factor (ki). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln ein betragsmäßiges Maximum einer Ableitung (Q') einer Einspritzrate (Q) bei einem Nadelschließvorgang berücksichtigt wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that when determining a maximum amount of a derivative (Q ') of an injection rate (Q) is taken into account in a needle closing process. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln Werte eines Referenzkraftstoffinjektors berücksichtigt werden.Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that when determining values of a reference fuel injector are taken into account. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Computer program, which is set up each step of the method according to one of the Claims 1 to 7 perform. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which a computer program Claim 8 is saved. Elektronisches Steuergerät (4), welches eingerichtet ist, um eine Ladungskonstante mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu ermitteln.Electronic control device (4) which is set up to set a charge constant by means of a method according to one of the Claims 1 to 7 to determine.
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