DE102021205992A1

DE102021205992A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102021205992A1
Application number: DE102021205992.9A
Authority: DE
Inventors: Franz Guggenbichler; Florian Moesenbichler; Thibault Jean Roger Henrion; Martin Bernhaupt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-12-15
Also published as: WO2022263110A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem (100; 100a; 100b), mit mehreren Kraftstoffinjektoren (1), mit wenigstens einem Steuergerät (25, 35), das dazu ausgebildet ist, in den Kraftstoffinjektoren (1) angeordnete Einspritzglieder (2) zum Einspritzen von Kraftstoff zumindest mittelbar anzusteuern, und mit einer in dem Kraftstoffinjektor (1) angeordneten oder mit dem Kraftstoffinjektor (1) verbundenen, wenigstens ein Sensorelement (12) aufweisenden Elektronikeinheiten (10) zur Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters des Kraftstoffinjektors (1), wobei die Elektronikeinheiten (10) mittels einer Verbindung zur Übermittlung des wenigstens einen, von dem wenigstens einen Sensorelement (12) erfassten Betriebsparameter als Eingangsgröße mit dem wenigstens einen Steuergerät (25, 35) verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für mehrere Kraftstoffinjektoren, die jeweils eine Sensorik aufweisen. Die Sensorik dient der Erfassung von Betriebsparametern, die mittels eines Steuergeräts ausgewertet werden können, um beispielsweise den Einspritzzeitpunkt und/oder die Einspritzzeit der Kraftstoffinjektoren zu beeinflussen.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2006 029 082 B4 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem weist eine im Bereich des Kraftstoffinjektors ausgebildete bzw. angeordnete Elektronikeinheit zur Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters des Kraftstoffinjektors auf, wobei die Elektronikeinheit mittels einer Verbindung zur Erfassung des wenigstens einen Betriebsparameters mit einem Steuergerät verbunden ist. Die Verbindung erfolgt bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzsystem durch Verbindungsleitungen in Form einer 2-Drahtleitung.
Ein weiteres gattungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem ist aus der DE 10 2006 059 007 B3 bekannt.
Weiterhin ist es aus der DE 103 12 914 A1 der Anmelderin bekannt, im Bereich des Kraftstoffinjektors ein Speicherelement in Form eines Transponders vorzusehen, das der Speicherung von Fertigungsdaten o.ä. Angaben des Kraftstoffinjektors dient. Die Daten des Speicherelements können mittels eines Lese- und Schreibegeräts drahtlos ausgelesen bzw. überschrieben werden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es insbesondere bei einer Vielzahl von Kraftstoffinjektoren eine vereinfachte Verbindung bzw. Kopplung der Kraftstoffinjektoren mit dem Steuergerät, insbesondere auch bei der Übermittlung einer Vielzahl von beispielsweise unterschiedlichen Messdaten, ermöglicht. Insbesondere wird ein verbesserter bzw. erhöhter Datenaustausch zwischen den Sensorelementen aufweisenden Elektronikeinheiten der Kraftstoffinjektoren und dem ersten Steuergerät ermöglicht. Hierzu sieht es das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor, dass die Verbindung zwischen der Elektronikeinheit mit dem wenigstens einen Steuergerät eine CAN-Schnittstelle oder drahtlose Kommunikationsmittel aufweist.
Derartige CAN-Schnittstellen sind in vielfältiger, typischerweise normierter Art und Weise aus dem Stand der Technik bekannt und daher besonders gut dazu geeignet, bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem verwendet zu werden. Vorzugsweise findet eine CAN-Schnittstelle nach ISO 11898 Verwendung.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In einer ersten Ausgestaltung der CAN-Schnittstelle ist es vorgesehen, dass die CAN-Schnittstelle über Drahtleitungen mit dem wenigstens einen Steuergerät verbunden ist. Durch die Verwendung einer CAN-Schnittstelle ist dabei der Verkabelungsaufwand relativ gering, da nicht jeder Kraftstoffinjektor über eine separate Drahtleitung mit dem Steuergerät verbunden werden muss. Vielmehr genügt eine einzige Leitung, die durch die einzelnen Kraftstoffinjektoren miteinander verbindet, und die lediglich (einmalig) mit dem Steuergerät verbunden werden muss.
Im Fall der Verwendung von drahtlosen Kommunikationsmittel sind diese bevorzugt als WLAN-Verbindung (gemäß IEEE802.11) oder Bluetooth-Verbindung (gemäß IEEE802.15.1) ausgebildet. Eine derartige (drahtlose) Ausbildung ist insbesondere im Falle des Austausches bzw. der Montage der Kraftstoffinjektoren insofern vorteilhaft, dass keine Drahtleitungen mit dem Kraftstoffinjektor verbunden bzw. von diesem gelöst werden müssen.
Insbesondere, wenn die Ansteuerung der Einspritzglieder (Düsennadeln) der Kraftstoffinjektoren über ein von dem Hersteller der Kraftstoffinjektoren nicht stammendes Gerät erfolgt, ist es von Vorteil, wenn zwei Steuergeräte vorgesehen sind, ein erstes Steuergerät zur Ansteuerung der Einspritzglieder und ein zweites Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, ausschließlich Messwerte und/oder Daten der Elektronikeinheiten der Kraftstoffinjektoren als Eingangsgröße erfassen, auszuwerten, und an das erste Steuergerät weiterzuleiten. Dadurch wird eine vom Hersteller des ersten Steuergeräts unabhängige Erfassung und Auswertung von Sensordaten ermöglicht.
Ganz besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn die beiden Steuergeräte mittels eines CAN-Bussystems datentechnisch miteinander verbunden sind.
Mit Blick auf das zweite Steuergerät ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Steuergerät zusätzlich dazu ausgebildet ist, eine elektrische Ansteuerung vom ersten Steuergerät an die Einspritzglieder der Kraftstoffinjektoren zu erfassen. Dadurch können beispielsweise Messwerte plausibilisiert werden.
Bevorzugt ist eine Verwendung bzw. Ausbildung von Sensorelementen, die einen Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkt des Einspritzglieds des Kraftstoffinjektors zumindest mittelbar erfassen. Eine derartige Erfassung von Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkten ermöglicht insbesondere über die Lebensdauer der Kraftstoffinjektoren gesehen Verschleißerscheinungen o.ä. Effekte sowie fertigungsbedingte Unterscheide bzw. Toleranzen auszugleichen und somit stets für eine optimale Verbrennung bzw. für einen optimalen Betrieb des Kraftstoffinjektors beispielsweise zur Erzielung bzw. Einhaltung von geforderten Abgaswerten zu ermöglichen.
Bevorzugt ist weiterhin ein Einsatz des Kraftstoffeinspritzsystems bei Kraftstoffinjektoren, die dazu ausgebildet sind, für eine selbstzündende Brennkraftmaschine eingesetzt zu werden. Der Einsatz ist vorzugsweise für Großdieselmotoren o.ä. Anwendungen vorteilhaft.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
Figurenliste

1 und 2 zeigen in einer Prinzipdarstellung unterschiedliche Ausführungsformen eines ersten Kraftstoffeinspritzsystems und
3 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Kraftstoffeinspritzsystems unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Steuergeräten zur Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren und zur Auswertung von Sensordaten.

Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 sind die wesentlichen Bestandteile eines Kraftstoffeinspritzsystems 100 dargestellt, das mehrere, beispielsweise typischerweise bis zu zwölf Kraftstoffinjektoren 1 für eine selbstzündende Brennkraftmaschine umfasst, wobei der Einfachheit halber lediglich ein Kraftstoffinjektor 1 dargestellt ist.
Der Kraftstoffinjektor 1 weist in bekannter Art und Weise ein Einspritzglied 2, typischerweise in Form einer Düsennadel, auf, das mittels eines Aktuators 3 hubbeweglich angeordnet ist, um Kraftstoff in den Brennraum der ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine einzuspritzen. Weiterhin ist im Bereich des Kraftstoffinjektors 1 eine mit dem Kraftstoffinjektor 1 verbundene und/oder in dem Kraftstoffinjektor 1 angeordnete Elektronikeinheit 10 vorgesehen, die u.a. ein Sensorelement 12, vorzugsweise in Form eines Drucksensors, zur mittelbaren Erfassung eines Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkts des Einspritzglieds 2, aufweist. Die Messwerte des Sensorelements 12 werden der Elektronikeinheit 10 als Eingangsgröße zugeführt. Darüber hinaus kann beispielsweise ein Temperatursensor 14 vorgesehen sein, dessen Daten ebenfalls der Elektronikeinheit 10 als Eingangsgröße zugeführt werden, ebenso wie die Daten eines kraftstoffinjektorspezifischen Datenträgers 13.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Elektronikeinheit 10 zusammen mit dem Sensorelement 12 und dem Temperatursensor 14 innerhalb des Kraftstoffinjektors 1 angeordnet sind.
Die Elektronikeinheit 10 umfasst u.a. vorzugsweise mehrere elektronische Bauelemente 15, u.a. auch einen IC 16 zur Auswertung der Messwerte. Die von dem Sensorelement 12 erfassten Messwerte werden von dem IC 16 über einen CAN-Baustein 18, der eine CAN-Schnittstelle 20 ausbildet, sowie über eine 2-Drahtleitung 22, 23, an der auch die anderen Kraftstoffinjektoren 1 angeschlossen sind, an ein erstes Steuergerät 25 als Eingangsgröße zugeführt.
Das erste Steuergerät 25 dient u.a. dazu, durch Bestromung des Aktuators 3 des Kraftstoffinjektors 1 das Öffnen bzw. Schließen des Einspritzglieds 2 zu bewirken. Die entsprechenden (Spannungs- bzw. Stromsignale) gelangen über einen Eingang 26 der Elektronikeinheit 10 und einen Ausgang 28 zum Aktuator 3. Das Durchschleifen der Spannungs- bzw. Stromsignale des ersten Steuergeräts 25 durch die Elektronikeinheit 10 wird ebenfalls von den Bauelementen 15 bzw. dem IC 16 erfasst und ggf. berücksichtigt.
Das in der 2 dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem 100a unterscheidet sich von dem in der 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzsystem 100 dadurch, dass anstelle die CAN-Schnittstelle 20 ein Bauelement 30 zur drahtlosen Datenkommunikation mit dem ersten Steuergerät 25 vorgesehen ist, das hierfür eine (drahtlose) Empfangseinrichtung 29 aufweist. Das Bauelement 30 sowie die Empfangseinrichtung 29 arbeiten bevorzugt nach dem WLAN- oder Bluetooth-Standard.
In der 3 ist ein weiteres Kraftstoffeinspritzsystem 100b dargestellt, das beispielhaft zwölf Kraftstoffinjektoren 1 ansteuert. Das Kraftstoffeinspritzsystem 100b weist zusätzlich zum ersten Steuergerät 25, das dazu ausgebildet ist, die (nicht dargestellten) Aktoren 3 der Kraftstoffinjektoren 1 über Leitungen 32, 34 anzusteuern, ein zweites Steuergerät 35 auf, an dessen Eingangsport 36 die Daten der in den einzelnen Kraftstoffinjektoren 1 zugeordneten Elektronikeinheiten 10 über 2-Drahtleitungen 38, 40 zugeführt werden. Das zweite Steuergerät 35 dient somit der Übertragung der von den Elektronikeinheiten 10 erfassten Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der einzelnen Einspritzglieder 2 der Kraftstoffinjektoren 1. Hierbei werden diese Daten über ein CAN-Bussystem 42 mit dem ersten Steuergerät 25 kommuniziert.
Weiterhin erkennt man, dass über weitere 2-Drahtleitungen 43, 44 und einen weiteren Eingangsport 45 die von dem ersten Steuergerät 25 an die Kraftstoffinjektoren 1 übermittelten Spannungs- bzw. Stromsignale dem zweiten Steuergerät 35 als Eingangsgrößen zugeführt werden.
Die soweit beschriebenen Kraftstoffeinspritzsysteme 100, 100a und 100b können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006029082 B4 [0002]
DE 102006059007 B3 [0003]
DE 10312914 A1 [0004]

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem (100; 100a; 100b), mit mehreren Kraftstoffinjektoren (1), mit wenigstens einem Steuergerät (25, 35), das dazu ausgebildet ist, in den Kraftstoffinjektoren (1) angeordnete Einspritzglieder (2) zum Einspritzen von Kraftstoff zumindest mittelbar anzusteuern, und mit einer in dem Kraftstoffinjektor (1) angeordneten oder mit dem Kraftstoffinjektor (1) verbundenen, wenigstens ein Sensorelement (12) aufweisenden Elektronikeinheiten (10) zur Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters des Kraftstoffinjektors (1), wobei die Elektronikeinheiten (10) mittels einer Verbindung zur Übermittlung des wenigstens einen, von dem wenigstens einen Sensorelement (12) erfassten Betriebsparameter als Eingangsgröße mit dem wenigstens einen Steuergerät (25, 35) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Elektronikeinheiten (10) mit dem wenigstens einen Steuergerät (25, 35) eine CAN-Schnittstelle (20) oder drahtlose Kommunikationsmittel (30) aufweist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die CAN-Schnittstelle (20) über Drahtleitungen (23, 24), insbesondere über eine 2-Drahtleitung, mit dem wenigstens einen Steuergerät (25, 35) verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlosen Kommunikationsmittel (30) als WLAN- oder Bluetooth-Verbindung ausgebildet sind.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Steuergeräte (25, 35) vorgesehen sind, ein erstes Steuergerät (25) zur Ansteuerung der Einspritzglieder (2) und ein zweites Steuergerät (35), das dazu ausgebildet ist, ausschließlich Messwerte und/oder Daten der Elektronikeinheiten (10) als Eingangsgröße erfassen, auszuwerten, und an das erste Steuergerät (25) weiterzuleiten.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steuergeräte (25, 35) mittels eines CAN-Bussystems (42) datentechnisch miteinander verbunden sind.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuergerät (35) zusätzlich dazu ausgebildet ist, elektrische Ansteuerungen vom ersten Steuergerät (25) an die Einspritzglieder (2) der Kraftstoffinjektoren (1) zu erfassen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Ansteuerungen über zusätzliche Drahtleitungen (43, 44) erfolgt, die mit der Ansteuerung der Einspritzglieder (2) dienenden Drahtleitungen (32, 34) verbunden sind.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Sensorelement (12) einer Elektronikeinheit (10) dazu ausgebildet ist, einen Öffnungs- und/oder einen Schließzeitpunkt des Einspritzglieds (2) zumindest mittelbar zu erfassen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffinjektoren (1) als Kraftstoffinjektoren (1) für eine selbstzündende Brennkraftmaschine ausgebildet sind.