DE10309720A1

DE10309720A1 - Motor vehicle internal combustion engine fuel injection control uses fuel feed measurement at injector with pressure variations compared to stored values

Info

Publication number: DE10309720A1
Application number: DE2003109720
Authority: DE
Inventors: Patrick Mattes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: DE10309720B4

Abstract

The method is for controlling the injectors (18,24) of a fuel feed of a motor vehicle internal combustion engine with a common rail injection system having a high pressure reservoir (14). The fuel feed measurement is via at least one injector (18) in at least one fuel feed pipe (12) and-or the reservoir. Pressure variations detected are compared with stored values of at least one variation parameter on a mixture sensor by which the fuel mixture is determined. Claims include an injector control using the method.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Injektoren eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device for controlling injectors of a fuel metering system an internal combustion engine according to the preambles the respective independent claims.

In modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Kraftstoffzumesssysteme (sogenannte „Common-Rail-Systeme") zum Einsatz, bei denen mittels eines Hochdruckspeichers, dem sogenannten „Rail", die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt sind. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht in dem Hochdruckspeicher für die Einspritzung bereit. Der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge werden in einem elektronischen Motorsteuergerät berechnet und von den Injektoren jedes Zylinders der Brennkraftmaschine über ferngesteuerte Ventile umgesetzt.Come in modern automobiles fuel metering systems (so-called "common rail systems") are increasingly being used for those using a high-pressure accumulator, the so-called "rail", generate the pressure and the injection is decoupled from one another. The injection pressure becomes independent generated by the engine speed and the injection quantity and is in the high pressure accumulator for the injection ready. The injection timing and the injection quantity are calculated in an electronic engine control unit and by the injectors each Cylinder of the internal combustion engine via remote-controlled valves implemented.

Bei der Herstellung der genannten Injektoren oder anderer Komponenten des jeweiligen Kraftstoffzumesssystems auftretende Fertigungstoleranzen bedingen Unterschiede in den Betriebskenngrößen der verschiedenen Injektoren des Kraftstoffzumesssystems. Diese Unterschiede treten insbesondere erst über die Lebensdauer der Injektoren bzw. des Kraftstoffzumesssystems auf oder werden während der Lebensdauer sogar noch verstärkt. Dabei weisen die Injektoren eines einzelnen Kraftstoffzumesssystems bspw. unterschied liche Mengenkennfelder auf, d.h. unterschiedliche Abhängigkeiten zwischen der Einspritzmenge, dem Raildruck und der Ansteuerzeit der Injektoren. Dies führt dazu, dass trotz einer präzisen Ansteuerung der Injektoren jeder einzelne Injektor den Verbrennungsraum mit unterschiedlichen Mengen an Kraftstoff füllt.In the manufacture of the above Injectors or other components of the respective fuel metering system occurring manufacturing tolerances cause differences in the operating parameters of the various injectors of the fuel metering system. Those differences in particular only occur the service life of the injectors or the fuel metering system on or during the Life even increased. The injectors of a single fuel metering system e.g. different quantity maps, i.e. different dependencies between the injection quantity, the rail pressure and the activation time of the Injectors. this leads to to that despite a precise Control of the injectors each individual injector the combustion chamber with different amounts of fuel.

Bei den genannten Common-Rail-Injektoren ist über deren Lebensdauer insbesondere eine Mengendrift zu beobachten, die individuell bei jedem Injektor unterschiedlich ausgeprägt ist und bspw. vom aktuellen Lastverlauf oder vom Injektortyp abhängt. Zur Ermöglichung eines geringen Kraftstoffverbrauchs, gleichzeitig unter Einhaltung strenger Abgasnormen, sowie zur Begrenzung des Geräuschpegels der Brennkraftmaschine bei der Verbrennung dürfen die Injektoren im Betrieb nur sehr geringe Toleranzen im Hinblick auf die Einspritzmenge aufweisen. Jedoch führt die genannte Mengendrift trotz konstanter Ansteuerdauern der Injektoren zu zeitlich veränderlichen Einspritzdauern.In the common rail injectors mentioned above Lifespan in particular to observe a quantity drift that is individual is different for each injector and, for example, of the current one Load curve or depends on the injector type. To make it possible low fuel consumption, while maintaining strict emission standards, as well as to limit the noise level the internal combustion engine during combustion, the injectors may be in operation only have very small tolerances with regard to the injection quantity. However, leads the above-mentioned quantity drift despite constant activation times of the injectors too time-varying Injection periods.

Zur Korrektur der genannten Mengendrift wird in der DE 102 32 356 A1 bereits vorgeschlagen, den mittels eines innerhalb einer Kraftstoffleitung angeordneten Drucksensors in einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erfassten Einspritzbeginn sowie das Einspritzende eines Injektors mit vorzugsweise in einem Kennfeld gespeicherten Werten dieser Größen zu vergleichen und die Werte des Einspritzbeginns und/oder der Einspritzdauer so zu verändern, dass eine sich bei dem Vergleich ergebende Abweichung minimiert wird. Diese Art der Korrektur der Mengendrift hat den Nachteil, dass zur Kompensation der genannten Mengendrift im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine die Erfassung des momentanen Drucks in der Kraftstoffleitung mittels eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Drucksensors erforderlich ist.To correct the quantity drift mentioned in the DE 102 32 356 A1 Already proposed to compare the start of injection detected by means of a pressure sensor arranged in a fuel line at an operating point of the internal combustion engine and the end of injection of an injector with values of these variables preferably stored in a map and to change the values of the start of injection and / or the duration of the injection such that a resulting deviation in the comparison is minimized. This type of correction of the quantity drift has the disadvantage that the current pressure in the fuel line must be detected by means of a pressure sensor arranged in the fuel line in order to compensate for the quantity drift mentioned while the internal combustion engine is in operation.

Weiterhin ist bekannt, die genannte Mengendrift mittels der beiden an sich bekannten Verfahren der Nullmengenkalibrierung und der Klopfzahlkorrektur des Kraftstoffgemisches zu korrigieren. Eine Einrichtung zur Nullmengenkalibrierung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine geht bspw. aus der DE 33 43 481 A1 hervor. Dabei wird in einem bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge auf den Sollwert Null hin geprüft und abhängig vom Ergebnis dieser Prüfung ein Regelkreis des Kraftstoffzumesssystems ggf. nachjustiert. Diese beiden Vorgehensweisen haben allerdings den Nachteil, dass entweder lange Betriebs zeiten der Brennkraftmaschine zur genannten Kraftstoffmengenkorrektur erforderlich sind oder die zur Mengenkorrektur erforderlichen Mengenmessungen insbesondere zur Vermeidung von Übertragungsfehlern überhaupt nur bei Voreinspritzungen durchführbar sind.It is also known to correct the quantity drift mentioned by means of the two known methods of zero quantity calibration and the knock number correction of the fuel mixture. A device for the zero quantity calibration of a fuel metering system of an internal combustion engine is shown, for example, in DE 33 43 481 A1 out. In a certain operating state of the internal combustion engine, the fuel quantity actually injected is checked for the setpoint zero and, depending on the result of this check, a control circuit of the fuel metering system is readjusted if necessary. However, these two procedures have the disadvantage that either long operating times of the internal combustion engine are required for the fuel quantity correction mentioned, or the quantity measurements required for the quantity correction, in particular to avoid transmission errors, can only be carried out in the case of pre-injections.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass insbesondere über die Lebensdauer der Injektoren bzw. des Kraftstoffzumesssystems sich ergebende Mengendriften an den jeweiligen Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff möglichst einfach und kostengünstig und dennoch zuverlässig korrigiert oder kompensiert werden können.The present invention lies the task of a method and an apparatus of the beginning mentioned type to the extent that in particular on the Service life of the injectors or the fuel metering system itself resulting quantity drifts at the respective combustion chambers of the internal combustion engine supplied Fuel if possible simple and inexpensive and yet reliable can be corrected or compensated.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Diese Aufgabe wird bei einem hier betroffenen Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung von Injektoren eines Kraftststoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.This task will be done here affected method and a device for controlling injectors a fuel metering system of an internal combustion engine by the Characteristics of the independent Expectations solved. Advantageous refinements and developments are the subject of respective subclaims.

Das Konzept des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf der Auswertung von durch den kurzzeitigen Druckabfall bei einer Kraftstoffzumessung mittels eines Injektors verursachten Druckschwingungen in einer Kraftstoffleitung eines zugrundeliegenden Kraftstoffzumesssytems, insbesondere einer Hochdruckleitung oder eines Hochdruckspeichers eines zugrundeliegenden Common-Rail-Einspritzsystems. Dabei liegt der Gedanke zugrunde, dass die genannten Druckschwingungen maßgeblich durch Konfigurationsgrößen des Kraftstoffzumesssystems wie bspw. die Leitungslängen und Leitungsdurchmesser der genannten Kraftstoffleitungen, die momentan vorliegenden Betriebsbedingungen des Kraftstoffzumesssystems wie bspw. der Druck und die Temperatur sowie die momentan zugemessene Kraftstoffmenge und/oder die Kraftstoffzumessdauer bestimmt sind. Daher sind die Schwingungsparameter dieser Druckschwingungen für das jeweilige Kraftstoffzumesssystem und die jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen charakteristisch und können nach vorheriger, insbesondere empirisch erfolgender Kalibrierung zur Beurteilung des jeweiligen Kraftstoffzumessvorganges herangezogen werden.The concept of the method according to the invention is based on the evaluation of pressure vibrations in a fuel line of an underlying fuel metering system, in particular a high-pressure line or a high-pressure accumulator of an underlying common rail injection system, caused by the short-term pressure drop in a fuel metering by means of an injector. The underlying idea is that the pressure vibrations mentioned are decisive are determined by configuration parameters of the fuel metering system such as, for example, the line lengths and line diameters of the fuel lines mentioned, the current operating conditions of the fuel metering system such as, for example, the pressure and the temperature, and the currently metered fuel quantity and / or the fuel metering duration. Therefore, the vibration parameters of these pressure vibrations are characteristic of the respective fuel metering system and the respective operating conditions and can be used to assess the respective fuel metering process after previous, in particular empirical calibration.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht zur Erfassung der genannten Druckschwingungen eine außerhalb wenigstens einer Kraftstoffleitung, insbesondere eine außerhalb einer Hochdruckleitung oder eines Hochdruckspeichers eines Common-Rail-Einspritzsystems angeordnete Sensorik vor, bei der mittels einer Druckindizierung das Öffnen und/oder Schließen wenigstens eines Injektors erfasst wird. Dieses Öffnen und Schließen wird bei herkömmlichen Injektoren durch Injektornadeln bewerkstelligt. Die erfindungsgemäße Anordnung dieser Sensorik außerhalb und innerhalb der jeweiligen Kraftstoffleitung verringert den apparativen Aufwand für die Sensorik erheblich, da die Sensorik nicht hydraulisch und damit schwer zugänglich und erhöhter Korrosion ausgesetzt mit der jeweiligen Kraftstoffleitung verbunden sein muss. Insbesondere muss die Sensorik nicht für die in dem Common-Rail-Einspritzsystem vorherrschenden extremen Hochdruckbedingungen in den dortigen Hochdruckleitungen oder dem dortigen Hochdruckspeicher ausgelegt sein. Die Sensorik hat des Weiteren sensorisch nur so ausgelegt zu werden, dass charakteristische Merkmale wie bspw. Phasenverschiebungen von beim Öffnen und/oder Schließen eines Injektors bzw. einer Injektornadel auftretenden Druckgradienten erfasst werden können. Die genannte Sensorik zur Druckindizierung wird bevorzugt an jeder Kraftstoffzuführleitung eines Injektors angeordnet, um eine Mengenkorrektur auch eines einzelnen Injektors mit hoher Präzision zu ermöglichen.The device according to the invention provides for detection said pressure vibrations one outside of at least one fuel line, especially one outside a high pressure line or a high pressure accumulator of a common rail injection system arranged sensors in front by means of a pressure indicator opening and / or closing at least one injector is detected. This opening and closing will with conventional Injectors made by injector needles. The arrangement according to the invention this sensor technology outside and within the respective fuel line reduces the apparatus Effort for the sensors considerably, since the sensors are not hydraulic and therefore hard to access and increased Exposed to corrosion connected to the respective fuel line have to be. In particular, the sensor system does not have to be used for the extreme high pressure conditions prevailing in the common rail injection system the local high-pressure lines or the local high-pressure accumulator be designed. The sensor system also has only sensory to be interpreted that characteristic features such as phase shifts from when opening and / or closing an injector or an injector needle occurring pressure gradient can be recorded. The aforementioned sensor system for pressure indication is preferred on everyone fuel supply of an injector arranged to correct a quantity even of an individual Injector with high precision to enable.

Die Erfassung der genannten Druckschwingungen und/oder die Auswertung der so erfassten Druckschwingungssignale erfolgt bevorzugt während eines Ausschaltvorganges der Brennkraftmaschine bzw. während des Abstellens eines zugrundeliegenden Kraftfahrzeuges, da der dabei vorliegende Betriebszustand des Leerlaufs der Brennkraftmaschine aufgrund des bereits erfolgten Warmlaufs der Brennkraftmaschine hinreichend präzise definiert bzw. zeitlich hinreichend konstant ist. Hierbei wird bspw. ein von einem Motorsteuergerät bereitgestelltes Signal „Zündung aus" erfasst und, durch ein so erfasstes Zündungssignal getriggert, die von der genannten Sensorik erfassten Messgrößen vom Steuergerät aufgezeichnet und im anschließenden Nachlauf des Steuergerätes ausgewertet.The detection of the pressure vibrations mentioned and / or the evaluation of the pressure vibration signals detected in this way preferably takes place during a Switching off the internal combustion engine or during the shutdown of a underlying motor vehicle, since the operating state the idling of the engine due to the already done Warm-up of the internal combustion engine is defined with sufficient precision or in terms of time is sufficiently constant. Here, for example, one provided by an engine control unit Signal "ignition off" detected and, by an ignition signal thus detected triggered, the measured values recorded by the aforementioned sensor technology from Control unit recorded and in the following Overrun of the control unit evaluated.

Die Bestimmung des genauen Wertes der Mengendrift für einen einzelnen Injektor erfolgt entweder mittels eines Abgleichs der genannten von der Sensorik erfassten Signale mit zugeordneten Sollwertkennfeldern oder mittels Vergleichs der erfassten Signalwerte mit bei einer bevorzugt vorherigen Messung ermittelten Signalwerten. Aus dem so bestimmten Mengendriftwert wird die zur Kompensation der Mengendrift erforderliche Korrektur des Kraftstoffzumesssystems anhand eines Mengenkennfeldes für die Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors berechnet. Bei einem nachfolgenden Neustart der Brennkraftmaschine kann dann mittels der in dieser Weise korrigierten Injektoren wieder korrekt Kraftstoff zugemessen werden.The determination of the exact value the quantity drift for a single injector is done either by means of a comparison of said signals detected by the sensor system with assigned Setpoint maps or by comparing the recorded signal values with signal values determined in a preferably previous measurement. The quantity drift value determined in this way becomes compensation correction of the fuel metering system required by the quantity drift based on a quantity map for the Driving time of the respective injector is calculated. In a subsequent one The internal combustion engine can then be restarted by means of this Way corrected injectors again correctly metered fuel become.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nur an einer einzigen Kraftstoffzuführleitung eines einzelnen Injektors eine vorbeschriebene Sensorik angeordnet, wobei die Mengendriftkorrektur bei den übrigen Injektoren anhand eines von einer Mengenausgleichsregelung (MAR) gelieferten MAR-Signals. Der in der Regel bereits vor einer Fahrzeugauslieferung durchgeführte Injektor-Mengenabgleich wird insbesondere bei niedriger Motordrehzahl durchgeführt, um insbesondere die Laufruhe im Leerlauf der Brennkraftmaschine zu optimieren.According to a development of the device according to the invention is only on a single fuel supply line of a single injector arranged a sensor described above, the amount drift correction the rest Injectors based on one supplied by a volume compensation scheme (MAR) MAR signal. Usually before a vehicle is delivered conducted Injector volume adjustment is particularly important at low engine speeds carried out, in particular the smooth running when the internal combustion engine is idling to optimize.

Die Erfindung ermöglicht eine schnelle Kompensation von Mengendriften sowohl für Voreinspritzungen als auch Haupteinspritzungen, und zwar in einer weiteren Ausgestaltung anhand von in dem jeweiligen Betriebszustand gelernten Korrekturwerten. Eine solche Mengendriftkompensation ermöglicht ferner eine Reduzierung von Feldbeanstandungen aufgrund der Geräuschentwicklung oder der Laufruhe der Brennkraftmaschine.The invention enables quick compensation of quantity drifts for both Pre-injections as well as main injections, in one further embodiment based on in the respective operating state learned correction values. Such a quantity drift compensation also enables a reduction in complaints due to noise or the smooth running of the internal combustion engine.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele eingehender beschrieben, aus denen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen.The invention is described below under Reference to the drawing, based on preferred embodiments Described in more detail, from which further features and advantages the invention emerge.

Im Einzelnen zeigenShow in detail

1 eine Prinzipdarstellung eines Teils eines zum Einsatz der vorliegenden Erfindung geeigneten Common-Rail-Einspritzsystems gemäß dem Stand der Technik; 1 a schematic representation of part of a common rail injection system suitable for use of the present invention according to the prior art;

2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Mengendriftkompensation; 2 a schematic representation of a device according to the invention for quantity drift compensation;

3 zur Illustration der erfindungsgemäßen Mengendriftkompensation, die Zeitabhängigkeit des Druckverlaufs in einer Kraftstoffzuführleitung eines Injektors eines in der 1 gezeigten Common-Rail-Einspritzsystems bei drei unterschiedlichen Injektor-Ansteuerdauern; und 3 to illustrate the amount drift compensation according to the invention, the time dependence of the pressure curve in a fuel supply line of an injector in the 1 Common rail injection system shown with three different injector control periods; and

4 eine auf den Druckverläufen der 3 basierende Korrelation zwischen der Einspritzmengenzunahme und der Druckverlaufsänderung in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer. 4 one on the pressure curves of the 3 based correlation between the increase in injection quantity and the change in pressure curve as a function of the actuation duration.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispieledescription preferred embodiments

In der 1 ist der Hochdruckteil eines Common-Rail-Speichereinspritzsystems dargestellt, wobei nachfolgend nur dessen Hauptkomponenten und solche Komponenten näher erläutert werden, welche für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind.In the 1 the high-pressure part of a common rail accumulator injection system is shown, only its main components and those components which are essential for understanding the invention being explained in more detail below.

Die gezeigte Anordnung umfasst eine Hochdruckpumpe 10, welche über eine Hochdruckleitung 12 mit einem Hochdruckspeicher ("Rail") 14 druckleitend in Verbindung steht. Der Hochdruckspeicher 14 ist über weitere Hochdruckleitungen mit Injektoren 18 verbunden. In der vorliegenden Darstellung sind zur Vereinfachung nur eine Hochdruckleitung 16 und ein Injektor 18 gezeigt. Der Injektor 18 ist in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Das dargestellte Einspritzsystem wird von einem Motorsteuergerät 20 gesteuert. Durch das Motorsteuergerät 20 erfolgt insbesondere eine Steuerung des gezeigten Injektors 18.The arrangement shown comprises a high pressure pump 10 which via a high pressure line 12 with a high pressure accumulator ("rail") 14 communicates with pressure. The high pressure accumulator 14 is about further high pressure lines with injectors 18 connected. In the present illustration, there is only one high-pressure line for simplification 16 and an injector 18 shown. The injector 18 is arranged in an internal combustion engine of a motor vehicle. The injection system shown is from an engine control unit 20 controlled. By the engine control unit 20 in particular, the injector shown is controlled 18 ,

An dem Injektor 18 ist eine Einrichtung 22 zum Speichern von Informationen angeordnet, mittels derer eine individuelle Steuerung des Injektors 18 durch das Motorsteuergerät 20 ermöglicht wird. Es versteht sich, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die anderen – hier nicht gezeigten – Injektoren eine entsprechende Einrichtung 22 aufweisen. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass nur einer der Injektoren eine solche Speichereinrichtung 22 aufweist, die dann ebenfalls von den übrigen Injektoren genutzt wird. Bei den genannten Informationen handelt es sich vorzugsweise um Korrekturwerte für ein bevorzugt im Motorsteuergerät angeordnetes Mengenkennfeld des Injektors 18. Die Speichereinrichtung 22 kann bspw. als digitaler Datenspeicher ggf. mit einer alphanumerischen Verschlüsselung der Informationen oder dgl., als einer oder mehrere elektrische Widerstände, als Barcode, oder auch als eine integrierte Halbleiterschaltung realisiert sein. Das Motorsteuergerät 20 kann ebenfalls eine zusätzliche integrierte Halbleiterschaltung zur Auswertung der in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen aufweisen.On the injector 18 is a facility 22 arranged for storing information by means of which individual control of the injector 18 by the engine control unit 20 is made possible. It goes without saying that in the present exemplary embodiment the other injectors (not shown here) also have a corresponding device 22 exhibit. Of course, it can also be provided that only one of the injectors has such a storage device 22 has, which is then also used by the other injectors. The information mentioned is preferably correction values for a quantity map of the injector which is preferably arranged in the engine control unit 18 , The storage device 22 can be realized, for example, as a digital data memory, possibly with alphanumeric encryption of the information or the like, as one or more electrical resistors, as a barcode, or as an integrated semiconductor circuit. The engine control unit 20 can also an additional integrated semiconductor circuit for evaluating the in the device 22 have stored information.

Die von jedem Injektor 18 zugemessene Einspritzmenge wird, in Abhängigkeit von dem Raildruck, in dem bereits genannten, im Motorsteuergerät 20 gespeicherten Mengenkennfeld festgelegt, wobei das Mengenkennfeld aufgrund mehrerer Prüfpunkte, die unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine entsprechen, ermittelt wird. An diesen Prüfpunkten wird jeweils ein Mengenabgleich in an sich bekannter Weise vorgenommen. Die Einspritzmenge wird dabei durch die Einspritzdauer des Injektors bestimmt, d.h. die Zeit, die zwischen dem Einspritzbeginn und dem Einspritzende eines Einspritzvorganges vergeht.That of every injector 18 The metered injection quantity is, depending on the rail pressure, in the already mentioned one in the engine control unit 20 stored quantity map, the quantity map is determined based on several test points that correspond to different operating states of the internal combustion engine. A quantity comparison is carried out in a manner known per se at these test points. The injection quantity is determined by the injection duration of the injector, ie the time that elapses between the start of injection and the end of injection of an injection process.

Um eine Kraftstoffmengenzumessung im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine und des Injektors zu ermöglichen, werden die Abgleichwerte zwischen den durch die Prüfpunkte definierten Stützstellen interpoliert.To measure the amount of fuel in the entire operating range of the internal combustion engine and the injector to allow are the adjustment values between those by the test points defined support points interpolated.

In der 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Mengendriftkompensation von Injektoren eines in der 1 gezeigten Common-Rail-Einspritzsystems schematisch wiedergegeben. Eine wesentliche Komponente dieser Vorrichtung ist eine Sensorik 200, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Außenseite einer Hochdruckleitung 202 zur Zuführung von Kraftstoff an einen einzelnen Injektor 204 angeordnet ist. Es ist hierbei anzumerken, dass die genannte Sensorik 200 grds. auch innerhalb der Hochdruckleitung 202 angeordnet sein kann, wobei aus den bereits genannten Gründen allerdings nur ein gegenüber dem Stand der Technik vereinfachter Funktionsumfang der Sensorik 200 vorzusehen ist, da erfindungsgemäß lediglich Druckgradienten zu ermitteln sind. Der Injektor 204 dient zur Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum 206 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine. Die Hochdruckleitung 202 steht ferner in druckleitender Verbindung mit einem Hochdruckspeicher (Rail) 208 eines nicht näher gezeigten Common-Rail-Einspritzsystems. Es ist anzumerken, dass die Darstellung nur zu Vereinfachungszwecken einen einzigen Injektor aufweist. Es versteht sich daher, dass auch nicht gezeigte übrige Injektoren in analoger Weise mit der Vorrichtung zusammenarbeiten können bzw. eine entsprechende Sensorik 200 aufweisen können.In the 2 is an inventive device for quantity drift compensation of injectors in the 1 shown common rail injection system shown schematically. An essential component of this device is a sensor system 200 which in the present embodiment on the outside of a high pressure line 202 for supplying fuel to a single injector 204 is arranged. It should be noted here that the sensors mentioned 200 grds. also within the high pressure line 202 can be arranged, for the reasons already mentioned, however, only a simplified range of functions of the sensor system compared to the prior art 200 is to be provided since only pressure gradients are to be determined according to the invention. The injector 204 is used to inject the fuel into the combustion chamber 206 an internal combustion engine, not shown. The high pressure line 202 also has a pressure-conducting connection to a high-pressure accumulator (rail) 208 of a common rail injection system, not shown. It should be noted that the illustration shows a single injector for simplification purposes only. It is therefore understood that other injectors (not shown) can also work in an analogous manner with the device or a corresponding sensor system 200 can have.

Die Sensorik 200 dient zur Druckindizierung von Druckgradienten/-schwingungen aufgrund des Öffnens und/oder des Schließens einer Injektornadel 210 des Injektors 204 und ist so ausgebildet, dass charakteristische Merkmale wie bspw. Phasenverschiebungen von beim Öffnen und/oder beim Schließen der Injektornadel 210 auftretenden Druckgradienten bzw. Druckschwingungen erfasst werden können. Die Sensorik 200 steht mit einem gestrichelt dargestellten Motorsteuergerät 212 über eine Datenleitung 214 in Verbindung, über welche die von der Sensorik 200 erfassten Daten an das Motorsteuergerät 212 übermittelt werden. Als Sensorelemente der genannten Sensorik 200 kommen bspw. piezoelektrische oder piezoresistive Drucksensoren sowie auf Dehnmessstreifen basierte Sensoren in Betracht, welche als Ausgangssignal ein analoges Spannungssignal der Größe 0...5V bzw. 0...10V liefern.The sensors 200 is used for pressure indication of pressure gradients / vibrations due to the opening and / or closing of an injector needle 210 of the injector 204 and is designed such that characteristic features such as, for example, phase shifts when the injector needle is opened and / or closed 210 occurring pressure gradients or pressure vibrations can be detected. The sensors 200 stands with an engine control unit shown in dashed lines 212 over a data line 214 in connection, through which the sensors 200 recorded data to the engine control unit 212 be transmitted. As sensor elements of the sensors mentioned 200 For example, piezoelectric or piezoresistive pressure sensors as well as sensors based on strain gauges come into consideration, which deliver an analog voltage signal of the size 0 ... 5V or 0 ... 10V as output signal.

Die Sensorik 200 wird ferner mittels eines von einem Triggermodul 216 über eine Steuerleitung 219 bereitgestellten Triggersignals jeweils erst dann aktiviert, wenn mittels eines von dem Motorsteuergerät 212 über eine Leitung 219 bereitgestellten Signals „Zündung aus" ein Ausschaltvorgang der Brennkraftmaschine bzw. ein Abstellen des Kraftfahrzeuges an das Triggermodul 216 kommuniziert wird.The sensors 200 is also by means of a trigger module 216 via a control line 219 provided trigger signal only activated when by means of the engine control unit 212 over a line 219 provided signal "ignition off" a switch-off process of the internal combustion engine or a shutdown of the motor vehicle to the trigger module 216 is communicated.

Der Injektor 204 ist ferner über eine Steuerleitung 220 mit dem Motorsteuergerät 212 verbunden, über welche dem Injektor 204 die erforderlichen Steuerbefehle zu seinem Betrieb übermittelt werden. Diese Steuerbefehle sind nach bereits erfolgter Korrektur einer Mengendrift so ausgelegt, dass der Injektor 204 wieder korrekt einspritzt. Die Steuerbefehle basieren auf einem in dem Motorsteuergerät 212 vorliegenden, für den jeweils vorliegenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine gültigen Mengenkennfeld 222 zur Ansteuerung des Injektors 204. Das Mengenkennfeld 222 enthält bekanntermaßen Kenn linien-basierte Abhängigkeiten zwischen der Einspritzmenge, dem Raildruck und der Ansteuerzeit des Injektors 204.The injector 204 is also about a tax management 220 with the engine control unit 212 connected via which the injector 204 the necessary control commands for its operation are transmitted. After correcting a quantity drift, these control commands are designed so that the injector 204 injected correctly again. The control commands are based on one in the engine control unit 212 present quantity map that is valid for the present operating point of the internal combustion engine 222 to control the injector 204 , The quantity map 222 As is known, contains characteristic-based dependencies between the injection quantity, the rail pressure and the activation time of the injector 204 ,

Die von der Sensorik 200 erfassten und über die Datenleitung 214 an das Motorsteuergerät 212 übermittelten Messgrößen werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vom Motorsteuergerät 212 aufgezeichnet und im sich an das Ausschalten der Brennkraftmaschine anschließenden Nachlauf des Motorsteuergerätes 212 in dem Motorsteuergerät 212 gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren ausgewertet. Dieses Verfahren kann nun entweder in Form eines ladbaren Programmcodes oder einer fest verdrahteten Schaltung oder dgl. in dem Motorsteuergerät 212 realisiert sein. Die Auswertung basiert auf einem in dem Motorsteuergerät 212 vorliegenden, für den jeweils vorliegenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine gültigen Sollwertkennfeld 224.The sensor technology 200 recorded and via the data line 214 to the engine control unit 212 In the present exemplary embodiment, measured variables are transmitted by the engine control unit 212 recorded and in the after-running of the engine control unit following the switching off of the internal combustion engine 212 in the engine control unit 212 evaluated according to the procedure described below. This method can now either in the form of a loadable program code or a hard-wired circuit or the like in the engine control unit 212 be realized. The evaluation is based on one in the engine control unit 212 existing setpoint map that is valid for the respective operating point of the internal combustion engine 224 ,

Die Bestimmung des numerischen Wertes der genannten Mengendrift für einen einzelnen Injektor erfolgt in dem Ausführungsbeispiel mittels eines numerischen Abgleichs der von der Sensorik 200 erfassten, nachfolgend noch im Detail beschriebenen Daten mit dem genannten Sollwertkennfeld 224. Die Bestimmung kann allerdings auch mittels eines relativen Vergleichs mit bei einer bevorzugt vorherigen Messung ermittelten Sensorsignalwerten erfolgen. Aus dem so bestimmten Mengendriftwert wird, wie anhand der 1 bereits beschrieben, eine zur Kompensation der Mengendrift erforderliche Korrektur in einem bereits genannten Mengenkennfeld für die Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors berechnet. Bei einem nachfolgenden Neustart der Brennkraftmaschine wird dann mittels dieses Injektors wieder korrekt eingespritzt.In the exemplary embodiment, the numerical value of the quantity drift mentioned for an individual injector is determined by means of a numerical comparison of those from the sensors 200 recorded data described below in detail with the specified setpoint map 224 , However, the determination can also be made by means of a relative comparison with sensor signal values determined in a preferably previous measurement. From the quantity drift value determined in this way, as with the 1 already described, a correction necessary to compensate for the quantity drift is calculated in a quantity map already mentioned for the activation duration of the respective injector. With a subsequent restart of the internal combustion engine, the injector is then used to inject correctly again.

In einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung der Mengenkorrekturwerte mittels des nachfolgend beschriebenen Lernverfahrens. Sobald ein Signal „Zündung aus" vorliegt, wird mittels der vorbeschriebenen Sensorik 200 der Druck in der genannten Hochdruckleitung 202 hochfrequent abgetastet (> 20kHz) und die kontinuierlich erfassten, den Druckverlauf repräsentierenden Druckwerte im Motorsteuergerät 212 abgespeichert. Die Auswertung der gespeicherten Druckwerte erfolgt bspw. durch Phasendifferenzbildung mit vorab gespeicherten Referenzschwingungswerten. Der bei der Auswertung resultierende Phasenversatz ist direkt proportional zur Korrektur der Ansteuerdauer.In one exemplary embodiment, the quantity correction values are determined using the learning method described below. As soon as a signal "ignition off" is present, the sensor system described above 200 the pressure in the high-pressure line mentioned 202 scanned at high frequency (> 20kHz) and the continuously recorded pressure values representing the pressure curve in the engine control unit 212 stored. The stored pressure values are evaluated, for example, by forming phase differences with previously stored reference vibration values. The phase offset resulting from the evaluation is directly proportional to the correction of the control duration.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die vorbeschriebene Sensorik nur an einer einzelnen Hochdruckleitung eines Injektors angeordnet. Die erforderliche Mengendriftkorrektur bei den übrigen Injektoren erfolgt dann anhand des von einer Mengenausgleichsregelung (MAR) gelieferten MAR-Signals oder durch Extrapolation mittels einer hier nicht näher beschriebenen Injektor-Mengenabgleich(IMA)-Matrix. Eine solche Mengenausgleichsregelung (MAR) geht bspw. aus der DE 199 45 618 A1 hervor. Dabei ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine entweder jeweils ein Regler zugeordnet oder die Zylinder werden gemeinsam mit nur einem umschaltbaren Regler betrieben. Die Mengenausgleichsregelung ist so ausgebildet, dass diese Regler die den einzelnen Zylindern bspw. mittels der genannten Injektoren zugemessene Kraftstoffmenge auf einen gemeinsamen Mittelwert regeln. Misst nun ein Injektor aufgrund von Toleranzen eine erhöhte Kraftstoffmenge in den jeweiligen Zylinder zu, so wird für diesen Zylinder eine negative Kraftstoffmenge zur Fahrerwunschmenge hinzuaddiert. Misst dagegen ein Zylinder zuwenig Kraftstoff zu, so wird eine positive Kraftstoffmenge zur Fahrerwunschmenge hinzuaddiert.In a further exemplary embodiment, the sensor system described above is arranged only on a single high-pressure line of an injector. The required quantity drift correction for the other injectors is then carried out on the basis of the MAR signal supplied by a quantity compensation regulation (MAR) or by extrapolation using an injector quantity comparison (IMA) matrix, which is not described in more detail here. Such a quantity compensation regulation (MAR) is based, for example, on the DE 199 45 618 A1 out. Each cylinder of the internal combustion engine is either assigned a controller or the cylinders are operated together with only one switchable controller. The quantity compensation regulation is designed in such a way that these regulators regulate the quantity of fuel metered to the individual cylinders, for example by means of the injectors mentioned, to a common mean value. If an injector now measures an increased amount of fuel into the respective cylinder on the basis of tolerances, then a negative amount of fuel is added to the driver's desired amount for this cylinder. If, on the other hand, a cylinder is measuring too little fuel, a positive amount of fuel is added to the driver's desired amount.

Die im oberen Teil des in der 3 gezeigten Diagramms gezeigten Messkurven 300 stellen mittels der erfindungsgemäßen Sensorik erfasste Druckverläufe in der kraftstoffzuführenden Hochdruckleitung eines Injektors dar. Die drei Messkurven 300 sind das Ergebnis dreier leicht unterschiedlicher Ansteuerdauern des Injektors bzw. der Injektornadel, nämlich den Ansteuerdauern ASD = 620 μs, ASD = 650 μs und ASD = 680 μs. Anhand dieser Messkurven 300 wird nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren zur Mengendriftkompensation erläutert.The in the upper part of the in the 3 shown graphs shown 300 represent pressure curves in the fuel-supplying high-pressure line of an injector, detected by means of the sensor system according to the invention. The three measurement curves 300 are the result of three slightly different actuation times for the injector or the injector needle, namely the actuation times ASD = 620 μs, ASD = 650 μs and ASD = 680 μs. Based on these measurement curves 300 The method according to the invention for quantity drift compensation is explained below.

Im unteren, mit 302 bezeichneten, Teil des Diagramms dargestellt sind die zugrundeliegenden Druckverläufe und Ansteuerspannungen, wobei der Zeitpunkt t1 den Ansteuerbeginn des Injektors 204 bzw. seines Aktors, der Zeitpunkt t1' das Öffnen der Injektornadel 210 und der Zeitpunkt t2 das Ansteuerende des Injektors 204 bzw. seines Aktors repräsentieren.In the bottom, with 302 designated, part of the diagram shows the underlying pressure profiles and control voltages, the time t1 being the start of control of the injector 204 or its actuator, the time t1 'the opening of the injector needle 210 and the time t2 the driving end of the injector 204 or its actuator.

Der Ausgangsdruck in der Hochdruckleitung vor dem Öffnen der Injektornadel beträgt 800 bar. Etwa mit Beginn der tatsächlichen Einspritzung bei t1' aufgrund des Öffnens der Injektornadel fällt der Druck in der Hochdruckleitung aus den bereits genannten Gründen ab. Aufgrund der in der 1 gezeigten Hochdruckpumpe 10 baut sich der Druck allerdings bald nach dem Maximalabfall Δp1 wieder auf. Danach ergibt sich aus den bereits genannten Gründen die gezeigte Druckschwingungskurve mit der Periodendauer T1.The outlet pressure in the high-pressure line before opening the injector needle is 800 bar. Around the beginning of the actual injection at t1 'due to the opening of the injector needle, the pressure in the high-pressure line drops for the reasons already mentioned. Because of the in the 1 high pressure pump shown 10 However, the pressure builds up again soon after the maximum drop Δp1. Then, for the reasons already mentioned, the pressure vibration curve shown with the period T1 results.

Bei den genannten drei unterschiedlichen Werten der Ansteuerdauer ASD ergeben sich die bspw. in den Bereichen 304 und 306 zu ersehenden Abweichungen zwischen den Druckkurven 300. Als Schwingungsparameter dient in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel daher entweder die Phasenverschiebung der jeweiligen Druckmaxima im Bereich 304 bei t3 und/oder der absteigenden Flanken im Bereich 306.With the three different values of the control duration ASD mentioned, this results, for example, in the areas 304 and 306 discernible deviations between the pressure curves 300 , In the present, the vibration parameter is used Embodiment therefore either the phase shift of the respective pressure maxima in the area 304 at t3 and / or the descending flanks in the area 306 ,

Die 4 zeigt nun, ebenfalls in Diagrammform, eine typische Korrelation der Einspritzmengenzunahme zur Druckverlaufsänderung für die in der 3 gezeigten Daten. Aufgetragen ist in der linken Ordinate die jeweilige Phasenverschiebung Δts in den Bereichen 304 und 306 aus 3, und zwar in der Einheit μs. In der linken Ordinate aufgetragen ist die Einspritzmengenzunahme ΔQ in der Einheit mm³/H. In der Abszisse aufgetragen ist die Zunahme der Ansteuerdauer ASD beginnend mit ASD = 620 μs (in der Darstellung der Wert 0) für die in der 3 gezeigten drei unterschiedlichen Werte der Ansteuerdauer. Die Werte der oberen Korrelationskurve 400 ergeben sich aus der Phasenverschiebung beim Durchlauf der Nulllinie, die Werte der mittleren Kurve 402 aus der Phasenverschiebung unmittelbar nach dem Nadelschließen. Die untere Kurve 404 stellt eine sich daraus ergebende Kurve der Mengenzunahme ΔQ dar.The 4 now shows, also in diagram form, a typical correlation of the increase in the injection quantity to the change in the pressure curve for that in the 3 shown data. The respective phase shift Δts in the areas is plotted in the left ordinate 304 and 306 out 3 , namely in the unit μs. Plotted on the left ordinate is the increase in injection quantity ΔQ in the unit mm ³ / H. The abscissa plots the increase in the drive duration ASD starting with ASD = 620 μs (in the illustration the value 0) for the in the 3 shown three different values of the control duration. The values of the upper correlation curve 400 the values of the middle curve result from the phase shift when crossing the zero line 402 from the phase shift immediately after the needle closes. The lower curve 404 represents a resulting curve of the quantity increase ΔQ.

Aus den Kurven ergeben sich als numerische Werte der relativen Änderung (Korrelation) der Einspritzmenge ΔQ über der Phasenverschiebung Δt im Falle der Auswertung der Kurve 400 (Durchlauf der Nulllinie) von ΔQ/Δt_1 = 0,039 und im Falle der Auswertung der Kurve 402 (unmittelbar nach Nadelschluss) von ΔQ/Δt 2 = 0,047. Aus diesen Korrelationswerten lässt sich nunmehr, bspw. durch gewichtete oder nicht-gewichtete Mittelwertbildung der beiden Werte für ΔQ/Δt_1 und ΔQ/Δt_2, ein Korrekturwert für die Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors berechnen.The curves give numerical values of the relative change (correlation) of the injection quantity ΔQ over the phase shift Δt in the case of the evaluation of the curve 400 (Passing through the zero line) of ΔQ / Δt_1 = 0.039 and in the case of evaluating the curve 402 (immediately after needle closure) of ΔQ / Δt 2 = 0.047. From these correlation values it is now possible, for example by weighted or non-weighted averaging of the two values for ΔQ / Δt_1 and ΔQ / Δt_2, to calculate a correction value for the actuation duration of the respective injector.

Claims

Method for controlling injectors ( 18 . 204 ) a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular a high-pressure accumulator ( 14 . 208 ) having common rail injection system, characterized in that when fuel is metered by means of at least one injector ( 18 . 204 ) in at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or the high pressure accumulator ( 14 . 208 ) caused pressure vibrations are recorded ( 200 ) and from a comparison of at least one vibration parameter of the detected pressure vibrations with stored values of the at least one vibration parameter, a quantity error in the fuel metering is concluded.

A method according to claim 1, characterized in that the pressure vibrations outside the at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or the high pressure accumulator ( 14 . 208 ) are recorded indirectly.

A method according to claim 2, characterized in that a pressure indication of the opening and / or closing of at least one injector ( 18 . 204 ) is carried out.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the connection between the size of the change of the at least one vibration parameter and the size of the corresponding one Quantity error is determined empirically.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that characteristic features, in particular phase shifts of when opening and / or closing the at least one injector ( 18 . 204 ) occurring pressure gradients are recorded.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the quantity error by a comparison with setpoint maps ( 224 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the pressure fluctuations during a switch-off process the internal combustion engine or when parking an underlying one Motor vehicle are detected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure vibrations only on a fuel line ( 12 . 202 ) of an injector ( 18 . 204 ) or on the high pressure accumulator ( 14 . 208 ) are recorded (200), the quantity error in the other injectors being determined on the basis of a signal supplied by a quantity compensation control and / or by extrapolation using an injector quantity comparison (IMA).

Device for controlling injectors ( 18 . 204 ) a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular a high-pressure accumulator ( 14 . 208 ) having common rail injection system, characterized by at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or on the high pressure accumulator ( 14 . 208 ) arranged sensors ( 200 ) for detecting fuel metering using at least one injector ( 18 . 204 ) caused pressure vibrations in at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or in the high pressure accumulator ( 14 . 208 ).

Apparatus according to claim 9, characterized in that the sensor system ( 200 ) outside the at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or outside the high pressure accumulator ( 14 . 208 ) is arranged and an indirect detection of a Vibration parameters of the fuel metering using at least one injector ( 18 . 204 ) caused pressure vibrations.

Apparatus according to claim 9 or 10, characterized by computing means ( 212 ) for comparing at least one vibration parameter of the detected pressure vibrations with stored values of the at least one vibration parameter and for concluding a quantity error in the fuel metering as a function of the result of the comparison.

Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the sensor system ( 200 ) for detecting a pressure indication of the opening and / or closing of at least one injector ( 18 . 204 ) is trained.

Device according to claim 12, characterized in that the sensor system ( 200 ) and / or the computing means ( 212 ) is designed in such a way that characteristic features of the pressure vibrations, in particular phase shifts of when the at least one injector is opened and / or closed ( 18 . 204 ) occurring pressure gradients are detectable.

Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the sensor system ( 200 ) on each fuel line ( 12 . 202 ) of an injector ( 18 . 204 ) is arranged.

Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that the sensor system ( 200 ) only on one fuel line ( 12 . 202 ) of an injector ( 18 . 204 ) is arranged, the quantity error in the other injectors being determined on the basis of a signal supplied by a quantity compensation regulation and / or by extrapolation using an injector quantity comparison.