DE10309720B4

DE10309720B4 - Method and device for multidrug compensating control of injectors of a fuel metering system of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE10309720B4
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: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: DE10309720A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung von Injektoren (18, 204) eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines einen Hochdruckspeicher (14, 208) aufweisenden Common-Rail-Einspritzsystems, bei dem bei einer Kraftstoffzumessung mittels wenigstens eines Injektors (18, 204) in wenigstens einer Kraftstoffleitung (12, 202) und/oder dem Hochdruckspeicher (14, 208) verursachte Druckschwingungen erfasst werden (200), dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich wenigstens eines Schwingungsparameters der erfassten Druckschwingungen mit gespeicherten Werten des wenigstens einen Schwingungsparameters auf einen Mengenfehler bei der Kraftstoffzumessung geschlossen wird.Method for controlling injectors (18, 204) of a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular a common rail injection system having a high-pressure accumulator (14, 208), in which, during fuel metering by means of at least one injector (18, 204) in at least one fuel line ( 12, 202) and / or the pressure fluctuations caused by the high pressure accumulator (14, 208) are detected (200), characterized in that a quantity error in the fuel metering is inferred from a comparison of at least one oscillation parameter of the detected pressure oscillations with stored values of the at least one oscillation parameter .

Description

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 Kraftstoffzumesssystems an internal combustion engine according to the preambles of 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.In modern motor vehicles increasingly fuel metering systems (so-called "common rail systems") are used, in which by means of a high-pressure accumulator, the so-called "rail", the pressure generation and injection are decoupled from each other. The injection pressure is generated independently of the engine speed and the injection amount, and is ready for injection in the high-pressure accumulator. The injection timing and the injection amount are calculated in an electronic engine control unit and implemented by the injectors of each cylinder of the internal combustion engine via remote-controlled valves.

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. unterschiedliche 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 production of said injectors or other components of the respective Kraftstoffzumesssystems occurring manufacturing tolerances cause differences in the operating characteristics of the various injectors of the fuel metering system. In particular, these differences only occur over the lifetime of the injectors or the fuel metering system or are even intensified during the service life. In this case, the injectors of a single fuel metering system, for example, different quantity maps, d. H. different dependencies between the injection quantity, the rail pressure and the actuation time of the injectors. As a result, despite precise control of the injectors, each individual injector fills 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 case of the aforementioned common rail injectors, a set drift is to be observed in particular over their service life, which is differently pronounced individually for each injector and, for example, depends on the current load course or on the type of injector. To allow low fuel consumption, while maintaining strict emission standards, as well as to limit the noise level of the internal combustion engine during combustion, the injectors may have very low tolerances in terms of injection quantity in operation. However, despite constant activation durations of the injectors, the stated mass drift leads to time-varying injection durations.

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 mentioned mass drift is in the DE 102 32 356 A1 It has already been 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 injection end of an injector with values of these variables preferably stored in a characteristic map and to modify the values of the start of injection and / or the duration of injection such that a the deviation resulting from the comparison is minimized. This type of correction of the set drift has the disadvantage that in order to compensate for the mentioned mass drift during operation of the internal combustion engine, the detection of the instantaneous pressure in the fuel line by means of a pressure sensor arranged in the fuel line is required.

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 Betriebszeiten der Brennkraftmaschine zur genannten Kraftstoffmengenkorrektur erforderlich sind oder die zur Mengenkorrektur erforderlichen Mengenmessungen insbesondere zur Vermeidung von Übertragungsfehlern überhaupt nur bei Voreinspritzungen durchführbar sind.Furthermore, it is known to correct said set drift by means of the two known methods of zero-quantity calibration and the knock number correction of the fuel mixture. A device for zero-quantity calibration of a fuel metering system of an internal combustion engine is, for example, from the DE 33 43 481 A1 out. In this case, in a specific operating state of the internal combustion engine, the actual injected fuel quantity is checked for the setpoint zero and, depending on the result of this test, a control loop of the fuel metering system is readjusted if necessary. However, these two approaches have the disadvantage that either long periods of operation of the internal combustion engine for the above-mentioned fuel quantity correction are required or the quantity measurements required for quantity correction, in particular to avoid transmission errors, can only be carried out at 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 has the object of developing a method and an apparatus of the type mentioned in that especially over the life of the injectors and the fuel metering resulting quantity drifts corrected as simple as possible and cost-effective yet reliable at the respective combustion chambers of the internal combustion engine or can be compensated.

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 object is achieved in a method and a device for controlling injectors of a fuel system of an internal combustion engine affected by the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the 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 oscillations in a fuel line of an underlying fuel metering system, in particular a high-pressure line or one caused by the short-term pressure drop during fuel metering by means of an injector High pressure accumulator of an underlying common rail injection system. The idea is based on the idea that the pressure oscillations mentioned are significantly influenced by configuration variables of the fuel metering system, such as the line lengths and line diameters of the fuel lines mentioned, the present operating conditions of the fuel metering system, such as the pressure and the temperature, and the currently metered fuel quantity and / or the fuel metering time are determined. Therefore, the vibration parameters of these pressure oscillations are characteristic of the respective fuel metering system and the operating conditions present in each case and can be used to assess the respective Kraftstoffzumessvorganges after previous, in particular empirically successful 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 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 of said pressure oscillations outside at least one fuel line, in particular arranged outside a high-pressure line or a high-pressure accumulator of a common rail injection sensor, in which the opening and / or closing of at least one injector is detected by means of a pressure indexing. This opening and closing is accomplished by injector needles in conventional injectors. The inventive arrangement of this sensor outside the respective fuel line reduces the equipment required for the sensor considerably, since the sensor must not be hydraulically connected and therefore difficult to access and increased corrosion associated with the respective fuel line. In particular, the sensors need not be designed for the prevailing in the common rail injection system extreme high pressure conditions in the local high pressure lines or the local high pressure accumulator. The sensor also has to be sensory only designed so that characteristic features such as. Phase shifts of occurring during opening and / or closing of an injector or a Injektornadel pressure gradients can be detected. Said sensor for pressure indication is preferably arranged on each fuel supply line of an injector in order to enable a quantity correction of a single injector with high precision.

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 said pressure oscillations and / or the evaluation of the thus detected pressure vibration signals is preferably carried out during a shutdown of the engine or during the stoppage of an underlying motor vehicle, since the existing operating state of the idling of the internal combustion engine due to the already successful warm-up of the engine defined sufficiently precise or is sufficiently constant in time. In this case, for example, a signal "ignition off" provided by an engine control unit is detected and, triggered by a thus detected ignition signal, the measured variables detected by said sensor system are recorded by the control unit and evaluated in the subsequent overrun of the control unit.

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 of the set drift for a single injector takes place either by means of an adjustment of the signals detected by the sensor system with assigned setpoint characteristic maps or by comparison of the detected signal values with signal values determined in a preferably previous measurement. From the set amount value determined in this way, the correction of the fuel metering system required to compensate for the mass drift is calculated on the basis of a quantity characteristic field for the activation duration of the respective injector. In a subsequent restart of the internal combustion engine can then be correctly re-metered by means of the injectors corrected in this way.

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 further development of the device according to the invention, a previously described sensor system is arranged only on a single fuel supply line of a single injector, wherein the mass drift correction in the other injectors is based on a MAR signal supplied by a quantity compensation control (MAR). The usually carried out before a vehicle delivery injector quantity adjustment is carried out in particular at low engine speed, in particular to optimize the smoothness of idling of the internal combustion engine.

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 a rapid compensation of quantity drifts both for pre-injections and main injections, in a further embodiment based on correction values learned in the respective operating state. Such a mass drift compensation also allows a reduction of field complaints due to the noise or the quiet running of the internal combustion engine.

Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele eingehender beschrieben, aus denen weitere Vorteile der Erfindung hervorgehen.The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, with reference to preferred embodiments, from which show further advantages of the invention.

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 suitable for the use of the present invention common rail injection system 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 Mengendriftkompensation;

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 mass drift compensation according to the invention, the time dependence of the pressure curve in a fuel supply line of an injector in the 1 shown common rail injection system at three different injector drive times; 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 gradients of 3 based correlation between the injection quantity increase and the pressure variation in dependence on the activation duration.

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 storage injection system is shown, wherein only its main components and components are explained in more detail below, which are essential for understanding the invention.

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 have a high pressure line 12 with a high-pressure accumulator ("rail") 14 communicating with the pressure. The high-pressure accumulator 14 is about other high pressure lines with injectors 18 connected. In the present description are for simplicity only a high-pressure line 16 and an injector 18 shown. The injector 18 is arranged in an internal combustion engine of a motor vehicle. The illustrated injection system is powered by an engine control unit 20 controlled. Through the engine control unit 20 in particular, a control of the injector shown 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.At the injector 18 is a facility 22 arranged for storing information by means of which an individual control of the injector 18 through the engine control unit 20 is possible. It is understood that in the present embodiment, the other - not shown - injectors a corresponding device 22 exhibit. Of course, it can also be provided that only one of the injectors such a memory device 22 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, if necessary with an alphanumeric encryption of the information or the like, as one or more electrical resistors, as a barcode, or as a semiconductor integrated circuit. The engine control unit 20 may also be an additional semiconductor integrated circuit for evaluation 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.The from each injector 18 metered injection quantity is, depending on the rail pressure, in the already mentioned, in the engine control unit 20 set quantity map, wherein the quantity map is determined due to multiple test points that correspond to different operating conditions of the internal combustion engine. At each of these checkpoints, a quantity adjustment is carried out in a manner known per se. 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.In order to enable fuel quantity measurement over the entire operating range of the internal combustion engine and of the injector, the adjustment values are interpolated between the interpolation points defined by the test points.

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 mass 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 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 that the mentioned sensors 200 grds. also within the high pressure line 202 may be arranged, for the reasons already mentioned, however, only a comparison with the prior art simplified functional scope of the sensor 200 is to be provided, since according to the invention only pressure gradients are to be determined. The injector 204 serves to inject the fuel into the combustion chamber 206 an internal combustion engine not shown in detail. The high pressure line 202 is also in pressure-conducting communication with a high-pressure accumulator (rail) 208 a common rail injection system not shown in detail. It should be noted that the illustration has a single injector for purposes of simplicity only. It is therefore understood that other injectors, not shown, can cooperate in an analogous manner with the device or a corresponding sensor 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 ... 5 V bzw. 0 ... 10 V liefern.The sensors 200 is used for pressure indication of pressure gradients / vibrations due to opening and / or closing of an injector needle 210 of the injector 204 and is designed such that characteristic features such as. Phase shifts of when opening and / or closing the Injektornadel 210 occurring pressure gradients or pressure oscillations can be detected. The sensors 200 stands with a dashed line engine control unit 212 via a data line 214 in connection, over which the of the sensor 200 collected data to the Engine control unit 212 be transmitted. As sensor elements of said sensors 200 For example, piezoelectric or piezoresistive pressure sensors as well as sensors based on strain gages are suitable, which deliver an analogue voltage signal of size 0... 5 V or 0... 10 V 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 further by means of one of a trigger module 216 via a control line 219 provided trigger signal only then activated when using one of the engine control unit 212 over a line 219 provided signal "ignition off" a shutdown of the internal combustion engine or stopping 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 Kennlinien-basierte Abhängigkeiten zwischen der Einspritzmenge, dem Raildruck und der Ansteuerzeit des Injektors 204.The injector 204 is also via a control line 220 with the engine control unit 212 connected via which the injector 204 the required control commands are transmitted to its operation. These control commands are designed after correction of a set drift so that the injector 204 injected again correctly. The control commands are based on one in the engine control unit 212 present, valid for the respective operating point of the internal combustion engine quantity map 222 for controlling the injector 204 , The quantity map 222 As is known, there are 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 of the sensors 200 recorded and via the data line 214 to the engine control unit 212 transmitted measured variables are in the present embodiment of the engine control unit 212 Recorded and followed by the switching off of the engine subsequent caster of the engine control unit 212 in the engine control unit 212 evaluated according to the method described below. This method may now take place 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 present, valid for the respective operating point of the internal combustion engine setpoint value map 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.The determination of the numerical value of said set drift for a single injector is carried out in the exemplary embodiment by means of a numerical adjustment of that of the sensor 200 recorded, described in detail below with the specified setpoint value map 224 , However, the determination can also be made by means of a relative comparison with sensor signal values determined in a preferred previous measurement. From the set amount value thus determined, as based on the 1 already described, a compensation required for the compensation of the set drift is calculated in an already mentioned quantity map for the activation duration of the respective injector. In a subsequent restart of the internal combustion engine is then injected correctly again by means of this injector.

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 (> 20 kHz) 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 determination of the quantity correction values takes place by means of the learning method described below. As soon as a signal "ignition off" is present, by means of the above-described sensors 200 the pressure in said high-pressure line 202 High frequency sampled (> 20 kHz) and the continuously recorded, the pressure curve representing pressure values in the engine control unit 212 stored. The evaluation of the stored pressure values takes place, for example, by phase difference formation with previously stored reference vibration values. The phase offset resulting from the evaluation is directly proportional to the correction of the activation time.

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 embodiment, the above-described sensor is arranged only on a single high pressure line of an injector. The required mass drift correction for the remaining injectors is then carried out on the basis of the MAR signal supplied by a quantity compensation control (MAR) or by extrapolation by means of an injector quantity balancing (IMA) matrix (not described in more detail here). Such a quantity compensation scheme (MAR) is, for example, from DE 199 45 618 A1 out. In this case, each cylinder of the internal combustion engine is either assigned a respective controller or the cylinders are operated together with only one switchable controller. The amount of compensation control is designed so that these controllers regulate the individual cylinders, for example, by means of said injectors metered amount of fuel to a common average. Now measures an injector due to tolerances an increased amount of fuel in the respective cylinder, so for this cylinder, a negative amount of fuel added to the driver's desired amount. If, on the other hand, a cylinder measures too little fuel, then a positive fuel quantity is added to the driver's desired quantity.

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 300 represent by means of the sensor according to the invention detected pressure curves in the fuel-supplying high-pressure line of an injector. The three waveforms 300 are the result of three slightly different drive times of the injector or the injector needle, namely the drive times ASD = 620 μs, ASD = 650 μs and ASD = 680 μs. Based on these traces 300 Below, the inventive method for Mengendriftkompensation will be explained.

Im unteren, mit 302 bezeichneten, Teil des Diagramms dargestellt sind die zugrundeliegenden 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 Part of the diagram shown are the underlying drive voltages, wherein the time t1 the start of the drive of the injector 204 or its actuator, the time t1 'opening the Injektornadel 210 and the time t2, the drive end of the injector 204 or his actor.

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. For example, at 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 in the 1 shown high pressure pump 10 However, the pressure builds up again soon after the maximum drop Δp1. Thereafter, for the reasons already mentioned results in the pressure curve shown with the period T1.

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.In the case of the three different values of the activation duration ASD, the values arise, for example, in the ranges 304 and 306 to be seen deviations between the pressure curves 300 , In the present embodiment, therefore, either the phase shift of the respective pressure maxima in the range serves as vibration parameter 304 at t3 and / or the descending flanks in the range 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 rechten 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 shows now, also in diagram form, a typical correlation of the injection quantity increase to the change in pressure profile for the in 3 shown data. Plotted in the left ordinate, the respective phase shift Δts in the areas 304 and 306 out 3 , in the unit μs. Plotted in the right ordinate is the injection quantity increase ΔQ in the unit mm ³ / H. Plotted in the abscissa is the increase of the driving time ASD starting with ASD = 620 μs (in the representation the value 0) for the in the 3 shown three different values of the driving time. The values of the upper correlation curve 400 result from the phase shift during the passage of the zero line, the values of the middle curve 402 from the phase shift immediately after needle closing. 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.From the curves arise as numerical values of the relative change (correlation) of the injection quantity ΔQ over the phase shift Δt in the case of evaluation of the curve 400 (Passing the zero line) of ΔQ / Δt_1 = 0.039 and in the case of evaluation of 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 activation duration of the respective injector.

Claims

Method for controlling injectors ( 18 . 204 ) of a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular of a high-pressure accumulator ( 14 . 208 ) having a common rail injection system, wherein in a fuel metering 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 ) are detected pressure oscillations ( 200 ), characterized in that it is concluded from a comparison of at least one vibration parameter of the detected pressure vibrations with stored values of the at least one vibration parameter to a quantity error in the fuel metering.

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

A method according to claim 2, characterized in that the opening and / or closing of at least one injector is detected by means of a pressure indexing.

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

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

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

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

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Pressure oscillations only on one fuel line ( 12 . 202 ) of an injector ( 18 . 204 ) or on the high-pressure accumulator ( 14 . 208 ) ( 200 ), wherein the determination of the quantity error in the other injectors on the basis of a signal supplied by a flow compensation control signal and / or by extrapolation by means of an injector quantity adjustment (IMA) takes place.

Device for controlling injectors ( 18 . 204 ) of a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular of a high-pressure accumulator ( 14 . 208 ) having a common rail injection system, with one on at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or at the high-pressure accumulator ( 14 . 208 ) arranged sensor system ( 200 ) for detecting fuel metering by means of at least one injector ( 18 . 204 ) caused pressure oscillations in at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or in the high-pressure accumulator ( 14 . 208 ), characterized by computer 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 closing on a quantity error in the fuel metering depending on the result of the comparison.

Device according to claim 9, characterized in that the sensors ( 200 ) outside the at least one fuel line ( 12 . 202 ) and / or outside the high pressure accumulator ( 14 . 208 ) and an indirect detection of a vibration parameter of the fuel metering by means of at least one injector ( 18 . 204 ) caused pressure oscillations.

Device according to one of claims 9 to 10, characterized in that by means of the sensor ( 200 ) a pressure indexing for detecting the opening and / or closing of at least one injector takes place.

Device according to claim 9, characterized in that the sensors ( 200 ) and / or the computer means ( 212 ) are formed so that characteristic features of the pressure oscillations, in particular phase shifts of when opening and / or closing the at least one injector ( 18 . 204 ) occurring pressure gradients are detected.

Device according to one of claims 9 to 11, 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 12, characterized in that the sensors ( 200 ) only on one fuel line ( 12 . 202 ) of an injector ( 18 . 204 ), the computer means ( 212 ) are designed so that the determination of the quantity error in the other injectors based on a signal supplied by a set level control signal and / or by extrapolation by means of an injector setpoint adjustment.