DE19931238A1

DE19931238A1 - Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19931238A1
Application number: DE1999131238
Authority: DE
Inventors: Wendelin Kluegl; Christian Hoffmann; Heinz Lixl; Dirk Baranowski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-01-18
Also published as: WO2001004480A1

Abstract

Ein kapazitives Stellglied eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine wird mit unterschiedlichen Ladezeiten oder Ladungsmengen für Vor- und Haupteinspritzung geladen; wobei im gesamten Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine entweder die Ladezeiten konstant sind oder die Ladezeiten oder Ladungsmengen von Last oder Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines ka pazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Brenn kraftmaschine.

Einer der Vorteile bei der Ansteuerung von Kraftstoffein spritzventilen einer Brennkraftmaschine mittels Piezostell gliedern statt Solenoiden ist die kurze Schaltzeit der Stell glieder, die zu steilen Nadelflanken und geringen Streuungen der eingespritzten Kraftstoffmengen führt. Aus verbrennungs technischer Sicht sind möglichst kurze Ladezeiten anzustre ben.

Zur Erzielung eines sanfteren Verbrennungsverlaufs wird die Kraftstoffmenge in Vor- und Haupteinspritzmenge geteilt, was eine Verbrennungsgeräusch-Reduzierung ermöglicht. Die Stell glieder werden bisher mit einer konstanten Ladezeit (Dauer der Umladung von einer Energiequelle auf das Stellglied) an gesteuert, die sehr kurz sein muß, damit eine vorgegebene Kraftstoff-Voreinspritzmenge im gesamten Last- oder Drehzahl bereich der Brennkraftmaschine noch eingespritzt werden kann.

Der Ladeprozeß kann beispielsweise als Umschwingvorgang zwi schen einem Kondensator und dem Stellglied erfolgen, wobei eine elektrische Ladung vom Kondensator zum Stellglied über eine Spule fließt, deren Induktivität zusammen mit den Kapa zitäten von Kondensator und Stellglied die Zeitkonstante des Ladevorgangs - die Ladezeit - bestimmt.

Die kurzen Ladezeiten führen jedoch zu deutlich höheren Ge räuschemissionen in für menschliche Ohren unangenehmen Fre quenzbereichen. Dies wird beispielsweise in einem Kraftfahr zeug dann als sehr störend empfunden, wenn im Leerlauf der Brennkraftmaschine die Verbrennungsgeräusche niedrig sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ansteuern ei nes kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine anzugeben, mit welchem wesentlich geringere Geräuschemissionen, insbesondere bei niedrigen Mo tordrehzahlen der Brennkraftmaschine, erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 oder 3 genannten Merkmale gelöst. Danach ist vorgesehen, das Stellglied mit unterschiedlichen Ladezeiten T_V für die Vor einspritzung und T_H für die Haupteinspritzung anzusteuern, beispielsweise mit jeweils konstanten Ladezeiten T_V = 100 µs und T_H = 200 µs, oder die Schaltzeiten oder Ladungsmengen zum Ansteuern des Stellgliedes abhängig von Last- oder Drehzahl der Brennkraftmaschine zu steuern.

Durch die für die Haupteinspritzung um den Faktor 2 längere Ladezeit T_H kann bereits eine erhebliche Geräuschminderung erreicht werden.

Für die Wahl optimaler Ladezeiten gilt: Lade- und Entladezeit begrenzen die minimale Einspritzdauer. Dies ist insbesondere bei mittleren und hohen Einspritzdrücken kritisch, weil die eingespritzte Kraftstoffmenge bei gleicher Einspritzdauer dort ein Maximum hat. Zur Erzielung einer bestimmten Ein spritzmenge, insbesondere für die Voreinspritzung, sind da her, abhängig von der Last, verschiedene, teilweise sehr kur ze Einspritzdauern erforderlich.

Bei der Haupteinspritzung sind die Einspritzmengen hingegen last- bzw. druckabhängig. Bei geringer Last werden kleine Einspritzmengen benötigt, bei großer Last aber große Ein spritzmengen bei großem Kraftstoffdruck. Diese Korrelation zwischen Kraftstoffmenge und Kraftstoffdruck ermöglicht die Verwendung längerer Ladezeiten für die Haupteinspritzung.

Die Ladezeiten eines kapazitiven Stellgliedes haben innerhalb gewisser Grenzen, bis auf geringe Totzeiteffekte, die durch die Ansteuerung kompensiert werden können, keinen Einfluß auf den für einen Verbrennungsprozeß relevanten Einspritzverlauf.

Ein weitergehendes Ausführungsbeispiel sieht darüber hinaus vor, das Stellglied kennfeldabhängig, d. h., mit von Last oder Drehzahl abhängigen Ladezeiten oder Ladungsmengen zu laden. Mit steigender Last oder Drehzahl steigt auch der Kraftstoff druck, bei Common-Rail-Einspritzung der Raildruck, an. Am un teren Ende des Last- oder Drehzahlbereichs - bei Leerlauf - ist auch der Raildruck gering, beispielsweise 200 bar.

In diesem Bereich kann demnach die Öffnungsdauer eines Kraft stoffeinspritzventils und damit die Lade- und Entladezeit auch für die Voreinspritzung länger sein als im mittleren und hohen Last- oder Drehzahlbereich bei einem Raildruck von mehr als 800 bar, um die gleiche Kraftstoffmenge einzuspritzen.

Für die Haupteinspritzung können im gesamten Last- oder Dreh zahlbereich längere Ladezeiten benutzt werden. Durch Verrin gerung der Ladungsmenge, welche einen geringeren Hub des Stellgliedes und damit einen geringeren Öffnungsquerschnitt des Einspritzventils bewirkt, kann die Öffnungsdauer des Ein spritzventils und damit auch die Ladezeit des Stellgliedes weiter verlängert werden, was zur weiteren Verringerung der Geräuschemissionen beiträgt.

Für geringe Geräuschemissionen empfiehlt sich also, die Lade zeiten so lang zu machen, daß im jeweiligen Last- oder Dreh zahlbereich die gerade erforderliche Kraftstoff-Einspritzmen ge sicher injiziert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils für die Abgabe wenigstens einer Kraftstoffvoreinspritzmenge und einer Kraftstoffhaupt einspritzmenge in einen Zylinder einer Kraftfahrzeug-Brenn kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied mit unterschiedlichen Ladezeiten (T_V, T_H) für Vor- und Haupteinspritzung geladen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladezeiten (T_V, T_H) für Vor- und Haupteinspritzung im ge samten Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine je weils konstant sind.

3. Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils für die Abgabe wenigstens einer Kraftstoffvoreinspritzmenge und einer Kraftstoffhaupt einspritzmenge in einen Zylinder einer Kraftfahrzeug-Brenn kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied für Vor- und Haupteinspritzung mit von Last oder Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen La dungsmengen oder Ladezeiten (T_V, T_H) geladen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Kraftstoffvoreinspritzmenge im gesamten Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine konstant ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Entladezeiten des Stellgliedes gleich den jeweiligen Ladezeiten (T_V, T_H) sind.