EP1224392B1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der kraftstoffzumessung in eine brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung der kraftstoffzumessung in eine brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP1224392B1
EP1224392B1 EP00982995A EP00982995A EP1224392B1 EP 1224392 B1 EP1224392 B1 EP 1224392B1 EP 00982995 A EP00982995 A EP 00982995A EP 00982995 A EP00982995 A EP 00982995A EP 1224392 B1 EP1224392 B1 EP 1224392B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
injection
fuel
pressure
way
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
EP00982995A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1224392A1 (de
Inventor
Anja Melsheimer
Ole See
Roger Potschin
Marcus Parche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26006648&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1224392(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from DE10038995A external-priority patent/DE10038995A1/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1224392A1 publication Critical patent/EP1224392A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1224392B1 publication Critical patent/EP1224392B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/12—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling the fuel metering in an internal combustion engine.
  • Methods and apparatus for controlling fuel metering in an internal combustion engine are known. Frequently becomes used to control the fuel metering a valve, that controls the flow of fuel into the internal combustion engine. In a first position of the valve prevents this the Fuel flow. In a second position is the valve the fuel flow completely free.
  • piezoelectric actuators are known with which such valves are controllable.
  • PDE pump-nozzle unit
  • the PDE measures the corresponding engine cylinder Fuel too.
  • the closing time of the valve determines the beginning of injection, the closing time, i. the Duration of the closed state of the valve, determines the Injection quantity.
  • PLD pump-line-nozzle system
  • the pump line nozzle via an injection pump per engine cylinder, the from a shaft of the engine, for example the camshaft, is driven.
  • a valve With a valve, the injection time and controlled the injection quantity.
  • the pump and the nozzle connected to each other via a short line.
  • the invention is based on the object in a method and a device for controlling the fuel metering in an internal combustion engine the most accurate fuel metering to achieve. This task is accomplished by the in The features characterized in the independent claims solved.
  • the pump-nozzle unit 100 essentially comprises an actuator 105, via a connection 102, which is dashed is shown, a valve 110 influenced in such a way that it is at least a first closed and a second open position occupies.
  • the valve 110 is between a Fuel inlet 115, which also as a low pressure area can be designated and arranged a line 120.
  • a Fuel inlet 115 which also as a low pressure area can be designated and arranged a line 120.
  • the Low pressure range essentially includes a fuel tank, which is also referred to as a tank, from the fuel through a filter and a fuel pump to the valve 110 passes.
  • the line 120 connects an element space 130, in which a Pump piston 135 is movably arranged, that of a drive unit 140 is moved, with an injection nozzle 150th
  • the drive unit 140 is preferably directly or via a rocker arm of the camshaft of the internal combustion engine driven.
  • the injection nozzle 150 includes substantially a nozzle spring 152 and a nozzle needle 154.
  • the Control element 105 is controlled by a control unit 160 with drive signals applied.
  • As adjusting elements are usually Magnetic plate and particularly advantageous piezo actuators used.
  • valve 110 Is the valve 110 in its closed state, and the pump piston 135 moves such that the Element space 130 is reduced, so the pressure in the Line 120 and thus in the injector. From a certain Value of the pressure is opposed to the nozzle needle 154 the spring force of the nozzle spring 152 moves and gives the injection port 156 free, leaving fuel in the combustion chamber the internal combustion engine passes. If the valve 110 is located in its open position, so no pressure build-up is possible and there is no fuel injection.
  • the valve 110 By opening and closing the valve 110, the high pressure area, the through the element space, the line 120 and formed the fuel-filled portion of the injection nozzle will be connected to the low pressure area. From the time of closing the valve 110 starts the Pressure build-up in the high pressure area and the, fuel injection uses. When opening the valve 110, the builds Pressure in the line 120 and the injection ends. This that is, the opening and closing timing of the valve 110 the start of injection, the end of injection and thus the duration of injection certainly.
  • the control element 105 is dependent on a control unit 160 from the operating condition of the internal combustion engine, with different Sensors is detected, controlled so that the Valve opens or closes at the desired time and so that the injection starts at the desired time and ends at the desired time.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a pump-nozzle unit shown. This is essentially different of the embodiment of Figure 1, that the valve 110th the element space 130 directly to the fuel inlet 115th combines. Common to both embodiments is that the valve 110 the high pressure area with the low pressure area combines.
  • the valve 110 is driven such that it either its open or its closed position occupies.
  • This type of control is problematic because when opening the valve, the pressure in the high pressure area is very high quickly reduced to the pressure in the low pressure range. This leads, for example, that the nozzle needle very quickly moves into its closed position.
  • the injection into at least two partial injections is split. For example, it may be provided be that a pre-injection before the main injection he follows. To have a positive effect on the behavior of To have internal combustion engine, the two partial injections, for example, the pilot injection and the main injection, follow one another at a certain distance. Due to the complete pressure reduction when opening the valve not all time intervals can be realized, as a Minimum time required for the pressure build-up.
  • the invention is therefore intended that the control of the adjusting element takes place in such a way that the valve next to his two end positions open and closed additionally at least one intermediate position occupies. Especially easy this is to be realized if, as a control element, a piezo actuator is used.
  • a piezo actuator is the position or the expansion of the piezo actuator directly proportional to the voltage applied to the piezo actuator. Thereby it is possible that the actuator different positions can take. This will allow that Also, the valve 110 is placed in defined positions.
  • FIG. 3 various signals are plotted over time t.
  • the voltage U the applied to the piezoelectric actuator 105, applied.
  • the part figure 3b shows the state of the valve 110 over time t.
  • the partial figure 3c shows the state of the nozzle needle 154 depending on the time t.
  • the partial figure 3d shows the course of the pressure P in the nozzle needle or in the high pressure area.
  • the control of the pump-nozzle unit begins. This means from time t1 to time 2 is given by the controller 160 such a signal that the valve 110 closes. This is achieved in that the Voltage at the piezoelectric actuator 105 from a minimum value, preferably Zero is increasing to a second value. By doing illustrated embodiment, this increase is linear. The increase of the voltage at the piezo-actuator 105 has to Result that the valve 110 is slow from its open in moves its closed position. The nozzle needle shows no reaction yet, she stays in her closed position. The pressure in the high pressure area rises slowly.
  • valve 110 held in the first intermediate position. This will achieved in that the voltage U on the piezo actuator on his Intermediate value is maintained. This causes the valve 110 is also in its first intermediate position. The pressure P in the element space slowly degrades and the Nozzle needle reaches its closed position and stays in their closed position.
  • the voltage and thus the position of the valve and / or the Duration between times t4 and t5 is chosen that no over-relief occurs. This will achieve that defined at the beginning of the next injection Conditions exist. This can cause variations in the amount of fuel significantly reduced for the same activation period become.
  • control valve 110 closed again, i. the voltage at the piezo actuator 105 rises again to its maximum value.-As a result, that the valve 110 passes into its closed state.
  • the pressure P in the pressure range begins to increase again.
  • valve 110 is not fully opened.
  • valve 110 is in one held second intermediate position, which is insignificant different from the closed position. This means, it can escape a small amount of liquid.
  • the cross section is chosen such that no further increase in pressure takes place. This means, that the pressure during the period t7 to t8 almost constant remains, i. that it results in a print plateau.
  • the piezo actuator is driven in such a way that the valve 110 opens, i. the tension is on their initial value withdrawn. This has the consequence that the valve goes into its fully open position. Of the Pressure P drops to the pressure value in the low pressure range, and the nozzle needle remains in its closed position.
  • the described drive includes a main injection as a second partial injection and a pilot injection as the first partial injection. This is a remote pre-injection without a so-called over-relief during the injection break. This is achieved by that the valve between the two partial injections is controlled such that it is in a first intermediate position remains.
  • the invention provides that preferably during the main injection a limitation of the pressure in High pressure area is done. It is particularly advantageous if in the partial load range, i. at low speeds and / or at small injected fuel quantities a large injection pressure is selected, i. that during an injection in the partial load range in the period t7 to t8 the valve remains in its fully closed position. For big ones Speeds and / or large injection quantities becomes a limitation the injection pressure is selected, i. that in the period t7 to t8, the valve is in the second intermediate position. This allows mechanical loads of Pump and the drive can be reduced.
  • the valve is controlled during the injection in such a way that it remains in a second intermediate position.
  • the pressure reduction rate is by specifying the first or the third intermediate position of the valve adjustable. This setting preferably takes place depending on the operating state the internal combustion engine. This can both at the end of the pilot injection as well as at the end of the main injection.
  • valve 110 at the end of the injection is driven so that it is in a third intermediate position remains.
  • the pressure reduction is controllable, the sounds, preferably by The pump can be generated, significantly reduced.
  • time intervals t4 to t5 or t7 to t8 and t9 to t10 are preferably dependent on the speed, the beginning the injection and / or other operating parameters specified.
  • Figure 4a is a conventional control without intermediate position represented, i. the voltage is for the pre-injection raised to its maximum value and then up lowered the minimum value. For the main injection will the voltage increases again to the maximum value and at the end the main injection lowered to the minimum value.
  • subfigure 4b the course is an accumulated pre-injection shown. That at the beginning of the pre-injection the voltage is raised to an intermediate value and then with the beginning of the main injection with the maximum value guided. The intermediate value is just below the maximum value. At the end of the injection, the tension on reset the minimum value.
  • subfigure 4c is a corresponding control with a Post-injection shown. This is different in the essential to the drive according to FIG. 3 therein, that in the main injection no reduction in the period between times 7 and t8, but that only a flexible pressure reduction rate is set. In short distance after the main injection then takes one further control to achieve the post-injection.
  • the procedure according to the invention is not for use limited to pump-nozzle units. She can too in other injection systems in which a valve for Control of the pressure in the high pressure area is used be used.
  • the inventive Procedure for controlling a pump-line nozzle system or a common rail system suitable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine.
Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine sind bekannt. Häufig wird zur Steuerung der Kraftstoffzumessung ein Ventil eingesetzt, daß den Kraftstofffluß in die Brennkraftmaschine steuert. In einer ersten Position des Ventils unterbindet die dieses den Kraftstofffluß. In einer zweiten Position gibt das Ventil den Kraftstofffluß völlig frei.
Desweiteren sind Piezoaktoren bekannt, mit denen solche Ventile steuerbar sind.
Bei einer Pumpe-Düse-Einheit(PDE) bilden die Einspritzpumpe und die Einspritzdüse eine bauliche Einheit. Diese wird von der Motornockenwelle angetrieben. Zu jeder Pumpe-Düse-Einheit gehört ein schnell schaltendes Ventil, daß den Einspritzbeginn und das Einspritzende steuert. Bei geöffnetem Ventil fördert die PDE Kraftstoff zurück in den Zulauf.
Schließt das Ventil, so mißt die PDE dem entsprechenden Motorzylinder Kraftstoff zu. Der Schließzeitpunkt des Ventils bestimmt den Einspritzbeginn, die Schließdauer, d.h. die Dauer des geschlossenen Zustandes des Ventils, bestimmt die Einspritzmenge.
In ähnlicher Weise ist ein sogenanntes Pumpe-Leitungs-Düse-System (PLD) ausgebildet. Wie die PDE verfügt die Pumpe-Leitungs-Düse über eine Einspritzpumpe je Motorzylinder, die von einer Welle des Motors, beispielsweise der Nockenwelle, angetrieben wird. Mit einem Ventil wird der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge gesteuert. Dabei sind die Pumpe und die Düse über eine kurze Leitung miteinander verbunden.
Aus der US-A-4 529 164 ist ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung bekannt, bei dem ein Ventil in drei Stellungen, offen, geschlossen und dazwischen, gesteuert wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine eine möglichst genaue Kraftstoffzumessung zu erzielen. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann eine sehr genaue Kraftstoffeinspritzung erzielt werden. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 und 2 zwei Ausgestaltungen einer Pumpe-Düse-Einheit und die Figuren 3 und 4 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Figur 1 ist eine Pumpe-Düse-Einheit schematisch dargestellt. Im folgenden werden die wesentlichen Elemente beschrieben. Die Pumpe-Düse-Einheit 100 umfaßt im wesentlichen ein Stellelement 105, das über eine Verbindung 102, die gestrichelt dargestellt ist, ein Ventil 110 derart beeinflußt, daß es wenigstens eine erste geschlossene und eine zweite geöffnete Position einnimmt. Das Ventil 110 ist zwischen einem Kraftstoffzulauf 115, der auch als Niederdruckbereich bezeichnet werden kann und einer Leitung 120 angeordnet. Der Niederdruckbereich beinhaltet im wesentlichen einen Kraftstoffvorratsbehälter, der auch als Tank bezeichnet wird, von dem der Kraftstoff über ein Filter und eine Kraftstoffförderpumpe zu dem Ventil 110 gelangt.
Die Leitung 120 verbindet einen Elementraum 130, in dem ein Pumpenkolben 135 beweglich angeordnet ist, der von einer Antriebseinheit 140 bewegt wird, mit einer Einspritzdüse 150. Die Antriebseinheit 140 wird vorzugsweise unmittelbar oder über einen Kipphebel von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Die Einspritzdüse 150 beinhaltet im wesentlichen eine Düsenfeder 152 und eine Düsennadel 154. Das Stellelement 105 wird von einem Steuergerät 160 mit Ansteuersignalen beaufschlagt. Als Stellelemente werden üblicherweise Magnetsteller und besonders vorteilhaft Piezo-Aktoren eingesetzt.
Befindet sich das Ventil 110 in seinem geschlossenen Zustand, und bewegt sich der Pumpenkolben 135 derart, daß der Elementraum 130 verkleinert wird, so steigt der Druck in der Leitung 120 und damit in der Einspritzdüse an. Ab einem bestimmten Wert des Drucks wird die Düsennadel 154 entgegen der Federkraft der Düsenfeder 152 bewegt und gibt die Einspritzöffnung 156 frei, so daß Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Befindet sich das Ventil 110 in seiner geöffneten Position, so ist kein Druckaufbau möglich und es findet keine Kraftstoffeinspritzung statt.
Durch Öffnen und Schließen des Ventils 110 kann der Hochdruckbereich, der durch den Elementraum, die Leitung 120 und den mit Kraftstoff gefüllten Bereich der Einspritzdüse gebildet wird, mit dem Niederdruckbereich verbunden werden. Ab dem Zeitpunkt des Schließens des Ventils 110 beginnt der Druckaufbau im Hochdruckbereich und die,Kraftstoffeinspritzung setzt ein. Beim Öffnen des Ventils 110 baut sich der Druck in der Leitung 120 ab und die Einspritzung endet. Dies bedeutet, der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Ventils 110 den Einspritzbeginn, das Einspritzende und damit die Einspritzdauer bestimmt.
Das Stellelement 105 wird von einem Steuergerät 160 abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, der mit verschiedenen Sensoren erfaßt wird, derart gesteuert, daß das Ventil zum gewünschten Zeitpunkt öffnet oder schließt und damit die Einspritzung zum gewünschten Zeitpunkt beginnt und zum gewünschten Zeitpunkt endet.
In Figur2 ist eine zweite Ausführungsform einer Pumpe-Düse-Einheit dargestellt. Diese unterscheidet sich im wesentlichen von der Ausführungsform der Figur 1, daß das Ventil 110 den Elementraum 130 unmittelbar mit dem Kraftstoffzulauf 115 verbindet. Beiden Ausführungsformen gemeinsam ist es, daß das Ventil 110 den Hochdruckbereich mit dem Niederdruckbereich verbindet.
Üblicherweise wird das Ventil 110 derart angesteuert, daß es entweder seine geöffnete oder seine geschlossene Position einnimmt. Diese Art der Ansteuerung ist problematisch, da beim Öffnen des Ventils der Druck im Hochdruckbereich sehr schnell auf den Druck im Niederdruckbereich abgebaut wird. Dies führt beispielsweise dazu, daß die Düsennadel sehr schnell in ihre geschlossene Position übergeht. Bei einer erneuten Ansteuerung muß der Druck im Hochdruckbereich erneut aufgebaut werden. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn die Einspritzung in wenigstens zwei Teileinspritzungen aufgeteilt wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, daß vor der Haupteinspritzung eine Voreinspritzung erfolgt. Um einen positiven Effekt auf das Verhalten der Brennkraftmaschine zu haben, müssen die beiden Teileinspritzungen, beispielsweise die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung, in einem bestimmten Abstand aufeinanderfolgen. Aufgrund des völligen Druckabbaus beim Öffnen des Ventils können nicht alle Zeitabstände realisiert werden, da eine Mindestzeit für den Druckaufbau erforderlich ist.
Desweiteren ist es bei solchen Systemen nicht oder nur sehr schwer möglich, den Druck im Hochdruckraum zu beeinflussen. Eine solche Beeinflussung ist insbesondere in den Pausen zwischen zwei Einspritzungen schwierig.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß die Ansteuerung des Stellelements derart erfolgt, daß das Ventil neben seinen zwei Endpositionen geöffnet und geschlossen zusätzlich wenigstens eine Zwischenpositionen einnimmt. Besonders einfach zu realisieren ist dies, wenn als Stellelement ein Piezo-Aktor verwendet wird. Bei solchen Piezo-Aktor ist die Position bzw. die Ausdehnung des Piezo-Aktor unmittelbar proportional zu der am Piezo-Aktor anliegenden Spannung. Dadurch ist es möglich, daß das Stellelement verschiedene Positionen einnehmen kann. Dadurch wird es ermöglicht, daß auch das Ventil 110 in definierte Positionen gebracht wird.
In Figur 3 sind verschiedene Signale über der Zeit t aufgetragen. In der ersten Teilfigur 3a ist die Spannung U, die am Piezo-Aktor 105 anliegt, aufgetragen. Die Teilfigur 3b zeigt den Zustand des Ventils 110 über der Zeit t. Die Teilfigur 3c zeigt den Zustand der Düsennadel 154 abhängig von der Zeit t. Die Teilfigur 3d zeigt den Verlauf des Druckes P in der Düsennadel bzw. im Hochdruckbereich.
Zum Zeitpunkt t1 beginnt die Ansteuerung der Pumpe-Düse-Einheit. Dies bedeutet, vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt 2 wird vom Steuergerät 160 ein solches Signal vorgegeben, daß das Ventil 110 schließt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Spannung am Piezo-Aktor 105 von einem Minimalwert, der vorzugsweise Null ist auf einen zweiten Wert ansteigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dieser Anstieg linear. Der Anstieg der Spannung am Piezo-Aktor 105 hat zur Folge, daß das Ventil 110 sich langsam von seiner offenen in seine geschlossene Position bewegt. Die Düsennadel zeigt noch keine Reaktion, sie bleibt in ihrer geschlossenen Position. Der Druck im Hochdruckbereich steigt langsam an.
Im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 erfolgt die Ansteuerung des Piezo-Aktors 105 derart, daß das Ventil 110 in seiner geschlossenen Position bleibt, d.h. die Spannung U am Piezo-Aktor bleibt auf ihrem hohen Wert. Dies hat zur Folge, daß das Ventil 110 in seiner geschlossenen Position bleibt. Der Druck P im Hochdruckbereich steigt weiter an. Zum Zeitpunkt t3 bzw. kurz vor dem Zeitpunkt t3 erreicht der Druck P einen solchen Wert, daß die Düsennadel langsam von ihrem Ventilsitz abhebt und die Kraftstoffeinspritzung freigibt. Dies führt zu einem kurzzeitigen Abfall des Drucks.
Ab dem Zeitpunkt t3 wird die Spannung bis zum Zeitpunkt t4 auf einen Zwischenwert zurückgenommen, dies hat zur Folge, daß das Ventil 110 sich in Richtung einer ersten Zwischenposition bewegt. Demzufolge fällt der Druck P im Elementraum ab und die Düsennadel bewegt sich in ihre Schließrichtung.
Im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird das Ventil 110 in der ersten Zwischenposition gehalten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Spannung U am Piezo-Aktor auf seinem Zwischenwert gehalten wird. Dies bewirkt, daß das Ventil 110 sich ebenfalls in seiner ersten Zwischenposition befindet. Der Druck P im Elementraum baut sich langsam ab und die Düsennadel erreicht ihre geschlossene Position und bleibt in ihrer geschlossenen Position.
Ist der öffnungsquerschnitt des Ventils in dieser Phase zu groß, dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Ventil in diesem Zeitabschnitt völlig öffnet, so kommt es zu einer sogenannten Überentlastung und der Druck im Hochdruckbereich sinkt unter den Dampfdruck ab.
Die Spannung und damit die Position des Ventils und/oder die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird so gewählt, daß keine Überentlastung eintritt. Dadurch wird erreicht, daß beim Beginn der nächsten Einspritzung definierte Verhältnisse vorliegen. Dadurch können Streuungen der Kraftstoffmenge bei gleicher Ansteuerdauer deutlich reduziert werden.
Zwischen dem Zeitpunkt t5 und t6 wird das Steuerventil 110 wieder geschlossen, d.h. die Spannung am Piezo-Aktor 105 steigt wieder auf seinen Maximalwert an.-Dies hat zur Folge, daß das Ventil 110 in seinen geschlossenen Zustand übergeht. Der Druck P im Druckbereich beginnt wieder anzusteigen.
Im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t6 bis t7 wird das Ventil 110 in seiner geschlossenen Position gehalten. D.h. die Spannung am Piezo-Aktor bleibt auf ihrem maximalen Wert. Das Ventil 110 verbleibt in seiner geschlossenen Position. Infolgedessen steigt der Druck P im Hochdruckbereich stark an. Eine gewisse Zeit nach dem Zeitpunkt t6 hat der Wert des Drucks einen solchen Wert erreicht, daß die Düsennadel 154 sich beginnt zu bewegen und kurz danach den völlig geöffneten Zustand erreicht.
Bei der besonders vorteilhaften Ausführungsform, die in Figur 3 dargestellt ist, wird zwischen dem Zeitpunkt t7 und t8 die Spannung U am Piezo-Aktor nach Erreichen der geöffneten Position der Düsennadel um einen kleinen Wert zurückgefahren. Dies hat zur Folge, daß das Ventil 110 nicht völlig geöffnet ist. Dies bedeutet, daß Ventil 110 wird in einer zweiten Zwischenposition gehalten, die sich nur unwesentlich von der geschlossenen Position unterscheidet. Dies bedeutet, es kann eine geringe Menge an Flüssigkeit entweichen. Besonders vorteilhaft ist der Querschnitt derart gewählt, daß kein weiterer Anstieg des Druckes erfolgt. Dies bedeutet, daß der Druck während des Zeitraumes t7 bis t8 nahezu konstant bleibt, d.h. daß es sich ein Druckplateau ergibt.
Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann in dem Zeitraum t7 bis t8 entsprechend wie im Zeitraum zwischen t6 und t7 der Maximalwert der Spannung vorgegeben werden, wobei das Ventil 110 in diesem Zeitraum in seiner geschlossenen Position verbleibt. Dadurch können höhere Druckwerte erreicht werden.
Im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t8 und t9 wird die Spannung auf einen dritten Zwischenwert abgesenkt. Dies bedeutet, daß das Ventil 110 in eine dritte Zwischenposition übergeht. Dies hat zur Folge, daß der Druck P abfällt und daß bei einem bestimmten Druck die Düsennadel in ihren geschlossenen Zustand übergeht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Wert dieser Spannung abhängig vom Betriebszustand vorgebbar ist. Dadurch kann erreicht werden, daß der Druckabbaurate, das heißt die Druckänderung innerhalb einer bestimmten Zeit, abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgebbar ist.
Im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t9 und t10 wird das Ventil 110 in der dritten Zwischenposition gehalten.
Ab dem Zeitpunkt t10 wird der Piezo-Aktor derart angesteuert, daß das Ventil 110 öffnet, d.h. die Spannung wird auf ihren Ausgangswert zurückgenommen. Dies hat zur Folge, daß das Ventil in seine völlig geöffnete Position übergeht. Der Druck P fällt auf den Druckwert im Niederdruckbereich ab, und die Düsennadel verbleibt in ihrer geschlossenen Position.
Die beschriebene Ansteuerung beinhaltet eine Haupteinspritzung als zweite Teileinspritzung und eine Voreinspritzung als erste Teileinspritzung. Dabei handelt es sich um eine abgesetzte Voreinspritzung ohne eine sogenannte Überentlastung während der Einspritzpause. Dies wird dadurch erreicht, daß das Ventil zwischen den zwei Teileinspritzungen derart angesteuert wird, daß es in einer ersten Zwischenposition verbleibt.
Als Alternative kann auch vorgesehen sein, daß eine angelagerte Voreinspritzung erfolgt, bei der die Voreinspritzung unmittelbar in die Haupteinspritzung übergeht.
Desweiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß vorzugsweise während der Haupteinspritzung eine Begrenzung des Drucks im Hochdruckbereich erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Teillastbereich, d.h. bei kleinen Drehzahlen und/oder bei kleinen eingespritzten Kraftstoffmengen ein großer Einspritzdruck gewählt wird, d.h. daß während einer Einspritzung im Teillastbereich in dem Zeitraum t7 bis t8 das Ventil in seiner völlig geschlossenen Position verbleibt. Bei Großen Drehzahlen und/oder großen Einspritzmengen wird eine Begrenzung des Einspritzdrucks gewählt, d.h. daß in dem Zeitraum t7 bis t8 befindet sich das Ventil in der zweiten Zwischenposition. Hierdurch können mechanische Belastungen der Pumpe und des Antriebs vermindert werden.
Das Ventil wird während der Einspritzung derart angesteuert, daß es in einer zweiten Zwischenposition verbleibt. Vorzugsweise wird die Zwischenposition bzw. die erforderliche Spannung am Piezo-Aktor abhängig vom Lastzustand, insbesondere abhängig von der Drehzahl und/oder einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe, vorgegeben. Dies hat eine verbesserte Gemischaufbereitung und damit verringerte Emissionen zur Folge.
Die Druckabbaurate ist durch Vorgabe der ersten bzw. der dritten Zwischenposition des Ventils einstellbar. Diese Einstellung erfolgt vorzugsweise abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Dies kann sowohl beim Ende der Voreinspritzung als auch am Ende der Haupteinspritzung erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Vollast, d.h. bei großer Drehzahl und/oder großer eingespritzter Kraftstoffmenge ein schneller Druckabbau erfolgt, d.h. daß die Spannung auf einen kleinen Wert oder auf den Minimalwert abgesenkt wird, dadurch geht das Ventil schnell in seine geöffnete Position über. Bei Teillast wird dagegen eine kleinere Druckabbaurate vorgegeben, d.h. bei Teillast wird im Zeitraum t8 bis t10 eine höhere Spannung eingestellt, d.h. das Ventil verbleibt eher in seiner geschlossenen Position.
Dies bedeutet, daß das Ventil 110 am Ende der Einspritzung derart angesteuert wird, daß es in einer dritten Zwischenposition verbleibt. Vorzugsweise wird die Zwischenposition, bzw. die Spannung mit der der Piezo-Aktor beaufschlagt wird, abhängig von einer gewünschten Druckabbaurate eingestellt.
Dadurch, daß während des Öffnens des Ventils der Druckabbau steuerbar ist, können die Geräusche, die vorzugsweise durch die Pumpe erzeugt werden, deutlich reduziert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn noch weitere Teileinspritzungen erfolgen, d.h. daß mehrere Voreinspritzungen vorgesehen sind, bzw. daß die Haupteinspritzung in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt wird. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn noch wenigstens eine Nacheinspritzung erfolgt, die im Anschluß an die Haupteinspritzung erfolgt.
Die Zeitabstände t4 bis t5 bzw. t7 bis t8 und t9 bis t10 werden vorzugsweise abhängig von der Drehzahl, dem Beginn der Einspritzung und/oder anderen Betriebskenngrößen vorgegeben.
Weitere Varianten des Ansteuerprofils für den Piezo-Aktor sind in Figur 4 dargestellt.
In Figur 4a ist eine herkömmliche Ansteuerung ohne Zwischenposition dargestellt, d.h. die Spannung wird für die Voreinspritzung auf ihren Maximalwert hochgefahren und dann auf den Minimalwert abgesenkt. Für die Haupteinspritzung wird die Spannung wieder auf den Maximalwert erhöht und am Ende der Haupteinspritzung auf den Minimalwert abgesenkt.
In Teilfigur 4b ist der Verlauf eine angelagerten Voreinspritzung dargestellt. D.h. zu Beginn der Voreinspritzung wird die Spannung auf einen Zwischenwert angehoben und anschließend mit Beginn der Haupteinspritzung mit dem Maximalwert geführt. Der Zwischenwert liegt nur knapp unter dem Maximalwert. Am Ende der Einspritzung wird die Spannung auf den Minimalwert zurückgesetzt.
In Teilfigur 4c ist eine entsprechende Ansteuerung mit einer Nacheinspritzung dargestellt. Diese unterscheidet sich im wesentlichen von der Ansteuerung gemäß der Figur 3 darin, daß bei der Haupteinspritzung keine Absenkung im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten 7 und t8 erfolgt, sondern daß lediglich eine flexible Druckabbaurate eingestellt wird. In kurzem Abstand nach der Haupteinspritzung erfolgt dann eine weitere Ansteuerung zur Erzielung der Nacheinspritzung.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf die Verwendung bei Pumpe-Düse-Einheiten beschränkt. Sie kann auch bei anderen Einspritzsystemen, bei denen ein Ventil zur Steuerung des Drucks im Hochdruckbereich verwendet wird, eingesetzt werden. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Steuerung eines Pumpe-Leitungs-Düsesystems bzw. eines Common-Rail-Systems geeignet.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, mit einem Ventil zur Steuerung des Drucks an einer Düsennadel und damit des Kraftstoffflusses in die Brennkraftmaschine, wobei das Ventil mittels eines Stellelementes so angesteuert wird, dass in einer ersten Position der Kraftstofffluss unterbunden ist, und dass es in einer zweiten Position der Kraftstofffluss völlig freigegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass in bestimmten Betriebszuständen das Stellelement derart angesteuert wird, dass das Ventil wenigstens eine Zwischenposition einnimmt, wobei die Zwiachenpoaition abhängig von einer gewünschten Druckabbaurate an der Düsennadel eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zwischen zwei Teileinspritzungen derart angesteuert wird, dass es in einer ersten Zwischenposition verbleibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil während einer Einspritzung derart angesteuert wird, dass es in einer zweiten Zwischenposition verbleibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil am Ende einer Einspritzung derart angesteuert wird, dass es in einer dritten Zwischenposition verbleibt.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenposition abhängig von wenigstens einer den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisierenden Größe eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement als Piezo-Aktor ausgebildet ist.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement derart angesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck während wenigsten einer Phase der Einspritzung konstant bleibt.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement derart angesteuert wird, dass das Ventil in einer Phase zu Beginn der Einspritzung für eine vorgebbare Zeit geschlossen bleibt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement derart angesteuert wird, dass anschließend an die Phase, in der das Ventil geschlossen bleibt, das Stellelement derart angesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck konstant bleibt.
  10. Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, mit einem Ventil zur Steuerung des Drucks an einer Düsennadel und damit des Kraftstoffflusses in die Brennkraftmaschine, wobei das Ventil mittels eines Stellelements so angesteuert wird, dass in einer ersten Position der Kraftstofffluß unterbunden ist und dass in einer zweiten Position der Kraftstoffrluß völlig freigegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die in bestimmten Betriebszuständen das Stellelement derart ansteuern, dass das Ventil wenigstens eine Zwischenposition einnimmt, wobei die Zwischenposition abhängig von einer gewünschten Druckabbaurate an der Düsennadel eingestellt wird.
EP00982995A 1999-10-16 2000-10-12 Verfahren und vorrichtung zur steuerung der kraftstoffzumessung in eine brennkraftmaschine Revoked EP1224392B1 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19950036 1999-10-16
DE19950036 1999-10-16
DE10038995 2000-08-10
DE10038995A DE10038995A1 (de) 1999-10-16 2000-08-10 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine
PCT/DE2000/003602 WO2001029408A1 (de) 1999-10-16 2000-10-12 Verfahren und vorrichtung zur steuerung der kraftstoffzumessung in eine brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1224392A1 EP1224392A1 (de) 2002-07-24
EP1224392B1 true EP1224392B1 (de) 2005-08-31

Family

ID=26006648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00982995A Revoked EP1224392B1 (de) 1999-10-16 2000-10-12 Verfahren und vorrichtung zur steuerung der kraftstoffzumessung in eine brennkraftmaschine

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1224392B1 (de)
JP (1) JP2003512563A (de)
DE (1) DE50011077D1 (de)
WO (1) WO2001029408A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6417971B2 (ja) * 2015-01-28 2018-11-07 株式会社デンソー 吸入調量弁

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4529164A (en) * 1982-03-05 1985-07-16 Nippon Soken, Inc. Piezo-type valve
DE19546033A1 (de) * 1995-12-09 1997-06-12 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE19729844A1 (de) * 1997-07-11 1999-01-14 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE19742073A1 (de) * 1997-09-24 1999-03-25 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen
DE29717649U1 (de) * 1997-10-02 1997-11-20 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Direktgesteuertes Einspritzventil, insbesondere Kraftstoffeinspritzventil

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003512563A (ja) 2003-04-02
DE50011077D1 (de) 2005-10-06
WO2001029408A1 (de) 2001-04-26
EP1224392A1 (de) 2002-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19640826B4 (de) Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung und Druckregelvorrichtung hierfür
EP1825124B1 (de) Verfahren zum steuern eines piezoelektrischen aktors und steuereinheit zum steuern eines piezoelektrischen aktors
EP0745764A2 (de) Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen
WO1996019659A1 (de) Verfahren zur reduzierung des kraftstoffdruckes in einer kraftstoffeinspritzeinrichtung
WO2009010348A1 (de) Drossel an einer ventilnadel eines kraftstoffeinspritzventils für brennkraftmaschinen
DE102005028866A1 (de) Direkt gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtung mit der Fähigkeit einer Einspritzsequenz mit Voreinspritzung und Haupteinspritzung
DE3511328C2 (de)
DE202005021916U1 (de) Kraftstoffeinspritz-System für einen Verbrennungsmotor
DE10135735B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Direkteinspritzung, sowie Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät
DE102018214135A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors
DE19823937B4 (de) Servoventil für Kraftstoffeinspritzventil
DE69824860T2 (de) Hydraulisch betätigtes elektronisches einspritzsystem
DE19882042B4 (de) Kontrollvorrichtung und Kontrollverfahren für eine nockengetriebene, elektronisch gesteuerte Pumpe-Düse-Einspritzeinheit
EP1126160B1 (de) Einspritzventil für die Einspritzung von Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine
WO2007014793A1 (de) Einspritzdüse
EP1373706B1 (de) Einspritzventil
EP3394418A1 (de) Kraftstoffinjektor
EP1354133B1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
EP1224392B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung der kraftstoffzumessung in eine brennkraftmaschine
DE10038995A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine
DE102018207655A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors
WO2003067073A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur detektion von betriebszuständen einer pumpe-düse-einheit
EP1377745B1 (de) Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit
DE102017219568A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffinjektors
EP1176306A2 (de) Kraftstoffeinspriztsystem für Brennkraftmaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20020516

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: PARCHE, MARCUS

Inventor name: POTSCHIN, ROGER

Inventor name: MELSHEIMER, ANJA

Inventor name: SEE, OLE

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB SE

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB SE

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50011077

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20051006

Kind code of ref document: P

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20051209

ET Fr: translation filed
PLBI Opposition filed

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009260

PLAX Notice of opposition and request to file observation + time limit sent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS2

26 Opposition filed

Opponent name: SIEMENS AG CT IP SV

Effective date: 20060526

PLBB Reply of patent proprietor to notice(s) of opposition received

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS3

APBP Date of receipt of notice of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA2O

APAH Appeal reference modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNO

APBQ Date of receipt of statement of grounds of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA3O

PLAB Opposition data, opponent's data or that of the opponent's representative modified

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009299OPPO

PLAB Opposition data, opponent's data or that of the opponent's representative modified

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009299OPPO

APBU Appeal procedure closed

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA9O

R26 Opposition filed (corrected)

Opponent name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

Effective date: 20060526

RDAG Patent revoked

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009271

RDAF Communication despatched that patent is revoked

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNREV1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: PATENT REVOKED

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20091023

Year of fee payment: 10

27W Patent revoked

Effective date: 20091201

GBPR Gb: patent revoked under art. 102 of the ep convention designating the uk as contracting state

Effective date: 20091201

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20091023

Year of fee payment: 10

Ref country code: FR

Payment date: 20091110

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20091215

Year of fee payment: 10