EP1789675A1 - Verfahren und vorrichtung zur leerhuberkennung von injektoren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur leerhuberkennung von injektoren

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EP1789675A1
EP1789675A1 EP05777858A EP05777858A EP1789675A1 EP 1789675 A1 EP1789675 A1 EP 1789675A1 EP 05777858 A EP05777858 A EP 05777858A EP 05777858 A EP05777858 A EP 05777858A EP 1789675 A1 EP1789675 A1 EP 1789675A1
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rail pressure
energy
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injectors
rail
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    • F02M65/005—Measuring or detecting injection-valve lift, e.g. to determine injection timing

Definitions

  • the invention relates to a method for the idle detection of injectors according to independent claim 1 and relates to a device for checking the idleness of injectors according to independent claim 9.
  • the activation condition of the method depends on the driving behavior of the driver. In order to determine the idle stroke with such a method, it is necessary for the operating condition of the internal combustion engine to remain unchanged for a certain period of time. If this corresponding period is interrupted by the driving behavior of the driver, then the empty-stroke determination can not be completed completely.
  • the invention has for its object vorzu ⁇ a method and apparatus for Leerhuberkennung of injectors vorzu ⁇ , which are independent of the driving behavior of the driver.
  • the object of the invention is solved by the features of the inde- pendent ⁇ claim 1 and by the features of independent claim 9.
  • the invention is characterized by a method or Vorrich ⁇ device for Leerhuberkennung of injectors.
  • a constant pressure, a steady pressure drop or build-up is set.
  • the current rail pressure is measured.
  • An actuator of the injector is driven by an actuator energy.
  • the set actuator energy is then changed. This is repeated until a discontinuity has occurred in the course of the rail pressure.
  • the actuator energy is continuously or stepwise he höht ⁇ .
  • the change in the actuator energy is limited by the possibility of the power level. For cost reasons, a gradual change is preferable.
  • the rail pressure reduction when switching off the internal combustion engine can be ⁇ provides. After switching off the engine, no fuel is fed into the fuel storage more. Due to leaks, the pressure in the fuel tank automatically drops. Eventually, additional leakage through one of the injectors is desired.
  • Another embodiment of the invention is to advocate a steti- gen pressure build-up when starting the internal combustion engine ⁇ ask.
  • start the internal combustion engine promotes the För ⁇ derpumpe fuel in the fuel storage (rail) and thus builds slowly and steadily the pressure in it.
  • This can also be used to determine the value pairs pressure and associated injector energy (actuator energy).
  • actuator energy preferably those pairs of values, for example, stored in a memory.
  • a further embodiment of the invention after determining a discontinuity in the time course of the
  • Figure 1 shows a time course of a rail pressure and a time course of an actuator energy.
  • a fuel storage device is present, to which an injector, in particular a piezo injector, is connected.
  • the actuator of the injector here piezoactuator, receives a drive signal with the energy shown in FIG.
  • the pressure in the common rail system builds up linearly and steadily until time ti.
  • the pressure reduction in the fuel ⁇ memory of the common rail system is due to leakage currents.
  • a drive signal with the energy E x is now according to the invention at the time t 2 is applied to the piezoelectric actuator of the Injek ⁇ tors.
  • the energy E x is too low to push the servo valve of the injector out of its seat.
  • the actuator energy is raised to E 2 .
  • the drive signal is applied to the piezoelectric actuator.
  • this energy E 2 is too low.
  • This process is repeated until the actuator energy the mi ⁇ nimale energy E min (pi) has been reached.
  • M with this energy E; Ln (pi) at the time tl a drive signal to the Pie ⁇ zoaktor applied. This time, the energy is sufficient to push the servo valve out of its seat, causing the rail pressure to suddenly drop. This can be seen in Figure 1 as edge 2.
  • This edge 2 or discontinuity in the time course of the rail pressure can be used to assign the minimum actuator energy to the corresponding rail pressure p x . If sufficient pressure is still present in the rail, the method according to the invention can be repeated again.
  • the actuator energy is set to the initial value E 3 .
  • a drive signal with the Ener ⁇ energy E 3 is applied to the piezoelectric actuator. Since the energy E 3 to ge ⁇ ring to push the servo valve from the seat, the energy is raised again and delivered according to a drive ⁇ signal to the actuator. This is repeated until sufficient energy is available to force the servo valve out of the seat.
  • the feed pump can therefore nachlie ⁇ fern in the rail ⁇ remotely, in order to increase the pressure there accordingly to the desired A-daptionswert.
  • the feed pump can therefore nachlie ⁇ fern in the rail ⁇ remotely, in order to increase the pressure there accordingly to the desired A-daptionswert.
  • Known systems that evaluate the combustion signal can supplement the method and device according to the invention and can separately record the ratio between idle stroke and injector seat wear with respect to quantity correction of the individual injectors.
  • the method according to the invention makes it possible to expand the very narrow injector production tolerances and reduces the scrap fraction of the injectors produced.
  • piezoelectric actuators need not be preconditioned, since the method according to the invention compensates the idle stroke directly over the service life by means of energy adaptation .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leerhuberkennung von Injektoren, insbesondere Piezoinjektoren, einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System. Beim Abstellen der Brennkraftmaschine entsteht im Rail ein stetiger Druckabfall, der ausgenutzt wird, um den Raildruck zu messen und die Injektoren mit einer entsprechenden Energie einzustellen. Die Aktuatorenergie wird erhöht bis im zeitlichen Verlauf des Raildrucks eine Unstetigkeit auftritt. Die bei diesem Zustand angelegte Aktuatorenergie und der im Rail vorliegende Druck sind ein Maß für den Leerhub des entsprechenden Injektors.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Leerhuberkennung von Injektoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leerhuberkennung von Injektoren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und betrifft ei¬ ne Vorrichtung zur Leerhuberkennung von Injektoren gemäß dem unabhängigen Anspruch 9.
Solche Verfahren sind von entscheidender Bedeutung, um die
Genauigkeit der Dosierung bei kleinen Einspritzmengen zu ge¬ währleisten. Sind die kleinen Einspritzmengen ungenau, so können die strengen Abgasnormen bei Diesel Pkw-Motoren nicht eingehalten werden. Es gibt zwei grundlegende Entwicklungen, um die Injektor zur Injektorstreuung zu minimieren. Dies kann einerseits durch eine hochpräzise und sehr teure Injektorfer¬ tigung bewerkstelligt werden. Dabei werden alle Injektoren in der Fertigungsstraße vermessen und die außerhalb der engen Toleranz liegenden Injektoren aussortiert. Andererseits sind Verfahren bekannt, die während des Motorbetriebes die Injek¬ tor zur Injektorstreuung ausgleichen. Beispielsweise kann über einen Klopfsensor der Brennkraftmaschine festgestellt werden, welche Ansteuerparameter notwendig sind, um den ein¬ zelnen Injektor anzusteuern, so dass gerade Kraftstoff einge- spritzt wird (Schaltleckage) . Dabei ist es nachteilig, dass die Aktivierungsbedingung des Verfahrens vom Fahrverhalten des Fahrers abhängt. Zur Feststellung des Leerhubes mit einem solchen Verfahren, ist es notwendig, dass die Betriebsbedin¬ gung der Brennkraftmaschine für einen gewissen Zeitraum un- verändert bleibt. Wird dieser entsprechende Zeitraum durch das Fahrverhalten des Fahrers unterbrochen, so kann die Leer¬ hubbestimmung nicht vollständig abgeschlossen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leerhuberkennung von Injektoren vorzu¬ stellen, die unabhängig vom Fahrverhalten des Fahrers sind. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unab¬ hängigen Anspruchs 1 und durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst.
Die Erfindung zeichnet sich durch ein Verfahren bzw. Vorrich¬ tung zur Leerhuberkennung von Injektoren aus. Dabei wird ein konstanter Druck, ein stetiger Druckabfall oder -aufbau ein¬ gestellt. Der aktuelle Raildruck wird gemessen. Ein Aktuator des Injektors wird mit einer Aktuatorenergie angesteuert. Die eingestellte Aktuatorenergie wird anschließend verändert. Dies wird wiederholt, bis im zeitlichen Verlauf des Raildrucks eine Unstetigkeit aufgetreten ist. Vorzugsweise wird die Aktuatorenergie kontinuierlich oder schrittweise er¬ höht. Die Änderung der Aktuatorenergie ist durch die Möglich- keit der Leistungsstufe begrenzt. Aus Kostengründen ist eine schrittweise Änderung vorzuziehen. Vorzugsweise kann der Raildruckabbau beim Abstellen der Brennkraftmaschine einge¬ stellt werden. Nach Abstellen der Brennkraftmaschine wird kein Kraftstoff in den KraftstoffSpeicher mehr gefördert. Aufgrund von Leckagen fällt der im KraftstoffSpeicher vorhan¬ dene Druck automatisch ab. Eventuelle ist eine zusätzliche Leckage durch eines der Injektoren erwünscht.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist es, einen steti- gen Druckaufbau beim Starten der Brennkraftmaschine einzu¬ stellen. Beim Starten der Brennkraftmaschine fördert die För¬ derpumpe Kraftstoff in den KraftstoffSpeicher (Rail) und baut somit langsam und stetig den Druck darin auf. Dies kann eben¬ falls dazu verwendet werden, um die Wertepaare Druck und da- zugehörige Injektorenergie (Aktorenergie) zu ermitteln. Vor¬ zugsweise werden solche Wertepaare beispielsweise in einem Speicher abgelegt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, ist es, nach Er- mittlung einer Unstetigkeit im zeitlichen Verlauf des
Raildrucks die Aktuatorenergie auf einen Anfangswert zu set¬ zen, wobei anschließend der aktuelle Raildruck gemessen wird, der Aktuator des Injektors angesteuert wird mit einer Aktua- torenergie und die Aktuatorenergie solange verändert wird, bis erneut im zeitlichen Verlauf des Raildrucks eine Unste¬ tigkeit auftritt. Bei hochdichten Common-Rail-Systemen, bei denen der Druckabfall von Haus aus sehr gering ist, ist es möglich, bei einem einzigen Abstellvorgang der Brennkraftma¬ schine die Energie der Schaltleckagen bei unterschiedlichen Raildrücken zu erfassen. Die Energie für die Schaltleckage ist vom Raildruck abhängig. Bei hohen Raildrücken ist eine höhere Energie als bei niedrigen Raildrücken nötig. Damit sind weniger Abschaltvorgänge nötig, um die Wertepaare Aktua¬ torenergie und Raildrücke zu aktualisieren.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die sche¬ matische Zeichnung beispielhaft erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 einen zeitlichen Verlauf eines Raildrucks und einen zeitlichen Verlauf einer Aktorenergie.
Beispielhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand des Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt im oberen Abschnitt des Diagramms den zeit¬ lichen Verlauf mit 1 gekennzeichnetem Raildrucks. Im unteren Bereich des Diagramms ist der zeitliche Verlauf mit 2 gekenn¬ zeichneten Aktuatorenergie abgebildet.
In einem Common-Rail-System ist ein KraftstoffSpeicher vor¬ handen, an dem ein Injektor, insbesondere ein Piezoinjektor, angeschlossen ist. Der Aktuator des Injektors, hier Piezoak- tuator erhält ein Ansteuersignal mit der in der Figur 1 dar- gestellten Energie. Beim Abschalten einer Brennkraftmaschine mit einem Common- Rail-System baut sich der Druck im Common-Rail-System bis zum Zeitpunkt ti linear und stetig ab. Der Druckabbau im Kraft¬ stoffSpeicher des Common-Rail-Systems ist durch Leckageströme bedingt. Erfindungsgemäß wird nun ein Ansteuerungssignal mit der Energie Ex zum Zeitpunkt t2 an den Piezoaktor des Injek¬ tors angelegt. Die Energie Ex ist zu gering um den Servoven- til des Injektors aus dessen Sitz zu drücken. Zum Zeitpunkt t3 wird die Aktorenergie auf E2 angehoben. Mit einer kurzen Verzögerung zum Zeitpunkt t4 wird das Ansteuerungssignal an den Piezoaktor angelegt. Wie im oben abgebildeten Druckver¬ lauf 1 zu erkennen ist, ist auch diese Energie E2 zu gering. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Aktorenergie die mi¬ nimale Energie Emin(pi) erreicht hat. Mit dieser Energie Em;Ln(pi) wird zum Zeitpunkt tl ein Ansteuersignal an den Pie¬ zoaktor angelegt. Dieses Mal ist die Energie ausreichend, um das Servoventil aus seinem Sitz zu drücken, was zur Folge hat, dass der Raildruck schlagartig sinkt. Dies ist in Figur 1 als Flanke 2 zu erkennen. Diese Flanke 2 bzw. Unstetigkeit im zeitlichen Verlauf des Raildrucks kann genutzt werden, um die minimale Aktuatorenergie dem entsprechenden Raildruck px zuzuordnen. Ist im Rail noch ausreichend Druck vorhanden, so kann das erfindungsgemäße Verfahren erneut wiederholt werden. Dabei wird die Aktuatorenergie auf den Anfangswert E3 ge- setzt. Zum Zeitpunkt t5 wird ein Ansteuersignal mit der Ener¬ gie E3 an den Piezoaktor angelegt. Da die Energie E3 zu ge¬ ring ist, um das Servoventil aus dem Sitz zu drücken, wird die Energie erneut angehoben und entsprechend ein Ansteuer¬ signal auf den Aktor abgegeben. Dies wird solange wiederholt, bis ausreichend Energie vorhanden ist, um das Servoventil aus dem Sitz zu drücken. Dies erfolgt dieses Mal bei einer Ener¬ gie Emin<2) • Mit dieser Energie wird der Piezoaktor mit einem Ansteuerungssignal zum Zeitpunkt t6 beaufschlagt. Dies be¬ wirkt erneut einen drastischen Druckabfall im Rail. Der Raildruck fällt von p2 auf p3. Damit ist ein weiteres Werte¬ paar (Energie, Druck) ermittelt worden. Mit der Zeit werden alle Wertepaare aktualisiert. Alternativ dazu ist es denkbar, während einer Schubphase ei¬ ner Brennkraftmaschine dieses erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dies eröffnet die Möglichkeit den Raildruck auf einen gewünschten Adaptionswert zu bringen, beispielswei- se durch Öffnen eines Volumenstromregelventils (VCV) . Da die Brennkraftmaschine im Schubbetrieb noch am Laufen ist, kann die Förderpumpe demzufolge Kraftstoff in den Rail nachlie¬ fern, um den Druck dort entsprechend auf den gewünschten A- daptionswert zu erhöhen. Nach erfolgter Adaption eines Injek- tors - nach Eintreten eines unstetigen Druckabfalls - kann der nächste Injektor adaptiert werden, wobei der gleiche Aus¬ gangsdruck wie am ersten Injektor eingestellt wird. Dies wird wiederholt bis alle Injektoren der Brennkraftmaschine adap¬ tiert wurden. Damit können gezielt alle Injektoren für be- stimmte Druckwerte adaptiert werden.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist sichergestellt, dass eine Leerhubkorrektur der Injektoren unabhängig vom Fahrprofil eines Fahrers erfolgt, da bei jedem Motorabstellen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine genaue Energievor¬ steuerung zu erlernen, selbst bei bekannten Systemen zum Aus¬ regeln von Leerhubunterschieden zwischen den einzelnen Injek¬ toren durch Energieanpassung. Solche Systeme benötigen eine minimale Ansteuerzeit und das Erreichen einer bestimmten Ak¬ tivierungsbedingung zum Ausführen des bekannten Systems.
Bekannte Systeme, die das Verbrennungssignal auswerten, wie Klopfsensor oder Drehzahlsensor, können das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Vorrichtung ergänzen und können das Verhältnis zwischen Leerhub und Injektorsitzverschleiß bezüglich Mengen¬ korrektur der einzelnen Injektoren separat erfassen. Durch Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens und von bekann¬ ten Systemen werden größere Datenmengen erfasst und erlauben dadurch eine genauere Berechnung der Ansteuerzeitkorrektur. Grundsätzlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren das Aufweiten der sehr engen Injektorfertigungstoleranzen und re¬ duziert den Ausschussanteil der hergestellten Injektoren. Darüber hinaus müssen Piezoaktoren nicht vorkonditionierter werden, da das erfindungsgemäße Verfahren durch Energieanpas¬ sung den Leerhub direkt über die Lebensdauer kompensiert. Au¬ ßerdem zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Vor¬ richtung gegenüber den anderen bekannten Verfahren durch ihre Robustheit aus und da das erfindungsgemäße Verfahren ohne zu- sätzliche Bauteile realisierbar ist.

Claims

Patentansprüche
1.)Verfahren zur Leerhuberkennung von Injektoren, insbesonde¬ re Piezo-Injektoren einer Brennkraftmaschine mit einem Com- mon-Rail-System umfasst folgende Schritte:
a) Einstellen eines konstanten Raildruck, eines stetigen Raildruckabfalls oder -aufbaus, b) Messen des aktuellen Raildrucks, c) Ansteuern mindestens eines Injektor-Aktuators mit einer Aktuatorenergie, d) Verändern der Aktuatorenergie, e) Wiederholung der Schritte b) bis d) bis im zeitlichen Ver¬ lauf des Raildrucks eine Unstetigkeit auftritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorenergie diskret auf eine andere Aktuator-Energie- Stufe verändert wird, wobei der Aktuator des Injektors mit mindestens einem Ansteuersignal je eingestellter Aktuator- Energie-Stufe angesteuert wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die angelegte Aktuatorenergie über die Zeit konstant ist und bei dessen Veränderung um einen be- stimmten Energiebetrag erhöht oder erniedrigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die angelegte Aktuatorenergie stetig er¬ höht oder stetig erniedrigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass beim Abstellen der Brennkraftmaschine in Schritt a) ein stetiger Raildruckabfall eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass beim Starten der Brennkraftmaschine in Schritt a) ein stetiger Raildruckaufbau eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennnzeichnet, dass nach Schritt e) die eingestellte Aktuato- renergie und der aktuelle Raildruck als Maß für den Leerhub des Injektors abgespeichert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abspeicherung der Energie- und Raildruckwerte die Schritte b) bis e) durchgeführt werden, wobei die Aktuatore- nergie zuvor auf einen Anfangswert gesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass während einer Schubphase der Brennkraftma¬ schine in Schritt a) ein konstanter Raildruck oder ein steti- ger Raildruckabfall eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt e) der Druck im Rail auf einen gewünschten Adap¬ tionswert erhöht wird.
11. Vorrichtung zur Leerhuberkennung von Injektoren einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System umfasst einen Kraftstoffdruckspeicher, einen an den Kraftstoffdruckspeicher angeschlossenen Injektor, einen Raildrucksensor und eine An- Steuereinheit für die Aktuatoren der Injektoren, wobei die Ansteuereinheit die Aktuatorenergie solange verändert, bis der Raildrucksensor eine Unstetigkeit im zeitlichen Verlauf des Raildrucks erfasst, wobei die Vorrichtung eine Spei¬ chereinheit zum Ablegen der bei der Unstetigkeit anliegende Aktuator-Energie-Wert und der anliegende Raildruckwert auf¬ weist.
EP05777858A 2004-09-14 2005-07-21 Verfahren und vorrichtung zur leerhuberkennung von injektoren Expired - Lifetime EP1789675B1 (de)

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