EP1831526B1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1831526B1
EP1831526B1 EP05811113A EP05811113A EP1831526B1 EP 1831526 B1 EP1831526 B1 EP 1831526B1 EP 05811113 A EP05811113 A EP 05811113A EP 05811113 A EP05811113 A EP 05811113A EP 1831526 B1 EP1831526 B1 EP 1831526B1
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EP
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holding current
standard value
valve
pressure
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EP05811113A
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Helerson Kemmer
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine and a method for its operation.
  • the apparatus includes fuel pressure control means for adjusting the fuel pressure Pf, various sensors including a fuel pressure sensor, injector control means for opening the valve body of an injector, and injector control means for controlling the fuel injection Fuel pressure control means and the Injektoran Kunststoffsch depending on operating conditions.
  • the injector control means includes a holding current control unit that adjusts the injector holding current variably depending on the fuel pressure to control the valve opening timing by controlling the excitation current and the excitation time of the injector.
  • the holding current control unit variably sets the holding current to a required minimum value so that the holding current decreases as the fuel pressure decreases.
  • a hold phase For holding open a high pressure internal injection solenoid valve in gasoline direct injection, a hold phase is used in which the current flowing through the high pressure injection valve is regulated to an effective holding current value.
  • the current is controlled by an output stage of the control unit, which generates a dependent on the flowing current power loss.
  • the Power loss can lead to overheating and consequent failure of the final stage and therefore to injection misfire especially in highly integrated power amplifiers. In these cases, the heat dissipation capability of the circuit board must be locally improved, resulting in increased costs.
  • the higher the holding current the worse is the dispersion of the amount of fuel sprayed from the high-pressure injection valve, since the extinguishing time of the current and therefore the closing time of the valve and the amount of sprayed off depend on the level of the holding current.
  • the amount of holding current is determined mainly by the maximum system pressure (against which the high-pressure injection valve must be kept open) and the static flow.
  • the highest system pressure in normal operation with gasoline direct injection is determined by the opening of a pressure relief valve.
  • the opening pressure of the pressure relief valve is achieved in two cases of normal operation.
  • the first case is the hot start, i. a start after a shutdown with pressure increase in the high-pressure fuel system due to the heating of the fuel.
  • the heating of the fuel in the fuel system is carried out by the heat transfer of a previously driven at full load and therefore strongly heated engine.
  • the second case represents the re-start of the injections after a coasting operation. In the overrun mode, the injection of the fuel is stopped, and a pressure increase in the high-pressure fuel system takes place because of the above-mentioned reason.
  • the holding current is designed for the maximum achievable pressure, namely for the opening pressure of the pressure relief valve.
  • the power loss generated by the final stage and the dispersion of the amount of fuel sprayed from the high-pressure injection valve could be reduced if a reduced holding current were used. This is possible in principle, except for the two cases mentioned above.
  • the object of the invention is to enable a secure holding open the valves in all operating conditions.
  • This problem is solved by a method for operating an internal combustion engine with an injection valve, which is electrically opened and closed, wherein the holding current for an open valve in certain operating states of the internal combustion engine is switched from a default value to an increased value and reset to the default value upon termination of the specific operating state.
  • the holding current for the open valve is switched from the increased value to the default value when the number of injections with the increased value of the holding current exceeds a maximum value.
  • the increased value of the holding current is therefore only for a certain duration, e.g. Measured in number of injections, maintained.
  • An advantage of the invention is that the cooling conditions of the output stage can be dimensioned for normal operation. One can thus forego an improved, associated with costs heat dissipation capacity of the circuit board.
  • the oversizing of the cooling conditions of the control unit because of the system dimensioning for the hot start and reinsertion after overrun shutdown is not necessary.
  • the Zumess réelle the high-pressure injector is reduced without complex measures such as a design change, sorting, etc.
  • the force to keep the high pressure injector open can be increased, e.g. by increasing the static flow of the valve. With a larger static flow, e.g. be operated a charged variant of an engine series. With greater static flow, the behavior of the start at low temperatures is also improved.
  • the increase is reversed as soon as the fuel pressure is lowered after a few injections.
  • the power loss of the power amplifier is reduced and by the few injections with a modified holding current is not inadmissible heating of the power amplifier.
  • the metering accuracy of the high pressure injector is also improved.
  • the current profile is generally changed at startup, so that the keeping open of the high-pressure injection valves is ensured up to the opening pressure of the pressure relief valve.
  • the reduced holding current for normal operation is reactivated. If the system pressure exceeds a certain pressure threshold during overrun, the holding current is changed for the subsequent re-start phase. The first injections of the re-insertion phase are then discontinued with an increased holding current. As soon as the system pressure falls below the pressure threshold again, the holding current is reset to an original, lower level.
  • the holding current for the open valve is switched from the standard value to the increased value during a starting process of the internal combustion engine and is reset to the standard value with transition to normal operation. It can also be provided that the holding current for the opened valve is switched over from the standard value to the increased value at the end of a pushing operation and is reset to the standard value with the transition to normal operation.
  • the holding current for the opened valve is switched from the default value to the increased value when a fault occurs in the case of full delivery of the high-pressure pump and is reset to the default value when the fault is rectified.
  • full promotion of the high-pressure pump is in particular the case to be understood that promotes the uncontrolled high-pressure pump with maximum power.
  • the holding current for the opened valve is switched from the increased value to the standard value when the rail pressure is lower Threshold falls below. When falling below the threshold is transferred to normal operation.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a cylinder of an internal combustion engine with associated components of the fuel supply system. Shown is an internal combustion engine with direct injection (direct fuel injection BDE) with a fuel tank 11 to which an electric fuel pump (EKP) 12, a fuel filter 13 and a low-pressure regulator 14 are arranged. From the fuel tank 11, a fuel line 15 leads to a high pressure pump 16. At the high pressure pump 16, a storage chamber 17 connects. In the storage chamber 17 injection valves 18 are arranged, which are preferably assigned directly to combustion chambers 26 of the internal combustion engine. In internal combustion engines with direct injection, each combustion chamber 26 is assigned at least one injection valve 18, but it is also possible here to provide a plurality of injection valves 18 for each combustion chamber 26.
  • the fuel is conveyed by the electric fuel pump 12 from the fuel tank 11 via the fuel filter 13 and the fuel line 15 to the high-pressure pump 16.
  • the fuel filter 13 has the task of removing foreign particles from the fuel.
  • the fuel pressure in a low-pressure region of the fuel supply system is regulated to a predetermined value, which is generally of the order of about 4 to 5 bar.
  • the fuel pressure in this case reaches values of up to about 150 bar.
  • a combustion chamber 26 of an internal combustion engine with direct injection is shown; in general, the internal combustion engine has a plurality of cylinders, each with a combustion chamber 26. At least one injection valve 18, at least one spark plug 24, at least one inlet valve 27, at least one outlet valve 28 is arranged on the combustion chamber 26.
  • the combustion chamber is limited by a piston 29, which can slide up and down in the cylinder. Fresh air is sucked from an intake tract 36 into the combustion chamber 26 via the inlet valve 27. With the aid of the injection valve 18, the fuel is injected directly into the combustion chamber 26 of the internal combustion engine. With the spark plug 24, the fuel-air mixture is ignited. By the Expansion of the ignited fuel-air mixture, the piston 29 is driven.
  • the movement of the piston 29 is transmitted via a connecting rod 37 to a crankshaft 35.
  • a segment disc 34 is arranged, which is scanned by a speed sensor 30.
  • the speed sensor 30 generates a signal that characterizes the rotational movement of the crankshaft 35.
  • the resulting during combustion exhaust gases pass through the exhaust valve 28 from the combustion chamber 26 to an exhaust pipe 33, in which a temperature sensor 31 and a lambda probe 32 are arranged. With the aid of the temperature sensor 31, the temperature and with the help of the lambda probe 32, the oxygen content of the exhaust gases is detected.
  • a pressure sensor 21 and a pressure control valve 19 are connected to the storage space 17.
  • the pressure control valve 19 is connected on the input side to the storage space 17.
  • a return line 20 leads to the fuel line 15.
  • a throttle valve 38 is arranged, the rotational position via a signal line 39 and an associated, not shown here, electric actuator by the controller 25 is adjustable.
  • a pressure control valve 19 may also be a quantity control valve in the fuel supply system 10 are used.
  • the actual value of the fuel pressure in the storage space 17 is detected and fed to a control unit 25.
  • a drive signal is formed on the basis of the detected actual value of the fuel pressure, with which the pressure control valve is driven.
  • the electrical control of the injection valves 18 is in Fig. 1 not shown, this results from Fig. 2 ,
  • About control signal lines 22 are the various actuators and Sensors connected to the controller 25.
  • various functions that serve to control the internal combustion engine implemented. In modern control units, these functions are programmed on a computer and then stored in a memory of the control unit 25.
  • the stored in the memory functions are activated in response to the requirements of the internal combustion engine, in particular strict requirements are placed on the real-time capability of the control unit 25.
  • a pure hardware realization of the control of the internal combustion engine is possible as an alternative to a software implementation.
  • Fig. 2 is the wiring of the injectors, these are referred to here as HPIV 11 and HPIV 12, shown with the control unit 25.
  • HPIV 11 and HPIV 12 shown with the control unit 25.
  • the indices of the threefold exits BATTX, BOOSTX, SPOX, SHSX, DLSX1 and DLSX2 are suppressed in the following representation.
  • the sketch shows an example of a four-cylinder engine with two banks, referred to here as Bank 1 and Bank 2, with only Bank 1 is shown in more detail.
  • the control unit 25 here comprises an output stage 40 for controlling the injection valves HPIV 11 and HPIV 12 and a microcontroller 41 for controlling the functions of the control unit 25.
  • the control of the injection valves HPIV 11 and HPIV 12 takes place in such a way that the output stage 40 receives the signals BOOSTx_1 to BOOSTx_3 to SBOx_1 to SBOx_3 in the booster phase, and DLSX1_1 to DLSX1_3 for driving HPIV11 to ground switches on. As a result, a high current flows through HPIV11.
  • the necessary booster current is taken from the inputs BOOSTX_1 etc. to a booster capacitor BK.
  • the booster capacitor BK is discharged during each opening operation of one of the injectors and in the meantime via a Nachladedrossel NLD, which is connected to a battery voltage supply BS, recharged.
  • a reload transistor NLT is used to control the reloading process.
  • the power amplifier 40 switches the signals BATTx_1 to BATTx_3 to SHSx_1 to SHSx_3, and DLSX1_1 to DLSX1_3 to drive HPIV11 to ground.
  • a lower current in the hold phase flows through HPIV11.
  • the output SHSX supplies a basic voltage for keeping the valve open.
  • the holding current is regulated by switching off and on from BATTx_1 to BATTx_3 to SHSx_1 to SHSx_3 at a certain, preselected level.
  • the booster current level can be adjusted stepwise by the microcontroller 31, for example between 1.9 and 2.5 amps in 0.2 amp steps. If the holding current level is set so high, the power loss caused by the flow of the current is too high, which leads to overheating and possibly thermal shutdown of the power amplifier with insufficient heat dissipation from the power amplifier. To avoid overheating the output stage, operation with higher holding current is limited to a few injections. Switching to normal operation can be done by falling below a pressure threshold. In any case, after a certain number of injections, the number of engine operating conditions, e.g. Speed, load and the like can be switched to normal operation.

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil (18), das elektrisch geöffnet und geschlossen wird. Ein sicheres Offenhalten der Ventile in allen Betriebsbedingungen wird ermöglicht, indem der Haltestrom für ein geöffnetes Ventil (18) in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine von einem Standardwert auf einen erhöhten Wert umgeschaltet und mit Beendigung des bestimmten Betriebszustandes auf den Standardwert zurückgesetzt wird.

Description

    Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.
  • Aus der US 6,234,150 B1 ist ein Kräftstoffeinspritzsteuergerät bekannt, das den Dynamikbereich zur Steuerung des Kraftstoffbetrages aufweitet und einen verschwenderischen Verbrauch von elektrischer Leistung verhindert Das Gerät umfasst Kraftstoffdruckregelmittel für die Einstellung des Kraftstoffdruckes Pf, verschiedene Sensoren umfassend einen Kraftstoffdrucksensor, Injektoranstäuermittel zum Öffnen des Ventilkörpers eines Injektors und Injektorsteuermittel zur Steuerung der Kraftstoffdruckregelungsmittel und der Injektoransteuermittel abhängig von Betriebsbedingungen. Die Injektorsteuermittel umfassen eine Haltestromsteuereinheit, die den Injektorhaltestrom variabel abhängig vom Kraftstoffdruck einstellt, um die Ventilöffnungszeit durch Steuerung des Anregungsstroms und der Anregungszeit des Injektors zu steuern. Die Haltestromsteuereinheit setzt den Haltestrom variabel auf einen geforderten Minimalwert, so dass der Haltestrom abnimmt, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt.
  • Für das Offenhalten eines innenöffnenden Hochdruckeinspritzmagnetventils bei Benzin-Direkteinspritzung wird eine Haltephase eingesetzt, in der der durch das Hochdruckeinspritzventil fließende Strom auf einen effektiven Haltestromwert geregelt wird. Die Stromregelung erfolgt durch eine Endstufe des Steuergerätes, welche eine vom fließenden Strom abhängige Verlustleistung erzeugt Die Verlustleistung kann insbesondere bei hochintegrierten Endstufen zu einer Überhitzung und zu konsequentem Versagen der Endstufe und darum zu Einspritzungsaussetzer führen. In diesen Fällen muss das Wärmeabfuhrvermögen der Leiterplatte örtlich verbessert werden, was zu erhöhten Kosten führt. Die Streuung der von dem Hochdruckeinspritzventil abgespritzten Kraftstoffmenge ist umso schlechter, je höher der Haltestrom ist, da die Löschzeit des Stroms und darum die Schließzeit des Ventils und die abgespritzte Übermenge von der Höhe des Haltestroms abhängt.
  • Die Höhe des Haltestroms wird hauptsächlich durch den maximalen Systemdruck (gegen den das Hochdruckeinspritzventil offen gehalten werden muss) und den statischen Durchfluss bestimmt.
    • Probleme des Standes der Technik
  • Der höchste Systemdruck im Normalbetrieb bei BenzinDirekteinspritzung wird durch das Öffnen eines Druckbegrenzungsventils bestimmt. Der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils wird in zwei Fällen des Normalbetriebs erreicht. Den ersten Fall stellt der Heißstart dar, d.h. ein Startvorgang nach einer Abstellphase mit Druckerhöhung im Kraftstoffhochdrucksystem auf Grund der Aufheizung des Kraftstoffs. Die Aufheizung des Kraftstoffs im Kraftstoffsystem erfolgt durch die Wärmeübertragung eines vorher in Volllast gefahrenen und deshalb stark aufgeheizten Motors. Der zweite Fall stellt das Wiedereinsetzen der Einspritzungen nach einem Schubbetrieb dar. Im Schubbetrieb wird das Einspritzen des Kraftstoffs eingestellt, und eine Druckerhöhung im Kraftstoffhochdrucksystem findet wegen dem oben genannten Grund statt. In beiden Fällen wird der Druck im Kraftstoffhochdrucksystem nach einigen Einspritzungen bis auf normales, geringeres Druckniveau abgesenkt. Der Haltestrom wird aber für den maximal erreichbaren Druck ausgelegt, nämlich für den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils. Die von der Endstufe erzeugte Verlustleistung und die Streuung der vom Hochdruckeinspritzventil abgespritzten Kraftstoffmenge könnten reduziert werden, falls ein reduzierter Haltestrom eingesetzt werden wäre. Das ist prinzipiell möglich, außer für die zwei oben erwähnten Fälle.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein sicheres Offenhalten der Ventile in allen Betriebsbedingungen zu ermöglichen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil, das elektrisch geöffnet und geschlossen wird, wobei der Haltestrom für ein geöffnetes Ventil in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine von einem Standardwert auf einen erhöhten Wert umgeschaltet und mit Beendigung des bestimmten Betriebszustandes auf den Standardwert zurückgesetzt wird.
  • Es ist dabei vorgesehen, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil von dem erhöhten Wert auf den Standardwert umgeschaltet wird wenn die Anzahl der Einspritzungen mit dem erhöhten Wert des Haltestroms einen Maximalwert überschreitet. Der erhöhte Wert des Haltestroms wird also nur für eine bestimmte Dauer, z.B. in Anzahl der Einspritzungen gemessen, aufrecht erhalten.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass die Kühlungsbedingungen der Endstufe für den Normalbetrieb dimensioniert werden können. Man kann somit auf ein verbessertes, mit Kosten verbundenes Wärmeabfuhrvermögen der Leiterplatte verzichten. Die Überdimensionierung der Kühlungsbedingungen des Steuergerätes wegen der Systemdimensionierung für den Heißstart und Wiedereinsetzen nach Schubabschalten ist nicht notwendig. Der Zumessfehler des Hochdruckeinspritzventils wird ohne aufwändige Maßnahmen wie einer Konstruktionsänderung, Sortieren, usw. reduziert. Ferner kann ggf. die Kraft um das Hochdruckeinspritzventil offen zu halten erhöht werden, z.B. durch die Erhöhung des statischen Durchflusses des Ventils. Mit einem größeren statischen Durchfluss kann z.B. eine aufgeladene Variante einer Motorbaureihe bedient werden. Mit größerem statischen Durchfluss wird auch das Verhalten des Starts bei Tieftemperaturen verbessert. Die Erhöhung wird rückgängig gemacht, sobald der Kraftstoffdruck nach einigen Einspritzungen abgesenkt wird. Somit wird die Verlustleistung der Endstufe reduziert und durch die wenigen Einspritzungen mit geändertem Haltestrom erfolgt keine unzulässige Aufheizung der Endstufe. Die Zumessgenauigkeit des Hochdruckeinspritzventils wird auch verbessert.
  • Das Stromprofil wird beim Start generell geändert, so dass das Offenhalten der Hochdruckeinspritzventile bis zum Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils sichergestellt ist. Am Ende des Startvorgangs wird der reduzierte Haltestrom für den Normalbetrieb wieder aktiviert. Überschreitet der Systemdruck eine bestimmte Druckschwelle im Schubbetrieb, wird der Haltestrom für die darauf folgende Wiedereinsetzphase geändert. Die ersten Einspritzungen der Wiedereinsetzphase werden dann mit einem erhöhten Haltestrom abgesetzt. Sobald der Systemdruck die Druckschwelle wieder unterschreitet, wird der Haltestrom auf originelles, geringeres Niveau zurückgesetzt.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil während eines Startvorganges der Brennkraftmaschine von dem Standardwert auf den erhöhten Wert umgeschaltet und mit Übergang in den Normalbetrieb auf den Standardwert zurückgesetzt wird. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil bei Beendigung eines Schubbetriebes von dem Standardwert auf den erhöhten Wert umgeschaltet und mit Übergang in den Normalbetrieb auf den Standardwert zurückgesetzt wird.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil beim Vorkommen eines Fehlerfalls Vollförderung der Hochdruckpumpe von dem Standardwert auf den erhöhten Wert umgeschaltet und bei Behebung des Fehlers in den Normalbetrieb auf den Standardwert zurückgesetzt wird. Unter dem Fehlerfall Vollförderung der Hochdruckpumpe ist insbesondere der Fall zu verstehen, dass die Hochdruckpumpe ungeregelt mit maximaler Leistung fördert.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Umschaltung zwischen Standardwert und erhöhtem Wert innerhalb eines Einspritzzyklus geschieht.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil von dem erhöhten Wert auf den Standardwert umgeschaltet wird wenn der Raildruck eine untere Schwelle unterschreitet. Mit Unterschreiten der Schwelle wird in den Normalbetrieb übergegangen.
  • Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil nach Anspruch 7.
    • Zeichnungen
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Zylinders ei- ner Brennkraftmaschine mit Kraftstoffversorgungs- system;
    Fig. 2
    eine Schaltskizze mit Steuergerät und Einspritzdü- sen.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit zugehörigen Komponenten des Kraftstoffversorgungssystems. Dargestellt ist eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung (Benzindirekteinspritzung BDE) mit einem Kraftstofftank 11, an dem eine Elektrokraftstoffpumpe (EKP) 12, ein Kraftstofffilter 13 und ein Niederdruckregler 14 angeordnet sind. Vom Kraftstofftank 11 führt eine Kraftstoffleitung 15 zu einer Hochdruckpumpe 16. An die Hochdruckpumpe 16 schließt sich ein Speicherraum 17 an. Am Speicherraum 17 sind Einspritzventile 18 angeordnet, die vorzugsweise direkt Brennräumen 26 der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung ist jedem Brennraum 26 wenigstens ein Einspritzventil 18 zugeordnet, es können hier aber auch mehrere Einspritzventile 18 für jeden Brennraum 26 vorgesehen sein. Der Kraftstoff wird durch die Elektrokraftstoffpumpe 12 aus dem Kraftstofftank 11 über den Kraftstofffilter 13 und die Kraftstoffleitung 15 zur Hochdruckpumpe 16 gefördert. Der Kraftstofffilter 13 hat die Aufgabe, Fremdpartikel aus dem Kraftstoff zu entfernen. Mit Hilfe des Niederdruckreglers 14 wird der Kraftstoffdruck in einem Niederdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems auf einen vorbestimmten Wert, der meist in der Größenordnung von etwa 4 bis 5 bar liegt, geregelt. Die Hochdruckpumpe 16, die vorzugsweise direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, verdichtet den Kraftstoff und fördert ihn den Speicherraum 17. Der Kraftstoffdruck erreicht hierbei Werte von bis zu etwa 150 bar. In Fig. 1 ist beispielhaft ein Brennraum 26 einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung dargestellt, im Allgemeinen weist die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder mit je einem Brennraum 26 auf. An dem Brennraum 26 ist wenigstens ein Einspritzventil 18, wenigstens eine Zündkerze 24, wenigstens ein Einlassventil 27, wenigstens ein Auslassventil 28 angeordnet. Der Brennraum wird von einem Kolben 29, der in dem Zylinder auf- und abgleiten kann, begrenzt. Über das Einlassventil 27 wird Frischluft aus einem Ansaugtrakt 36 in den Brennraum 26 angesaugt. Mit Hilfe des Einspritzventils 18 wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine gespritzt. Mit der Zündkerze 24 wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches wird der Kolben 29 angetrieben. Die Bewegung des Kolbens 29 wird über eine Pleuelstange 37 auf eine Kurbelwelle 35 übertragen. An der Kurbelwelle 35 ist eine Segmentscheibe 34 angeordnet, die von einem Drehzahlsensor 30 abgetastet wird. Der Drehzahlsensor 30 erzeugt ein Signal, das die Drehbewegung der Kurbelwelle 35 charakterisiert.
  • Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase gelangen über das Auslassventil 28 aus dem Brennraum 26 zu einem Abgasrohr 33, in dem ein Temperatursensor 31 und eine Lambdasonde 32 angeordnet sind. Mit Hilfe des Temperatursensors 31 wird die Temperatur und mit Hilfe der Lambdasonde 32 der Sauerstoffgehalt der Abgase erfasst.
  • Ein Drucksensor 21 und ein Drucksteuerventil 19 sind am Speicherraum 17 angeschlossen. Das Drucksteuerventil 19 ist eingangsseitig mit dem Speicherraum 17 verbunden. Ausgangsseitig führt eine Rückflussleitung 20 zur Kraftstoffleitung 15. In dem Ansaugtrakt 36 ist eine Drosselklappe 38 angeordnet, deren Drehstellung über eine Signalleitung 39 und einen zugehörigen, hier nicht dargestellten elektrischen Aktuator durch das Steuergerät 25 einstellbar ist.
  • Anstatt einem Drucksteuerventil 19 kann auch ein Mengensteuerventil in dem Kraftstoffversorgungssystem 10 zur Anwendung kommen. Mit Hilfe des Drucksensors 21 wird der Istwert des Kraftstoffdrucks im Speicherraum 17 erfasst und einem Steuergerät 25 zugeführt. Durch das Steuergerät 25 wird auf der Basis des erfassten Istwertes des Kraftstoffdrucks ein Ansteuersignal gebildet, mit dem das Drucksteuerventil angesteuert wird. Die elektrische Ansteuerung der Einspritzventile 18 ist in Fig. 1 nicht dargestellt, diese ergibt sich aus Fig. 2. Über Steuerungssignalleitungen 22 sind die verschiedenen Aktuatoren und Sensoren mit dem Steuergerät 25 verbunden. Im Steuergerät 25 sind verschiedene Funktionen, die zur Steuerung der Brennkraftmaschinen dienen, implementiert. In modernen Steuergeräten werden diese Funktionen auf einem Rechner programmiert und anschließend in einem Speicher des Steuergerätes 25 abgelegt. Die im Speicher abgelegten Funktionen werden in Abhängigkeit der Anforderungen an die Brennkraftmaschine aktiviert, hierbei werden insbesondere strenge Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit des Steuergerätes 25 gestellt. Prinzipiell ist eine reine Hardwarerealisierung der Steuerung der Brennkraftmaschine alternativ zu einer Softwarerealisierung möglich.
  • In Fig. 2 ist die Beschaltung der Einspritzventile, diese sind hier als HPIV 11 sowie HPIV 12 bezeichnet, mit dem Steuergerät 25 dargestellt. Der Einfachheit halber sind in der nachfolgenden Darstellung die Indizes der jeweils dreifach vorhandenen Ausgänge BATTX, BOOSTX, SPOX, SHSX, DLSX1 sowie DLSX2 unterdrückt. Die Skizze zeigt beispielhaft einen Vierzylindermotor mit zwei Bänken, hier als Bank 1 und als Bank 2 bezeichnet, wobei nur Bank 1 näher dargestellt ist. Das Steuergerät 25 umfasst hier eine Endstufe 40 zur Ansteuerung der Einspritzventile HPIV 11 und HPIV 12 sowie einen Mikrocontroller 41 zur Steuerung der Funktionen des Steuergerätes 25. Die Ansteuerung der Einspritzventile HPIV 11 sowie HPIV 12 erfolgt dergestalt, dass die Endstufe 40 die Signale BOOSTx_1 bis BOOSTx_3 zu SBOx_1 bis SBOx_3 in der Boosterphase zuschaltet, und DLSX1_1 bis DLSX1_3 für die Ansteuerung von HPIV11 zur Masse zuschaltet. Dadurch fließt ein hoher Strom durch HPIV11. Der notwendige Boosterstrom wird über die Eingänge BOOSTX_1 usw. einem Boosterkondensator BK entnommen. Der Boosterkondensator BK wird dabei bei jedem Öffnungsvorgang eines der Einspritzventile entladen und in der Zwischenzeit über eine Nachladedrossel NLD, der an eine Batteriespannungsversorgung BS angeschlossen ist, nachgeladen. Ein Nachladetransistor NLT dient der Steuerung des Nachladevorgangs.
  • Nach der Boosterphase schaltet die Endstufe 40 die Signale BATTx_1 bis BATTx_3 zu SHSx_1 bis SHSx_3 zu, und DLSX1_1 bis DLSX1_3 für die Ansteuerung von HPIV11 zur Masse. Somit fließt ein geringerer Strom in der Haltephase durch HPIV11. Der Ausgang SHSX liefert dabei eine Grundspannung zum Offenhalten des Ventils. Der Haltestrom wird durch das ab- und zuschalten von BATTx_1 bis BATTx_3 zu SHSx_1 bis SHSx_3 auf einem bestimmten, vorgewählten Niveau geregelt.
  • Das Boosterstromniveau lässt sich durch den Mikrocontroller 31 schrittweise einstellen, beispielsweise zwischen 1,9 und 2,5 Ampere in 0,2 Ampereschritten. Wird das Haltestromniveau so hoch eingestellt, wird die durch das Fließen des Stroms bedingte Verlustleistung zu hoch, welche bei unzureichender Wärmeabfuhr aus der Endstufe zu einer Überhitzung und ggf. thermischem Abschalten der Endstufe führt. Um eine Überhitzung der Endstufe zu vermeiden wird der Betrieb mit höherem Haltestrom auf einige Einspritzungen begrenzt. Die Umschaltung auf Normalbetrieb kann durch Unterschreiten einer Druckschwelle erfolgen. In jedem Fall wird nach einer bestimmten Anzahl von Einspritzungen, wobei die Anzahl vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, z.B. Drehzahl, Last und dergleichen abhängig sein kann, auf Normalbetrieb umgeschaltet werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil (18), das elektrisch geöffnet und geschlossen wird, wobei der Haltestrom für ein geöffnetes Ventil (18) in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine von einem Standardwert auf einen erhöhten Wert umgeschaltet und mit Beendigung des bestimmten Betriebszustandes auf den Standardwert zurückgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil von dem erhöhten Wert auf den Standardwert umgeschaltet wird wenn die Anzahl der Einspritzungen mit dem erhöhten Wert des Haltestroms einen Maximalwert überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil während eines Startvorganges der Brennkraftmaschine von dem Standardwert auf den erhöhten Wert umgeschaltet und mit Übergang in den Normalbetrieb auf den Standardwert zurückgesetzt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil bei Beendigung eines Schubbetriebes von dem Standardwert auf den erhöhten Wert umgeschaltet und mit Übergang in den Normalbetrieb auf den Standardwert zurückgesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Haltestrom für das geöffnete Ventil beim Vorkommen eines Fehlerfalls Vollförderung einer Hochdruckpumpe (HDP 16) von dem Standardwert auf den erhöhten Wert umgeschaltet und bei Behebung des Fehlers in den Normalbetrieb auf den Standardwert zurückgesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung zwischen Standardwert und erhöhtem Wert innerhalb eines Einspritzzyklus geschieht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestrom für das geöffnete Ventil von dem erhöhten Wert auf den Standardwert umgeschaltet wird wenn der Raildruck eine untere Schwelle unterschreitet.
  7. Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil (18), das elektrisch geöffnet und geschlossen werden kann, wobei der Haltestrom für das geöffnete Ventil von einem Standardwert auf einen erhöhten Wert umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (40) vorgesehen sind, die den Haltestrom für das geöffnete Ventil von dem erhöhten Wert auf den Standardwert umschalten wenn die Anzahl der Einspritzungen mit dem erhöhten Wert des Haltestroms einen Maximalwert überschreitet.
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