EP4609069A1 - Verfahren zum ermitteln eines oder mehrerer charakteristischer zeitpunkte einer kraftstoffeinspritzung - Google Patents

Verfahren zum ermitteln eines oder mehrerer charakteristischer zeitpunkte einer kraftstoffeinspritzung

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EP4609069A1
EP4609069A1 EP23786005.1A EP23786005A EP4609069A1 EP 4609069 A1 EP4609069 A1 EP 4609069A1 EP 23786005 A EP23786005 A EP 23786005A EP 4609069 A1 EP4609069 A1 EP 4609069A1
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EP
European Patent Office
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signal
determined
time
characteristic
nos
Prior art date
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Pending
Application number
EP23786005.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Florian MOESENBICHLER
Thibault Jean Roger HENRION
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4609069A1 publication Critical patent/EP4609069A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
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    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/0618—Actual fuel injection timing or delay, e.g. determined from fuel pressure drop
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    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/063—Lift of the valve needle

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining one or more characteristic points in time of a fuel injection carried out by means of a fuel injector of an internal combustion engine, as well as a computing unit and a computer program for carrying out the method.
  • Modern combustion engines have fuel injectors that can be used to specifically introduce fuel into combustion chambers.
  • the fuel injection quantity must be precisely metered.
  • the fuel injectors have component tolerances and are also subject to wear, which results in tolerances in the injection quantity both between different injectors and in a single injector over the course of its service life. It is therefore advantageous to record characteristic times of the injection processes, in particular the opening and closing of a nozzle needle of the fuel injectors, as precisely as possible in order to determine the actual amount of fuel injected.
  • fuel injectors can be used whose nozzle needle is controlled servo-hydraulically, i.e. via a fuel pressure in a control chamber of the fuel injector.
  • there is a time delay between an electrical control and the movement of the nozzle needle. of the fuel injector so that electrical control variables such as a control current and/or a control voltage cannot be used directly to determine the opening and closing of the nozzle needle. Therefore, additional sensors that detect, for example, the fuel pressure in the control chamber of the fuel injector can be used in such fuel injectors.
  • DE 10 2021 203 572 A1 shows a servo-hydraulically operated fuel injector in which a pressure chamber is formed which is hydraulically connected to the control chamber of the injector.
  • the pressure chamber is sealed liquid-tight by a membrane, and a pressure sensor is arranged above the membrane, which is designed to measure the pressure in the pressure chamber.
  • Servo fuel injectors or fuel injectors with switching valves are particularly suitable as fuel injectors, since it is not possible to directly determine the characteristic points in time from their electrical control variables.
  • the method is particularly suitable for a fuel injector according to DE 10 2021 203 572 A1.
  • a sensor for detecting fuel pressure changes is arranged in the fuel injector.
  • the sensor is preferably arranged in the fuel injector in such a way that it can detect a pressure in a control chamber of the fuel injector.
  • the sensor can preferably be a piezoelectric sensor. sensor, the signal of which is sent to a computing unit, which can preferably be the engine control unit.
  • the fuel injector receives a control signal that includes a start of energizing (SOE) and an end of energizing (EOE).
  • SOE start of energizing
  • EOE end of energizing
  • the fuel injector can receive the control signal from a computing unit, which can preferably be the engine control unit.
  • the characteristic times of a fuel injection are times during the opening and closing process of the fuel injector (or its nozzle needle).
  • a needle opening start at which the nozzle needle moves out of a nozzle needle seat (Needle Opening Start - NOS)
  • a needle opening end at which the nozzle needle reaches an upper nozzle needle stop (Needle Opening End - NOE)
  • a needle closing start at which the nozzle needle moves away from the upper nozzle needle stop
  • a needle closing end at which the nozzle needle reaches the nozzle needle seat again
  • An analysis of the sensor signal with regard to one or more of the above-mentioned characteristic points in time enables a direct conclusion to be drawn about the actual behavior of the nozzle needle and thus about the amount of fuel actually introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the analysis can preferably be carried out over the entire operating range of the engine, i.e. at different fuel pressures and control times of the fuel injector, under different external conditions (signal interference, changing contact resistances).
  • a signal is received from the sensor for detecting fuel pressure changes for an injection of the fuel injector.
  • a signal is received from the sensor that represents/reflects a pressure change in the fuel injector, preferably in the control chamber of the fuel injector, during a period of an injection (control chamber pressure signal).
  • the received signal is subsequently filtered with a first filter and a second filter, the second filter having a different filter characteristic (in particular a larger filter width) than the first filter.
  • the signal filtered with the second filter (second filtered signal) is filtered differently (in particular more strongly) than the signal filtered with the first filter (first filtered signal).
  • the received signal is filtered with the first and second filters in a predetermined time interval from the start of control to a predetermined time after the start of control.
  • a difference signal is formed by subtracting the first filtered signal from the second filtered signal. Furthermore, at least one characteristic point in time is determined in the received signal and/or the second filtered signal and/or the difference signal.
  • a first characteristic point in time is determined based on a local maximum of the difference signal.
  • the first characteristic point in time can be the beginning of the needle opening, at which the nozzle needle moves out of the nozzle needle seat.
  • a second characteristic point in time is determined based on a local maximum of the first derivative of the second filtered signal.
  • the second characteristic point in time can preferably be the needle closing point at which the nozzle needle reaches the nozzle needle seat again.
  • a third characteristic point in time is determined based on a local maximum of the received signal.
  • the third characteristic point in time can preferably be the start of needle closing, at which the nozzle needle moves away from the upper nozzle needle stop again.
  • a fourth characteristic point in time is determined based on a minimum of the second derivative of the received signal. The fourth characteristic point in time can preferably be the needle opening end at which the nozzle needle reaches the upper nozzle needle stop.
  • an injection rate of the fuel injection carried out can be determined, from which in turn a quantity of fuel introduced into the combustion engine can be determined. This can be compared with a pre-controlled fuel quantity and the difference between the two values can be used to control the fuel injection quantity.
  • the accuracy of the fuel metering can be increased at all operating points of the combustion engine and under different external conditions using the determined characteristic points in time.
  • all local maxima of the difference signal that exceed both a first threshold value and a second threshold value are preferably determined from a first predetermined point in time, and a first specific local maximum of the difference signal is determined as the first characteristic point in time.
  • the first characteristic point in time in particular the start of needle opening, can be determined based on a local maximum of the difference signal that occurs first after the first predetermined point in time and exceeds both a first and a second threshold value.
  • the first predetermined point in time can advantageously be a point in time from which the first characteristic point in time can physically occur.
  • the first characteristic point in time is the beginning of the needle opening, this can only occur after a time delay after the start of control in a servo injector that is preferably used.
  • This time delay can, for example, be measured on one or more fuel injectors on the test bench and the predetermined point in time based on the measured time delay.
  • the first predetermined time can be set to approximately 300 ps after the start of control of the fuel injector
  • the first determined local maximum of the difference signal has the highest value of all determined local maxima.
  • the nozzle needle will no longer open.
  • the maxima in the difference signal result from several effects that are always visible in the signal, whereby these effects generally always generate a higher maximum in the difference signal than the needle opening start. If the first maximum is therefore already the highest, it can be assumed that the needle will no longer open.
  • threshold values are determined relative to a reference amplitude determined in the respective signal.
  • the reference amplitude can be a signal amplitude of the first filtered signal that occurs as the first negative signal amplitude after the start of activation of the fuel injector.
  • an initial level of the first filtered signal e.g. a zero line of the signal
  • a level of the first negative signal amplitude can be determined based on a first minimum of the first filtered signal, for example by averaging a predetermined number of signal values in a predetermined range around a minimum value of the first filtered signal that occurs as the first minimum value after the start of activation of the fuel injector.
  • all signal values for determining the minimum of the first filtered signal are in a time interval between the start of activation of the fuel injector and a second predetermined point in time.
  • the second predetermined point in time can be 0.8 ms after the start of activation. start of the fuel injector.
  • the reference amplitude can then be determined by forming the difference between the determined initial level and the determined first minimum of the first filtered signal.
  • the first threshold value is formed from a predetermined first value and the reference amplitude.
  • the first predetermined value can preferably be set as a function of the system pressure (rail pressure).
  • the predetermined first value can be a first predetermined factor for a minimum height of the local maxima in the difference signal, by which the reference amplitude can be multiplied. The number of determined local maxima of the difference signal is thus limited to those whose height exceeds a minimum height in relation to the reference amplitude.
  • the second threshold value can also be formed from a predetermined second value and the reference amplitude.
  • the second predetermined value can also advantageously be set as a function of the system pressure (rail pressure).
  • the predetermined second value can be a second predetermined factor for a minimum prominence of the local maxima in the difference signal, by which the reference amplitude can be multiplied.
  • the number of local maxima of the difference signal can thus also be limited to those whose prominence exceeds a minimum prominence in relation to the reference amplitude.
  • the prominence of a local maximum is a value that indicates how strongly the local maximum stands out in relation to its height and position compared to other local maxima.
  • a horizontal line can be drawn from the local maximum to the left and right. Where the horizontal line intersects a course of the difference signal to the left and right (e.g. at another local maximum or at the beginning or end of the signal), outer end points of a left and right in- intervals. A vertical distance between a largest negative signal amplitude within the two intervals and the local maximum can then be determined as the prominence of the local maximum.
  • all local maxima of the first derivative of the second filtered signal that exceed a third threshold value are determined from the end of the control of the fuel injector, and a last determined local maximum of the first derivative of the second filtered signal is determined as the second characteristic point in time.
  • the second characteristic point in time in particular the end of needle closing, can be determined based on a local maximum of the first derivative of the second filtered signal, which occurs as the last maximum in the signal in question and exceeds a third threshold value.
  • the third threshold value is formed from a predetermined third value and the reference amplitude.
  • the third predetermined value can advantageously also be set as a function of the system pressure (rail pressure).
  • the predetermined third value can be a third predetermined factor for a minimum prominence of the local maxima in the first derivative of the second filtered signal, by which the reference amplitude can be multiplied. The number of local maxima of the first derivative of the second filtered signal can thus be limited to those whose prominence exceeds a minimum prominence in relation to the reference amplitude.
  • the third characteristic point in time is determined as a global maximum of the first filtered signal from the end of the activation of the fuel injector to the second characteristic point in time.
  • the third characteristic point in time in particular the beginning of the needle closing, can be determined based on a global maximum of the first filtered signal, which lies in time between the end of the activation of the fuel injector and the second characteristic point in time, in particular the end of the needle closing.
  • an absolute minimum of the second derivative of the first filtered signal can be determined as the fourth characteristic point in time, in particular as the needle opening end, if an absolute minimum of the first derivative of the first filtered signal is before the third characteristic point in time, in particular before the needle closing end. In this case, the nozzle needle is opened so far that it reaches the nozzle needle stop.
  • the absolute minimum of the second derivative corresponds to the maximum negative curve curvature of the first filtered signal and thus to the sought fourth characteristic time, in particular the end of needle opening.
  • the nozzle needle is operated in the ballistic range, i.e. the nozzle needle is not opened far enough to reach the upper nozzle needle stop.
  • the fuel injector is controlled, in particular in subsequent fuel injections, taking into account the one or more determined characteristic points in time. This means that, for example, based on an actual fuel quantity determined from the characteristic points in time, the start of control, the end of control and/or the duration of control of a subsequent fuel injection can be adjusted in order to inject the desired/required fuel quantity at the current operating point. This enables an improvement in the accuracy of the fuel metering at all operating points of the internal combustion engine under different external conditions.
  • a computing unit e.g. a control unit of an internal combustion engine, which can preferably be the engine control unit, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
  • the implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is also advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing control unit is also used for other tasks and is therefore already present.
  • a machine-readable storage medium is provided with a computer program stored on it as described above. Suitable storage media or data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as hard disks, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc.
  • Such a download can be wired or cable-bound or wireless (e.g. via a WLAN network, a 3G, 4G, 5G or 6G connection, etc.).
  • Figure 1a shows a schematic longitudinal section of a fuel injector on which the method according to the invention can be used.
  • Figure 1b shows schematically a current curve, a nozzle needle stroke curve, an injection rate and a control chamber pressure signal of a fuel injector according to Figure 1a.
  • Figure 2 schematically shows a section of the control chamber pressure signal from Figure 1 b as well as two control chamber pressure signals each filtered with a first and a second filter.
  • Figure 3 shows schematically a difference signal formed from the two filtered control chamber pressure signals shown in Figure 2.
  • Figure 4 shows schematically the first filtered control chamber pressure signal, the difference signal and a first threshold value, above which local maxima of the difference signal are taken into account to determine the beginning of needle opening.
  • Figure 5 shows schematically the current curve of the control as well as the first filtered control chamber pressure signal, which has a reference amplitude that can be used, for example, to determine the second threshold value shown in Figure 4.
  • Figure 6 shows schematically the current curve of the fuel injector as well as a first derivative of the second filtered control chamber pressure signal and a third threshold value, above which local maxima of the first derivative of the second filtered control chamber pressure signal are taken into account for determining the needle closing end.
  • Figure 7 shows schematically the current curve of the fuel injector and the control chamber pressure signal as well as a time interval in which a local maximum of the control chamber pressure signal is determined as the beginning of needle closing.
  • Figure 8 shows schematically the control chamber pressure signal and its first and second derivatives for determining the needle opening end.
  • FIG 1a shows a schematic longitudinal section of a fuel injector on which the method according to the invention can be used. Only the essential areas of the fuel injector are shown.
  • the fuel injector has a housing 1 which comprises a valve body 2, a valve plate 3, a throttle plate 4 and a nozzle body 5 which are adjacent to one another in this order.
  • a pressure chamber 8 which can be filled with fuel under high pressure is formed in the nozzle body 5.
  • the fuel is guided into the pressure chamber 8 via a high-pressure bore (not shown) through the valve body 2, the valve plate 3 and the throttle plate 4.
  • a nozzle needle 10 is arranged in the pressure chamber 8 so as to be longitudinally displaceable and which interacts with a nozzle needle seat 11 which is formed at the lower end of the pressure chamber 8.
  • injection openings 12 are formed, which open into a combustion chamber of an internal combustion engine when the fuel injector is installed.
  • the nozzle needle 10 When the nozzle needle 10 is in contact with the nozzle needle seat 11, it closes the injection openings 12 from the pressure chamber 8.
  • the nozzle needle 10 also delimits a control chamber 18 with its end face facing away from the nozzle needle seat 11.
  • the control chamber 18 is connected to the pressure chamber 8 via an inlet throttle (not shown in detail), so that when the nozzle needle 10 is closed, the same pressure prevails in the control chamber 18 as in the pressure chamber 8.
  • a switching valve 20 is arranged in a low-pressure chamber 21 formed in the valve body 2 and has a magnet armature 23, an electromagnet 24, an armature spring 25 and a switching valve seat 26.
  • the magnet armature 23 is arranged in the low-pressure chamber 21 so as to be longitudinally movable and cooperates with the switching valve seat 26 to open and close a drain hole 28 which connects the control chamber 18 to the low-pressure chamber 21.
  • the low-pressure chamber is connected to a low-pressure return line (not shown) via a line.
  • the pressure in the control chamber 18 can be determined by means of a pressure sensor 36, which in the example shown is arranged in the valve plate 3, but can also be located elsewhere, for example in the valve body 2.
  • the pressure sensor 36 can For example, it can be designed as a piezoelectric sensor and connected via an electrical connection cable to a control unit (not shown), which can preferably be the engine control unit.
  • the opening and closing of the nozzle needle 10 of the fuel injector, and thus the fuel injection, is controlled by the switching valve 20.
  • the electromagnet 24 of the switching valve 20 When the electromagnet 24 of the switching valve 20 is energized, it exerts an attractive force on the magnet armature 23 and moves it out of the switching valve seat 26 against a force of the armature spring 25. If the magnet armature 23 clears the drain hole 28, fuel flows from the control chamber 18 into the low-pressure chamber 21, which reduces the pressure in the control chamber 18. Due to the now higher pressure in the pressure chamber 8, the nozzle needle 10 lifts off the nozzle needle seat 11 and clears the injection openings 12. When the energization of the electromagnet 24 is stopped, the armature spring 25 presses the magnet armature 23 back into its closed position. The fuel pressure in the control chamber 18 then rises again to the level of the pressure chamber 8 and pushes the nozzle needle 10 back into its closed position.
  • the pressure in the control chamber 18 has a characteristic curve during the process described above in the context of a fuel injection, which is illustrated by a control chamber pressure signal S of the pressure sensor 36 shown schematically in Figure 1b.
  • the characteristic times of a needle opening start NOS, a needle opening end NOE, a needle closing start NCS and a needle closing end NCE are marked in the signal curve S.
  • Figure 1b also schematically shows a current profile l c through the electromagnet 24 with a control start SOE and control end EOE, a nozzle needle stroke profile NL of the nozzle needle 10 and an injection rate Q of the fuel injector according to Figure 1a.
  • the pressure in the control chamber 18 corresponds to the pressure in the pressure chamber 8.
  • the magnet armature 23 opens the drain hole 28 and the pressure in the control chamber 18 drops because more fuel flows out of the control chamber 18 through the drain hole 28 than flows in through the inlet throttle (cf. the signals current profile lc, nozzle needle lift NL and control chamber pressure S after the start of control SOE in Figure 1 b).
  • the nozzle needle 10 then moves out of the nozzle needle seat 11 in the opening direction. As long as the nozzle needle 10 is moving, the pressure in the control chamber 18 results from a balance of forces on the nozzle needle 10.
  • the pressure in the control chamber 18 subsequently drops again until the nozzle needle 10 reaches the nozzle needle seat 11 (see the nozzle needle stroke NL and control chamber pressure S signals during the time interval between NOS and NOE in Figure 1b).
  • the pressure in the control chamber 18 finally rises again to the pressure in the pressure chamber 8 (cf. the signals nozzle needle stroke NL and control chamber pressure S at the time NOE).
  • Figure 2 shows schematically a section of the control chamber pressure signal S from Figure 1 b in a time interval tyogt, which extends from a start of control SOE of the fuel injector to a predetermined time t x and in which the control chamber pressure signal S is filtered using a first and a second filter.
  • the filtered control chamber pressure signals S mi and S m 2 (first and second filtered (control chamber pressure) signal) resulting from the filtering using the first and second filters are also shown in Figure 2.
  • the filters used can comprise moving average filters, the filter width of which is preferably dependent on a sampling frequency of the received control chamber pressure signal, and/or other filters.
  • the second filter has a larger filter width than the first filter.
  • the second filtered control chamber pressure signal Sm2 is more heavily filtered/averaged than the first filtered control chamber pressure signal Smi, as a result of which its first negative signal amplitude has a lower level than that of the first control chamber pressure signal S m i.
  • the first negative signal amplitude of the first filtered control chamber pressure signal S mi differs only insignificantly from that of the received control chamber pressure signal S.
  • a first characteristic point in time in particular a needle opening start NOS, can be determined, as explained in more detail in connection with Figures 3 and 4.
  • Figure 3 shows a schematic of a difference signal Sm2-Smi plotted over a time axis t, which is formed from the two filtered control chamber pressure signals Smi and Sm2 shown in Figure 2.
  • the difference signal S m 2-S mi shown in Figure 3 is based on a control pressure signal curve that extends over the entire fuel injection.
  • the first predetermined time h can advantageously be a time from which a needle opening start NOS can generally occur. In a preferred For the servo injector used, this can only occur after a time delay after the start of SOE control. This time delay can, for example, be measured on one or more fuel injectors on the test bench and the predetermined point in time can be determined based on the measured time delay.
  • Figure 4 shows schematically the first filtered control chamber pressure signal S m i , the difference signal S m 2-S mi and a first threshold value Sthreshoidi , above which local maxima of the difference signal S m 2-S mi are taken into account to determine the needle opening start NOS. All signals are plotted over a time axis t.
  • all local maxima of the difference signal S m 2-S m i that exceed both a first threshold value and the second threshold value Sthreshoid2 are preferably determined from the first predetermined time h.
  • the first threshold value preferably represents a minimum height and the second threshold value Sthreshoid2 a minimum prominence that a local maximum of the difference signal S m 2-S mi must exceed in order to be determined as relevant.
  • only the first threshold value Sthreshoid is shown in Figure 4, and all local maxima of the difference signal S m 2-S mi from the time h are marked with a circle. Based on the local maxima determined in this way, the needle opening start NOS can be determined as the time of the first local maximum after the time h.
  • Figure 5 schematically shows the current profile lc of the fuel injector and the first filtered control chamber pressure signal S m i , which has a reference amplitude Samplitude that can be used, for example, to determine the second threshold value Sthreshoid2 shown in Figure 4.
  • the reference amplitude Samplitude shown can be used as a basis for all threshold values to be determined in the context of determining the one or more characteristic points in time.
  • the signals shown are each shown over a time axis t.
  • the reference amplitude Samplitude is determined based on a signal amplitude of the first filtered signal S mi , which occurs in time as the first negative signal amplitude after the start of control SOE of the fuel injector.
  • the start of control SOE is identified in Figure 5 using the current curve lc of the fuel injector.
  • an output level Li of the first filtered signal e.g. a zero line of the signal S mi
  • a level of the first negative signal amplitude can be determined based on a first minimum l_2 of the first filtered signal S mi , for example by averaging a predetermined number of signal values in a predetermined range around a minimum value of the first filtered signal Smi, which occurs as the first minimum value after the start of control SOE of the fuel injector.
  • all signal values for determining the minimum l_2 of the first filtered signal S mi are in a time interval between the start of control SOE of the fuel injector and a second predetermined time t2.
  • the reference amplitude Samplitude can then be determined by forming a difference between the determined initial level Li and the determined first minimum l_2 of the first filtered signal S mi .
  • Figure 6 schematically shows the current profile Ic of the fuel injector as well as a first derivative S' m 2 of the second filtered control chamber pressure signal S m 2 and a third threshold value Sthreshoid3, above which local maxima of the first derivative S' m 2 are taken into account to determine the needle closing NOE.
  • the signals shown are each shown over a time axis t.
  • the needle closing NCE can be determined based on a local maximum of the first derivative S'm2 of the second filtered control chamber pressure signal S m 2, which occurs in time as the last maximum in the signal in question and exceeds a third threshold value Sthreshoid3.
  • the third threshold value preferably represents a minimum prominence that must exceed a local maximum of the first derivative S' m 2 of the second filtered signal S m 2 in order to be determined as relevant.
  • Figure 7 schematically shows the current profile lc of the fuel injector and the control chamber pressure signal S as well as a time interval in which a local maximum of the control chamber pressure signal S is determined as the needle closing start NCS.
  • the time interval shown (hatched) extends from the control end EOE of the fuel injector, which is again predetermined by the current profile lc, to the needle closing end NCE, which was already determined according to Figure 6.
  • the needle closing start NCS can be easily determined based on the global maximum of the received control chamber pressure signal S shown.
  • the needle closing start NCS can be determined based on a global maximum of the received control chamber pressure signal S, which lies in time between the control end EOE of the fuel injector and the needle closing end NCE.
  • Figure 8 shows a schematic of the received control chamber pressure signal S and its first and second derivatives S', S" for determining the needle opening end NOE.
  • an absolute minimum of the second derivative S" of the received control chamber pressure signal S can be determined as the needle opening end NOE if an absolute minimum of the first derivative S' of the received control chamber pressure signal lies before the needle closing start NCS.
  • the nozzle needle 10 is opened so far that it reaches the nozzle needle stop.
  • the absolute minimum of the second derivative S" then corresponds to the maximum negative curve curvature of the received control chamber pressure signal S and thus the desired needle opening end NOE.
  • the nozzle needle 10 is operated in the ballistic range, ie the nozzle needle 10 is not opened so far that it reaches the upper nozzle needle stop.
  • the method according to the invention enables the determination of the characteristic points in time during a fuel injection, based on which the actual injected fuel mass can be determined. This can be compared with a pre-controlled fuel quantity and the difference between the two values can be used to regulate the fuel injection quantity.
  • the accuracy of the fuel metering can be increased at all operating points of the internal combustion engine and under different external conditions using the determined characteristic points in time.
  • knowledge of the characteristic points in time enables stable positioning of the start of injection and/or the duration of injection over the service life of the injector and an expanded possibility of diagnosis in the event of implausible changes in one or more characteristic points in time during operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines oder mehrerer charakteristischer Zeitpunkte (NOS, NOE, NCS, NCE) einer mittels eines Kraftstoffinjektors eines Verbrennungsmotors durchgeführten Kraftstoffeinspritzung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Signal (S) von einem Sensor (36) zur Erfassung von Kraftstoffdruckänderungen für eine Einspritzung des Kraftstoffinjektors empfangen und mit dem Verfahren entsprechend ausgewertet.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Ermitteln eines oder mehrerer charakteristischer Zeitpunkte einer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines oder mehrerer charakteristischer Zeitpunkte einer mittels eines Kraftstoffinjektors eines Verbrennungsmotors durchgeführten Kraftstoffeinspritzung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
Moderne Verbrennungsmotoren verfügen über Kraftstoffinjektoren, mit denen Kraftstoff gezielt in Brennräume eingebracht werden kann. Für eine genaue Steuerung sowie die Einhaltung von Emissions- und Leistungsanforderungen eines Verbrennungsmotors ist eine genaue Zumessung der Kraftstoffeinspritzmenge notwendig. Die Kraftstoffinjektoren weisen jedoch Bauteiltoleranzen auf und sind zudem Verschleiß unterworfen, woraus Toleranzen in der Einspritzmenge sowohl zwischen unterschiedlichen Injektoren als auch an einem einzelnen Injektor im Laufe seiner Betriebsdauer resultieren. Daher ist es vorteilhaft, charakteristische Zeitpunkte der Einspritzvorgänge, insbesondere ein Öffnen und Schließen einer Düsennadel der Kraftstoffinjektoren möglichst genau zu erfassen, um daraus die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge zu ermitteln.
Wird der Kraftstoff mit hohem Druck in die Brennräume des Verbrennungsmotors eingebracht, können Kraftstoffinjektoren zum Einsatz kommen, deren Düsennadel servo-hydraulisch, d.h. über einen Kraftstoffdruck in einem Steuerraum des Kraftstoffinjektors, gesteuert wird. In diesem Fall besteht ein zeitlicher Verzug zwischen einer elektrischen Ansteuerung und der Bewegung der Düsennadel des Kraftstoffinjektors, so dass elektrische Ansteuergrößen, wie z.B. ein Ansteuerstrom und/oder eine Ansteuerspannung nicht direkt zur Bestimmung des Öffnens und Schließens der Düsennadel herangezogen werden können. Daher können bei solchen Kraftstoffinjektoren zusätzliche Sensoren, die beispielsweise den Kraftstoffdruck in dem Steuerraum des Kraftstoffinjektors erfassen, verwendet werden.
DE 10 2021 203 572 A1 zeigt beispielsweise einen servo-hydraulisch betätigten Kraftstoffinjektor, in dem eine Druckkammer ausgebildet ist, die mit dem Steuerraum des Injektors hydraulisch verbunden ist. Die Druckkammer ist durch eine Membran flüssigkeitsdicht abgeschlossen, und oberhalb der Membran ist ein Drucksensor angeordnet, der dazu eingerichtet ist, den Druck in der Druckkammer zu messen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ermitteln eines oder mehrerer charakteristischer Zeitpunkte einer mittels eines Kraftstoffinjektors eines Verbrennungsmotors durchgeführten Kraftstoffeinspritzung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Als Kraftstoffinjektoren kommen dabei insbesondere Servo-Kraftstoffinjektoren bzw. Kraftstoffinjektoren mit Schaltventil in Frage, da bei diesen eine direkte Bestimmung der charakteristischen Zeitpunkte aus ihren elektrischen Ansteuergrößen nicht möglich ist. Insbesondere ist das Verfahren für einen Kraftstoffinjektor gemäß DE 10 2021 203 572 A1 geeignet.
In dem Kraftstoffinjektor ist ein Sensor zur Erfassung von Kraftstoffdruckänderungen angeordnet. Der Sensor ist bevorzugt derart in dem Kraftstoffinjektor angeordnet, dass er einen Druck in einem Steuerraum des Kraftstoffinjektors erfassen kann. Bei dem Sensor kann es sich bevorzugt um einen piezo-elektrischen Sen- sor handeln, dessen Signal an eine Recheneinheit, die bevorzugt das Motorsteuergerät sein kann, gesendet wird. Zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzung empfängt der Kraftstoffinjektor ein Ansteuersignal, das einen Ansteuerbeginn (SOE - Start of Energizing) und ein Ansteuerende (EOE - End of Energizing) umfasst. Insbesondere kann der Kraftstoffinjektor das Ansteuersignal von einer Recheneinheit empfangen, die bevorzugt das Motorsteuergerät sein kann.
Als charakteristische Zeitpunkte einer Kraftstoffeinspritzung sind dabei Zeitpunkte während des Öffnungs- und Schließvorgangs des Kraftstoffinjektors (bzw. dessen Düsennadel) zu verstehen. Insbesondere stellen ein Nadelöffnungsbe- ginn, an dem sich die Düsennadel aus einem Düsennadelsitz bewegt (Needle O- pening Start - NOS), ein Nadelöffnungsende, an dem die Düsennadel einen oberen Düsennadelanschlag erreicht (Needle Opening End - NOE), ein Nadelschließbeginn, an dem sich die Düsennadel von dem oberen Düsennadelanschlag wegbewegt (Needle Closing Start - NCS) und ein Nadelschließende, an dem die Düsennadel den Düsennadelsitz wieder erreicht (Needle Closing End - NCE), charakteristische Zeitpunkte dar.
Eine Analyse des Sensorsignals im Hinblick auf einen oder mehrere der oben genannten charakteristischen Zeitpunkte ermöglicht einen direkten Rückschluss auf das tatsächliche Verhalten der Düsennadel und damit auf die tatsächlich in den Brennraum des Verbrennungsmotors eingebrachte Kraftstoffmenge. Die Analyse kann dabei bevorzugt im gesamten Betriebsbereich des Motors, d.h. bei verschiedenen Kraftstoffdrücken und Ansteuerdauern des Kraftstoffinjektors, unter unterschiedlichen äußeren Randbedingungen (Signalstörungen, veränderliche Übergangswiderstände) durchgeführt werden.
Im Einzelnen wird ein Signal von dem Sensor zur Erfassung von Kraftstoffdruckänderungen für eine Einspritzung des Kraftstoffinjektors empfangen. Mit anderen Worten wird von dem Sensor ein Signal empfangen, das eine Druckänderung in dem Kraftstoffinjektor, bevorzugt in dem Steuerraum des Kraftstoffinjektors, während einer Zeitdauer einer Einspritzung repräsentiert/widerspiegelt (Steuerraumdrucksignal). Das empfangene Signal wird nachfolgend mit einem ersten Filter und einem zweiten Filter gefiltert, wobei der zweite Filter eine andere Filtercharakteristik (insbesondere eine größerer Filterbreite) als der erste Filter aufweist. Dies bedeutet, dass das mit dem zweiten Filter gefilterte Signal (zweites gefiltertes Signal) anders (insbesondere stärker) gefiltert wird als das mit dem ersten Filter gefilterte Signal (erstes gefiltertes Signal). Insbesondere wird das empfangene Signal in einem vorbestimmten Zeitintervall von einem Ansteuerbeginn bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Ansteuerbeginn mit dem ersten und zweiten Filter gefiltert.
Nachfolgend wird ein Differenzsignal durch Subtrahieren des ersten gefilterten Signals von dem zweiten gefilterten Signal gebildet. Weiterhin wird wenigstens ein charakteristischer Zeitpunkt in dem empfangenen Signal und/oder dem zweiten gefilterten Signal und/oder dem Differenzsignal ermittelt.
Basierend auf einem lokalen Maximum des Differenzsignals wird in einem Ausführungsbeispiel ein erster charakteristischer Zeitpunkt ermittelt. Insbesondere kann es sich bei dem ersten charakteristischen Zeitpunkt um den Nadelöffnungs- beginn, an dem sich die Düsennadel aus dem Düsennadelsitz bewegt handeln.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein zweiter charakteristischer Zeitpunkt basierend auf einem lokalen Maximum der ersten Ableitung des zweiten gefilterten Signals ermittelt. Dabei kann der zweite charakteristische Zeitpunkt vorzugsweise das Nadelschließende sein, an dem die Düsennadel den Düsennadelsitz wieder erreicht.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein dritter charakteristischer Zeitpunkt basierend auf einem lokalen Maximum des empfangenen Signals ermittelt. Bevorzugt kann es sich bei dem dritten charakteristischen Zeitpunkt um den Nadelschließbeginn, an dem sich die Düsennadel wieder von dem oberen Düsennadelanschlag wegbewegt, handeln. In einem Ausführungsbeispiel wird ein vierter charakteristischer Zeitpunkt basierend auf einem Minimum der zweiten Ableitung des empfangenen Signals ermittelt. Bevorzugt kann es sich bei dem vierten charakteristischen Zeitpunkt um das Nadelöffnungsende, an dem die Düsennadel den oberen Düsennadelanschlag erreicht, handeln.
Basierend auf den oben beschriebenen vier charakteristischen Zeitpunkten kann beispielsweise eine Einspritzrate der durchgeführten Kraftstoffeinspritzung ermittelt werden, aus der wiederum eine in den Verbrennungsmotor eingebrachte Kraftstoffmenge bestimmt werden kann. Diese kann mit einer vorgesteuerten Kraftstoffmenge verglichen und die Differenz beider Größen kann zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet werden. Somit kann mittels der bestimmten charakteristischen Zeitpunkte die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung in allen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors und bei unterschiedlichen äußeren Randbedingungen erhöht werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden zur Ermittlung des ersten charakteristischen Zeitpunkts bevorzugt alle lokalen Maxima des Differenzsignals, die sowohl einen ersten Schwellwert als auch einen zweiten Schwellwert überschreiten, ab einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt bestimmt, und es wird ein erstes bestimmtes lokales Maximum des Differenzsignals als erster charakteristischer Zeitpunkt ermittelt. Mit anderen Worten kann der erste charakteristische Zeitpunkt, insbesondere der Nadelöffnungsbeginn, anhand eines lokalen Maximums des Differenzsignals, das zeitlich als erstes nach dem ersten vorbestimmten Zeitpunkt auftritt und sowohl einen ersten als auch einen zweiten Schwellwert überschreitet, bestimmt werden.
Der erste vorbestimmte Zeitpunkt kann dabei vorteilhaft ein Zeitpunkt sein, ab dem der erste charakteristische Zeitpunkt physikalisch auftreten kann. Für den bevorzugten Fall, dass es sich bei dem ersten charakteristischen Zeitpunkt um den Nadelöffnungsbeginn handelt, kann dieser bei einem bevorzugt verwendeten Servo-Injektor erst nach einem zeitlichen Verzug nach dem Ansteuerbeginn auftreten. Dieser zeitliche Verzug kann beispielsweise an einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren auf dem Prüfstand gemessen und der vorbestimmte Zeitpunkt basierend auf dem gemessenen zeitlichen Verzug bestimmt werden. Besonders bevorzugt kann der erste vorbestimmte Zeitpunkt auf ca. 300 ps nach dem Ansteuerbeginn des Kraftstoffinjektors festgelegt werden
Gemäß einer Ausführungsform wird ermittelt, dass kein charakteristischer erster Zeitpunkt, insbesondere kein Nadelöffnungsbeginn, vorliegt, wenn das erste bestimmte lokale Maximum des Differenzsignals den höchsten Wert aller bestimmten lokalen Maxima aufweist. Insbesondere kann in diesem Fall auch ermittelt werden, dass auch kein Öffnen der Düsennadel mehr erfolgen wird. Die Maxima im Differenzsignal resultieren aus mehreren im Signal immer sichtbaren Effekten, wobei diese Effekte in aller Regel immer ein höheres Maximum im Differenzsignal generieren als der Nadelöffnungsbeginn. Wenn somit bereits das erste Maximum das höchste ist, kann davon ausgegangen werden, dass kein Nadelöffnen mehr erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform werden Schwellwerte relativ zu einer im jeweiligen Signal ermittelten Referenzamplitude ermittelt. Insbesondere kann es sich bei der Referenzamplitude um eine Signalamplitude des ersten gefilterten Signals handeln, die zeitlich als erste negative Signalamplitude nach dem Ansteuerbeginn des Kraftstoffinjektors auftritt. Um die Referenzamplitude möglichst genau zu bestimmen, kann ein Ausgangsniveau des ersten gefilterten Signals (z.B. eine Nulllinie des Signals) beispielsweise durch Mittelung einer vorbestimmten Anzahl von Signalwerten vor dem Ansteuerbeginn des Kraftstoffinjektors bestimmt werden. Zudem kann eine Höhe der ersten negativen Signalamplitude anhand eines erstes Minimums des ersten gefilterten Signals beispielsweise durch Mittelung einer vorbestimmten Anzahl von Signalwerten in einem vorbestimmten Bereich um einen Minimalwert des ersten gefilterten Signals bestimmt werden, der als erster Minimalwert nach dem Ansteuerbeginn des Kraftstoffinjektors auftritt. Bevorzugt befinden sich dabei alle Signalwerte zur Bestimmung des Minimums des ersten gefilterten Signals in einem Zeitintervall zwischen dem Ansteuerbeginn des Kraftstoffinjektors und einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt. Besonders bevorzugt kann der zweite vorbestimmte Zeitpunkt 0,8 ms nach dem Ansteuerbe- ginn des Kraftstoff! njektors liegen. Die Referenzamplitude kann dann durch Bildung der Differenz zwischen dem ermittelten Ausgangsniveau und dem ermittelten ersten Minimum des ersten gefilterten Signals bestimmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Schwellwert aus einem vorbestimmten ersten Wert und der Referenzamplitude gebildet. Der erste vorbestimmte Wert kann dabei bevorzugt in Abhängigkeit vom Systemdruck (Rail- druck) festgelegt werden. Insbesondere kann der vorbestimmte erste Wert ein erster vorbestimmter Faktor für eine minimale Höhe der lokalen Maxima im Differenzsignal sein, mit dem die Referenzamplitude multipliziert werden kann. Somit wird die Anzahl der bestimmten lokalen Maxima des Differenzsignals auf solche begrenzt, deren Höhe eine minimale Höhe bezogen auf die Referenzamplitude überschreitet.
Analog zu dem ersten Schwellwert kann der zweite Schwellwert auch aus einem vorbestimmten zweiten Wert und der Referenzamplitude gebildet werden. Der zweite vorbestimmte Wert kann dabei vorteilhaft ebenfalls in Abhängigkeit vom Systemdruck (Raildruck)festgelegt werden. Insbesondere kann der vorbestimmte zweite Wert ein zweiter vorbestimmter Faktor für eine minimale Prominenz ("prominence") der lokalen Maxima im Differenzsignal sein, mit dem die Referenzamplitude multipliziert werden kann. Somit kann die Anzahl der lokalen Maxima des Differenzsignals zusätzlich auf solche begrenzt werden, deren Prominenz eine minimale Prominenz bezogen auf die Referenzamplitude überschreitet.
Unter einer Prominenz eines lokalen Maximums soll dabei eine Größe verstanden werden, die angibt, wie stark das lokale Maximum in Bezug auf seine Höhe und Lage im Vergleich zu anderen lokalen Maxima hervorsticht. Um die Prominenz eines lokalen Maximums in dem Differenzsignal zu bestimmen, kann eine horizontale Linie von dem lokalen Maximum nach links und rechts gezogen werden. Dort, wo die horizontale Linie einen Verlauf des Differenzsignals links und rechts schneidet (z.B. bei einem weiteren lokalen Maximum oder am Anfang bzw. Ende des Signals), können äußere Endpunkte eines linken und rechten In- tervalls markiert werden. Ein vertikaler Abstand zwischen einer größten negativen Signalamplitude innerhalb der beiden Intervalle und dem lokalen Maximum kann dann als Prominenz des lokalen Maximums bestimmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden zur Ermittlung des zweiten charakteristischen Zeitpunkts alle lokalen Maxima der ersten Ableitung des zweiten gefilterten Signals, die einen dritten Schwellwert überschreiten, ab dem Ansteuerende des Kraftstoffinjektors bestimmt, und es wird ein letztes bestimmtes lokales Maximum der ersten Ableitung des zweiten gefilterten Signals als zweiter charakteristischer Zeitpunkt ermittelt. Mit anderen Worten kann der zweite charakteristische Zeitpunkt, insbesondere das Nadelschließende, anhand eines lokalen Maximums der ersten Ableitung des zweiten gefilterten Signals bestimmt werden, welches zeitlich als letztes Maximum in dem betreffenden Signal auftritt und einen dritten Schwellwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform wird dabei der dritte Schwellwert aus einem vorbestimmten dritten Wert und der Referenzamplitude gebildet. Der dritte vorbestimmte Wert kann dabei vorteilhaft auch in Abhängigkeit vom Systemdruck (Raildruck)festgelegt werden. Insbesondere kann der vorbestimmte dritte Wert ein dritter vorbestimmter Faktor für eine minimale Prominenz der lokalen Maxima in der ersten Ableitung des zweiten gefilterten Signals sein, mit dem die Referenzamplitude multipliziert werden kann. Somit kann die Anzahl der lokalen Maxima der ersten Ableitung des zweiten gefilterten Signals auf solche begrenzt werden, deren Prominenz eine minimale Prominenz bezogen auf die Referenzamplitude überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform wird der dritte charakteristische Zeitpunkt als ein globales Maximum des ersten gefilterten Signals ab dem Ansteuerende des Kraftstoffinjektors bis zu dem zweiten charakteristischen Zeitpunkt ermittelt. Mit anderen Worten kann der dritte charakteristische Zeitpunkt, insbesondere der Nadelschließbeginn, anhand eines globalen Maximums des ersten gefilterten Signals bestimmt werden, welches zeitlich zwischen dem Ansteuerende des Kraftstoffinjektors und dem zweiten charakteristischen Zeitpunkt, insbesondere dem Nadelschließende, liegt. Gemäß einer Ausführungsform kann ein absolutes Minimum der zweiten Ableitung des ersten gefilterten Signals als vierter charakteristischer Zeitpunkt, insbesondere als Nadelöffnungsende, ermittelt werden, wenn ein absolutes Minimum der ersten Ableitung des ersten gefilterten Signals vor dem dritten charakteristischen Zeitpunkt, insbesondere vor dem Nadelschließende, liegt. In diesem Fall wird die Düsennadel so weit geöffnet, dass sie den Düsennadelanschlag erreicht.
Das absolute Minimum der zweiten Ableitung entspricht der maximalen negativen Kurvenkrümmung des ersten gefilterten Signals und somit dem gesuchten vierten charakteristischen Zeitpunkt, insbesondere dem Nadelöffnungsende.
Wenn das absolute Minimum der ersten Ableitung des empfangenen Signals nach dem dritten charakteristischen Zeitpunkt, insbesondere nach dem Nadelschließbeginn, liegt, so kann ermittelt werden, dass kein vierter charakteristischer Zeitpunkt, insbesondere kein Nadelöffnungsende, vorliegt. In diesem Fall wird die Düsennadel im ballistischen Bereich betrieben, d.h. die Düsennadel wird nicht so weit geöffnet, dass sie den oberen Düsennadelanschlag erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Kraftstoffinjektor, insbesondere in nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen, unter Berücksichtigung des einen oder der mehreren ermittelten charakteristischen Zeitpunkte angesteuert. Dies bedeutet, dass z.B. aufgrund einer aus den charakteristischen Zeitpunkten ermittelten tatsächlichen Kraftstoffmenge der Ansteuerbeginn, das Ansteuerende und/oder die Ansteuerdauer einer nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung angepasst werden können, um die gewünschte/benötigte Kraftstoffmenge in dem vorliegenden Betriebspunkt einzuspritzen. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit der Kraftstoffzumessung in allen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors bei unterschiedlichen äußeren Randbedingungen.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Verbrennungsmotors, das bevorzugt das Motorsteuergerät sein kann, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash- Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN- Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der beiliegenden Zeichnungen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1a zeigt schematisch einen Längsschnitt eines Kraftstoffinjektors, an dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann.
Figur 1 b zeigt schematisch einen Stromverlauf, einen Düsennadelhubverlauf, eine Einspritzrate und ein Steuerraumdrucksignal eines Kraftstoffinjektors gemäß Figur 1a.
Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt des Steuerraumdrucksignals aus Figur 1 b sowie zwei jeweils mit einem ersten und einem zweiten Filter gefilterte Steuerraumdrucksignale. Figur 3 zeigt schematisch ein Differenzsignal, das aus den beiden in Figur 2 gezeigten gefilterten Steuerraumdrucksignalen gebildet wird.
Figur 4 zeigt schematisch das erste gefilterte Steuerraumdrucksignal, das Differenzsignal und einen ersten Schwellwert, oberhalb dessen lokale Maxima des Differenzsignals zur Bestimmung des Nadelöffnungsbeginns berücksichtigt werden.
Figur 5 zeigt schematisch den Stromverlauf der Ansteuerung sowie das erste gefilterte Steuerraumdrucksignal, das eine Referenzamplitude aufweist, die beispielsweise zur Bestimmung des in Figur 4 gezeigten zweiten Schwellwerts genutzt werden kann.
Figur 6 zeigt schematisch den Stromverlauf des Kraftstoffinjektors sowie eine erste Ableitung des zweiten gefilterten Steuerraumdrucksignals und einen dritten Schwellwert, oberhalb dessen lokale Maxima der ersten Ableitung des zweiten gefilterten Steuerraumdrucksignals zur Bestimmung des Nadelschließendes berücksichtigt werden.
Figur 7 zeigt schematisch den Stromverlauf des Kraftstoffinjektors und das Steuerraumdrucksignal sowie ein Zeitintervall in dem ein lokales Maximum des Steuerraumdrucksignals als Nadelschließbeginn bestimmt wird.
Figur 8 zeigt schematisch das Steuerraumdrucksignal sowie dessen erste und zweite Ableitung zur Bestimmung des Nadelöffnungsendes.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Figur 1a zeigt schematisch einen Längsschnitt eines Kraftstoffinjektors, an dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann. Dabei sind nur die wesentlichen Bereiche des Kraftstoffinjektors gezeigt. Der Kraftstoffinjektor weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Ventilkörper 2, eine Ventilplatte 3, eine Drosselplatte 4 und einen Düsenkörper 5 umfasst, die in dieser Reihenfolge aneinander angrenzen. In dem Düsenkörper 5 ist ein Druckraum 8 ausgebildet, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Der Kraftstoff wird dabei über eine nicht dargestellte Hochdruckbohrung durch den Ventilkörper 2, die Ventilplatte 3 und die Drosselplatte 4 in den Druckraum 8 geleitet. In dem Druckraum 8 ist eine Düsennadel 10 längsverschiebbar angeordnet, die mit einem Düsennadelsitz 11 zusammenwirkt, der am unteren Ende des Druckraums 8 ausgebildet ist.
Am unteren Ende des Düsenkörpers 5 sind mehrere Einspritzöffnungen 12 ausgebildet, die im eingebauten Zustand des Kraftstoffinjektors in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors münden. Bei Anlage der Düsennadel 10 am Düsennadelsitz 11 verschließt diese die Einspritzöffnungen 12 gegenüber dem Druckraum 8. Die Düsennadel 10 begrenzt zudem mit ihrer dem Düsennadelsitz 11 abgewandten Stirnseite einen Steuerraum 18. Der Steuerraum 18 ist über eine nicht näher dargestellte Zulaufdrossel mit dem Druckraum 8 verbunden, so dass im Steuerraum 18 bei geschlossener Düsennadel 10 derselbe Druck wie im Druckraum 8 herrscht.
In einem in dem Ventilkörper 2 ausgebildeten Niederdruckraum 21 ist ein Schaltventil 20 angeordnet, das einen Magnetanker 23, einen Elektromagneten 24, eine Ankerfeder 25 und einen Schaltventilsitz 26 aufweist. Der Magnetanker 23 ist längsbeweglich in dem Niederdruckraum 21 angeordnet und wirkt mit dem Schaltventilsitz 26 zum Öffnen und Schließen einer Ablaufbohrung 28 zusammen, die den Steuerraum 18 mit dem Niederdruckraum 21 verbindet. Der Niederdruckraum ist über eine Leitung mit einem Niederdruckrücklauf verbunden (nicht dargestellt).
Mittels eines Drucksensors 36, der im gezeigten Beispiel in der Ventilplatte 3 angeordnet ist, aber auch andernorts, beispielsweise im Ventilkörper 2 sitzen kann, kann der Druck im Steuerraum 18 ermittelt werden. Der Drucksensor 36 kann beispielsweise als piezo-elektrischer Sensor ausgebildet und über eine elektrische Anschlussleitung mit einem Steuergerät (nicht dargestellt) verbunden sein, das bevorzugt das Motorsteuergerät sein kann.
Das Öffnen und Schließen der Düsennadel 10 des Kraftstoffinjektors, und damit die Kraftstoffeinspritzung, wird mittels des Schaltventils 20 gesteuert. Wenn der Elektromagnet 24 des Schaltventils 20 bestromt wird, übt dieser eine anziehende Kraft auf den Magnetanker 23 aus und bewegt diesen gegen eine Kraft der Ankerfeder 25 aus dem Schaltventilsitz 26 heraus. Gibt der Magnetanker 23 die Ablaufbohrung 28 frei, so fließt Kraftstoff aus dem Steuerraum 18 in den Niederdruckraum 21 , wodurch sich der Druck im Steuerraum 18 erniedrigt. Die Düsennadel 10 hebt aufgrund des nun höheren Drucks im Druckraum 8 vom Düsennadelsitz 11 ab und gibt die Einspritzöffnungen 12 frei. Wird die Bestromung des Elektromagneten 24 beendet, drückt die Ankerfeder 25 den Magnetanker 23 zurück in seine Schließstellung. Der Kraftstoff druck im Steuerraum 18 steigt daraufhin wieder auf das Niveau des Druckraums 8 an und drückt die Düsennadel 10 zurück in ihre Schließstellung.
Der Druck im Steuerraum 18 hat während des oben beschriebenen Vorgangs im Rahmen einer Kraftstoffeinspritzung einen charakteristischen Verlauf, der durch ein in Figur 1b schematisch dargestelltes Steuerraumdrucksignal S des Drucksensors 36 verdeutlicht wird. Die charakteristischen Zeitpunkte eines Nadelöff- nungsbeginns NOS, eines Nadelöffnungsendes NOE, eines Nadelschließbeginns NCS und eines Nadelschließendes NCE sind im Signalverlauf S markiert.
In Figur 1 b sind zudem schematisch ein Stromverlauf lc durch den Elektromagneten 24 mit einem Ansteuerbeginn SOE und Ansteuerende EOE, ein Düsennadelhubverlauf NL der Düsennadel 10 sowie eine Einspritzrate Q des Kraftstoffinjek- tors gemäß Figur 1a dargestellt.
Bei unbetätigtem Schaltventil 20 bzw. unbestromtem Elektromagneten 24 entspricht der Druck im Steuerraum 18 dem Druck im Druckraum 8. Wenn das Schaltventil 20 betätigt bzw. der Elektromagnet 24 bestromt wird, öffnet der Magnetanker 23 die Ablaufbohrung 28 und der Druck im Steuerraum 18 fällt ab, da mehr Kraftstoff durch die Ablaufbohrung 28 aus dem Steuerraum 18 abströmt, als durch die Zulaufdrossel nachströmt (vgl. die Signale Stromverlauf lc, Düsennadelhub NL und Steuerraumdruck S nach dem Ansteuerbeginn SOE in Figur 1 b). Daraufhin bewegt sich die Düsennadel 10 in Öffnungsrichtung aus dem Düsennadelsitz 11 heraus. Solange die Düsennadel 10 in Bewegung ist, ergibt sich der Druck im Steuerraum 18 aus einer Kräftebilanz an der Düsennadel 10. Dies bedeutet, dass der Druck im Steuerraum 18 ansteigt, solange sich die Düsennadel 10 nach oben bewegt (vgl. die Signale Düsennadelhub NL und Steuerraumdruck S während des Zeitintervalls von NOS bis NOE in Figur 1 b). Wenn die Düsennadel 10 ihren maximalen Hub erreicht und an einem oberen Düsennadelanschlag ansteht, stellt sich ein Druckabfall im Steuerraum 18 entsprechend der Durchflüsse durch die Ablaufbohrung 28 und die Zulaufdrossel ein (vgl. das Signal des Steuerraumdrucks S direkt nach dem Zeitpunkt NOE in Figur 1b). Wenn die Ansteuerung des Schaltventils 20 abgeschaltet wird, steigt der Druck im Steuerraum 18 so lange an, bis ein Kräftegleichgewicht an der Düsennadel 10 herrscht und diese sich wieder in Richtung des Düsennadelsitzes 11 bewegt (vgl. das Signal des Steuerraumdrucks S nach EOE kurz vor NOS in Figur 1b). Aufgrund der Schließbewegung der Düsennadel 10 sinkt der Druck im Steuerraum 18 nachfolgend wieder ab, bis die Düsennadel 10 den Düsennadelsitz 11 erreicht (vgl. die Signale Düsennadelhub NL und Steuerraumdruck S während des Zeitintervalls zwischen NOS und NOE in Figur 1b). Wenn die Düsennadel 10 dann im Düsennadelsitz 11 auftrifft, steigt schließlich der Druck im Steuerraum 18 wieder auf den Druck im Druckraum 8 an (vgl. die Signale Düsennadelhub NL und Steuerraumdruck S zum Zeitpunkt NOE).
Die beschriebenen Zusammenhänge zwischen dem Druck im Steuerraum 18 und den Bewegungen des Schaltventils 20 und der Düsennadel 10 gelten auch im ballistischen Betrieb der Düsennadel 10, d.h. wenn die Bestromung lc des Elektromagneten 24 so kurz ist, dass die Düsennadel 11 den Düsennadelanschlag nicht erreicht.
Die Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt des Steuerraumdrucksignals S aus Figur 1 b in einem Zeitintervall tfüt, das sich von einem Ansteuerbeginn SOE des Kraftstoffinjektors bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt tx erstreckt und in dem die Filterung des Steuerraumdrucksignals S mit einem ersten und zweiten Filter erfolgt. Die aus der Filterung mit dem ersten und zweiten Filter resultierenden gefilterten Steuerraumdrucksignale Smi und Sm2 (erstes und zweites gefiltertes (Steuerraumdruck-)Signal) sind ebenfalls in Figur 2 dargestellt. Die verwendete Filtern können gleitende Mittelwertfilter (moving average filter), deren Filterbreite bevorzugt von einer Abtastfrequenz des empfangenen Steuerraumdrucksignals abhängig ist, und/oder andere Filter umfassen. Anhand des vergrößerten Ausschnitts der Signalkurven S, Smi und Sm2 im Bereich einer ersten negativen Signalamplitude des Steuerraumdrucksignals S nach dem Ansteuerbeginn SOE wird deutlich, dass der zweite Filter eine größere Filterbreite aufweist als der erste Filter. Mit anderen Worten ist das zweite gefilterte Steuerraumdrucksignal Sm2 stärker gefiltert/gemittelt als das erste gefilterte Steuerraumdrucksignal Smi, wodurch dessen erste negative Signalamplitude eine geringere Höhe aufweist als die des ersten Steuerraumdrucksignals Smi. Die erste negative Signal-amplitude des ersten gefilterten Steuerraumdrucksignals Smi unterscheidet sich dagegen nur unwesentlich von der des empfangenen Steuerraumdrucksignals S. Anhand der Differenz im Signalverlauf der beiden gefilterten Signale Smi und Sm2 im Bereich der ersten negativen Signalamplitude des Steuerraumdrucksignals S nach dem Ansteuerbeginn SOE kann ein erster charakteristischer Zeitpunkt, insbesondere ein Nadelöffnungsbeginn NOS ermittelt werden, wie in Verbindung mit den Figuren 3 und 4 näher erläutert wird.
Figur 3 zeigt schematisch ein über einer Zeitachse t aufgetragenes Differenzsignal Sm2-Smi, das aus den beiden in Figur 2 gezeigten gefilterten Steuerraumdrucksignalen Smi und Sm2 gebildet wird. Im Unterschied zu Figur 2 basiert das in Figur 3 gezeigte Differenzsignal Sm2-Smi jedoch auf einem Steuerdrucksignalverlauf, der sich über die gesamte Kraftstoffeinspritzung erstreckt. Zur Ermittlung des ersten charakteristischen Zeitpunkts, insbesondere zur Ermittlung des Nadel- öffnungsbeginns NOS werden zunächst alle Signalwerte des Differenzsignals Sm2-Smi entfernt, die sich vor einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt h nach dem Ansteuerbeginn SOE befinden.
Der erste vorbestimmte Zeitpunkt h kann dabei vorteilhaft ein Zeitpunkt sein, ab dem ein Nadelöffnungsbeginn NOS generell auftreten kann. Bei einem bevorzugt verwendeten Servo- Injektor kann dieser erst nach einem zeitlichen Verzug nach dem Ansteuerbeginn SOE auftreten. Dieser zeitliche Verzug kann beispielsweise an einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren auf dem Prüfstand gemessen und der vorbestimmte Zeitpunkt basierend auf dem gemessenen zeitlichen Verzug bestimmt werden.
Figur 4 zeigt schematisch das erste gefilterte Steuerraumdrucksignal Smi, das Differenzsignal Sm2-Smi und einen ersten Schwellwert Sthreshoidi , oberhalb dessen lokale Maxima des Differenzsignals Sm2-Smi zur Bestimmung des Nadelöffnungs- beginns NOS berücksichtigt werden. Alle Signale sind über einer Zeitachse t aufgetragen.
Zur Ermittlung des Nadelöffnungsbeginns NOS werden bevorzugt alle lokalen Maxima des Differenzsignals Sm2-Smi, die sowohl einen ersten Schwellwert als auch den zweiten Schwellwert Sthreshoid2 überschreiten, ab dem ersten vorbestimmten Zeitpunkt h bestimmt. Der erste Schwellwert stellt dabei bevorzugt eine minimale Höhe und der zweite Schwellwert Sthreshoid2 eine minimale Prominenz dar, die ein lokalen Maximums des Differenzsignals Sm2-Smi überschreiten muss, um als relevant bestimmt zu werden. Der Übersichtlichkeit halber ist in Figur 4 lediglich der erste Schwellwert Sthreshoidi dargestellt, und alle lokalen Maxima des Differenzsignals Sm2-Smi ab dem Zeitpunkt h sind mit einem Kreis markiert. Anhand der derart ermittelten lokalen Maxima kann der Nadelöffnungsbeginn NOS als der Zeitpunkt des ersten lokalen Maximums nach dem Zeitpunkt h ermittelt werden.
Die Figur 5 zeigt schematisch den Stromverlauf lc des Kraftstoffinjektors sowie das erste gefilterte Steuerraumdrucksignal Smi, das eine Referenzamplitude Samplitude aufweist, die beispielsweise zur Bestimmung des in Figur 4 gezeigten zweiten Schwellwerts Sthreshoid2 genutzt werden kann. Insbesondere kann die gezeigte Referenzamplitude Samplitude als Basis für alle zu bestimmenden Schwellwerte im Rahmen der Ermittlung des einen oder der mehreren charakteristischen Zeitpunkte herangezogen werden. Die gezeigten Signale sind dabei jeweils über einer Zeitachse t dargestellt. Gemäß Figur 5 wird die Referenzamplitude Samplitude basierend auf einer Signalamplitude des ersten gefilterten Signals Smi bestimmt, die zeitlich als erste negative Signalamplitude nach dem Ansteuerbeginn SOE des Kraftstoffinjektors auftritt. Der Ansteuerbeginn SOE ist in Figur 5 anhand des Stromverlaufs lc des Kraftstoffinjektors gekennzeichnet. Um die Referenzamplitude Samplitude möglichst genau zu bestimmen, kann ein Ausgangsniveau Li des ersten gefilterten Signals (z.B. eine Nulllinie des Signals Smi) beispielsweise durch Mittelung einer vorbestimmte Anzahl von Signalwerten vor dem Ansteuerbeginn SOE des Kraftstoffinjektors bestimmt werden. Zudem kann eine Höhe der ersten negativen Signalamplitude anhand eines erstes Minimums l_2 des ersten gefilterten Signals Smi beispielsweise durch Mittelung einer vorbestimmten Anzahl von Signalwerten in einem vorbestimmten Bereich um einen Minimalwert des ersten gefilterten Signals Smi bestimmt werden, der als erster Minimalwert nach dem Ansteuerbeginn SOE des Kraftstoffinjektors auftritt. Bevorzugt befinden sich dabei alle Signalwerte zur Bestimmung des Minimums l_2 des ersten gefilterten Signals Smi in einem Zeitintervall zwischen dem Ansteuerbeginn SOE des Kraftstoffinjektors und einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt t2. Die Referenzamplitude Samplitude kann dann durch Bilden einer Differenz zwischen dem ermittelten Ausgangsniveau Li und dem ermittelten ersten Minimum l_2 des ersten gefilterten Signals Smi bestimmt werden.
Die Figur 6 zeigt schematisch den Stromverlauf Icdes Kraftstoffinjektors sowie eine erste Ableitung S'm2 des zweiten gefilterten Steuerraumdrucksignals Sm2 und einen dritten Schwellwert Sthreshoid3, oberhalb dessen lokale Maxima der ersten Ableitung S'm2 zur Bestimmung des Nadelschließendes NOE berücksichtigt werden. Die gezeigten Signale sind jeweils über einer Zeitachse t dargestellt.
Gemäß Figur 6 werden zur Ermittlung des Nadelschließendes NOE alle lokalen Maxima der ersten Ableitung S'm2 des zweiten gefilterten Steuerraumdrucksignals Sm2, die einen dritten Schwellwert Sthreshoid3 überschreiten, bestimmt. Diese sind jeweils mit einem Kreis gekennzeichnet. Da das Nadelschließende NOE nach dem Ansteuerende EOE des Kraftstoffinjektors auftreten muss, sind nur die nach dem Ansteuerende EOE bestimmten lokalen Maxima für den gesuchten Zeitpunkt relevant. Das Ansteuerende EOE ist in Figur 6 anhand des Stromverlaufs lc des Kraftstoffinjektors gekennzeichnet. Das Nadelschließende NCE wird dann als letztes bestimmtes lokales Maximum der ersten Ableitung S'm2 des zweiten gefilterten Steuerraumdrucksignals Sm2 ermittelt. Mit anderen Worten kann das Nadelschließende NCE anhand eines lokalen Maximums der ersten Ableitung S'm2 des zweiten gefilterten Steuerraumdrucksignals Sm2 bestimmt werden, welches zeitlich als letztes Maximum in dem betreffenden Signal auftritt und einen dritten Schwellwert Sthreshoid3 überschreitet. Der dritte Schwellwert stellt bevorzugt eine minimale Prominenz dar, die ein lokales Maximum der ersten Ableitung S'm2 des zweiten gefilterten Signals Sm2 überschreiten muss, um als relevant bestimmt zu werden.
Die Figur 7 zeigt schematisch den Stromverlauf lc des Kraftstoffinjektors und das Steuerraumdrucksignal S sowie ein Zeitintervall, in dem ein lokales Maximum des Steuerraumdrucksignals S als Nadelschließbeginn NCS bestimmt wird. Das gezeigte Zeitintervall (schraffiert) erstreckt sich dabei von dem Ansteuernde EOE des Kraftstoffinjektors, das erneut durch den Stromverlauf lc vorgegeben ist, bis zum Nadelschließende NCE, das bereits gemäß Figur 6 ermittelt wurde. In diesem Zeitintervall kann der Nadelschließbeginn NCS einfach anhand des gezeigten globalen Maximums des empfangenen Steuerraumdrucksignals S ermittelt werden. Mit anderen Worten kann der Nadelschließbeginn NCS anhand eines globalen Maximums des empfangenen Steuerraumdrucksignals S bestimmt werden, welches zeitlich zwischen dem Ansteuerende EOE des Kraftstoffinjektors und dem Nadelschließende NCE, liegt.
Figur 8 zeigt schematisch das empfangene Steuerraumdrucksignal S sowie dessen erste und zweite Ableitung S', S" zur Bestimmung des Nadelöffnungsendes NOE. Gemäß Figur 8 kann ein absolutes Minimum der zweiten Ableitung S" des empfangenen Steuerraumdrucksignals S als Nadelöffnungsende NOE ermittelt werden, wenn ein absolutes Minimum der ersten Ableitung S' des empfangenen Steuerraumdrucksignals vor dem Nadelschließbeginn NCS liegt. In diesem Fall wird die Düsennadel 10 so weit geöffnet, dass sie den Düsennadelanschlag erreicht. Das absolute Minimum der zweiten Ableitung S" entspricht dann der maximalen negativen Kurvenkrümmung des empfangenen Steuerraumdrucksignals S und somit dem gesuchten Nadelöffnungsende NOE. Wenn das absolute Minimum der ersten Ableitung S' des empfangenen Steuerraumdrucksignals S jedoch nach dem Nadelschließbeginn NCS liegt (nicht dargestellt), so kann hingegen ermittelt werden, dass kein Nadelöffnungsende NOE vorliegt. In diesem Fall wird die Düsennadel 10 im ballistischen Bereich betrieben, d.h. die Düsennadel 10 wird nicht so weit geöffnet, dass sie den oberen Düsennadelanschlag erreicht
Zusammenfassend ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Ermittlung der charakteristischen Zeitpunkte während einer Kraftstoffeinspritzung anhand derer die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse ermittelt werden kann. Diese kann mit einer vorgesteuerten Kraftstoffmenge verglichen und die Differenz beider Größen zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet werden. Somit kann mittels der bestimmten charakteristischen Zeitpunkte die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung in allen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors und bei unterschiedlichen äußeren Randbedingungen erhöht werden.
Weiters ermöglicht die Kenntnis der charakteristischen Zeitpunkte eine stabile Positionierung des Einspritzbeginns und/oder der Einspritzdauer über Lebensdauer des Injektors und eine erweiterte Möglichkeit der Diagnose bei unplausiblen Änderungen eines oder mehrerer charakteristischer Zeitpunkte im Betrieb.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Ermitteln eines oder mehrerer charakteristischer Zeitpunkte (NOS, NOE, NOS, NOE) einer mittels eines Kraftstoffinjektors eines Verbrennungsmotors durchgeführten Kraftstoffeinspritzung, wobei der Kraftstoffinjektor zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzung ein Ansteuersignal mit einem Ansteuerbeginn (SOE) und einem Ansteuerende (EOE) empfängt, und in dem Kraftstoffinjektor ein Sensor (36) zur Erfassung von Kraftstoffdruckänderungen angeordnet ist, umfassend die Schritte:
Empfangen eines Signals (S) von dem Sensor (36) zur Erfassung von Kraftstoffdruckänderungen für eine Einspritzung des Kraftstoffinjektors;
Filtern des empfangenen Signals (S) mit einem ersten Filter und einem zweiten Filter, wobei der zweite Filter eine andere Filtercharakteristik als der erste Filter aufweist;
Bilden eines Differenzsignals (Sm2-Smi) durch Subtrahieren des ersten gefilterten Signals (Smi) von dem zweiten gefilterten Signal (Sm2);
Ermitteln wenigstens eines charakteristischen Zeitpunkts (NOS, NOE, NOS, NOE) aus dem empfangenen Signal (S) und/oder dem zweiten gefilterten Signal (Sm2) und/oder dem Differenzsignal (Sm2-Smi).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ermitteln wenigstens eines charakteristischen Zeitpunkts (NOS, NOE, NOS, NOE) aus dem empfangenen Signal (S) und/oder dem zweiten gefilterten Signal (Sm2) und/oder dem Differenzsignal (Sm2-Smi) umfasst: a) Ermitteln eines ersten charakteristischen Zeitpunkts (NOS) basierend auf einem lokalen Maximum des Differenzsignals (Sm2-Smi); Bilden einer ersten Ableitung (S'm2) des zweiten gefilterten Signals (Sm2); und/oder b) Ermitteln eines zweiten charakteristischen Zeitpunkts (NOE) basierend auf einem lokalen Maximum der ersten Ableitung (S'm2) des zweiten gefilterten Signals (Sm2); und/oder c) Ermitteln eines dritten charakteristischen Zeitpunkts (NCS) basierend auf einem lokalen Maximum des empfangenen Signals (S); und/oder d) Bilden einer zweiten Ableitung (S") des empfangenen Signals (S); Ermitteln eines vierten charakteristischen Zeitpunkts (NOC) basierend auf einem Minimum der zweiten Ableitung (S") des empfangenen Signals (S). Verfahren nach Anspruch 2, wobei zur Ermittlung des ersten charakteristischen Zeitpunkts (NOS) alle lokalen Maxima des Differenzsignals (Sm2-Smi), die sowohl einen ersten Schwellwert als auch einen zweiten Schwellwert (Sthreshoid2) überschreiten, ab einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt (h) bestimmt werden, und ein erstes bestimmtes lokales Maximum des Differenzsignals (Sm2-Smi) als erster charakteristischer Zeitpunkt (NOS) ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ermittelt wird, dass kein charakteristischer erster Zeitpunkt (NOS) vorliegt, wenn das erste bestimmte lokale Maximum des Differenzsignals (Sm2-Smi) den höchsten Wert aller bestimmten lokalen Maxima aufweist. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der erste Schwellwert aus einem vorbestimmten ersten Wert und einer Referenzamplitude (Samplitude) gebildet wird, und der zweite Schwellwert (Sthreshoid2) aus einem vorbestimmten zweiten Wert und der Referenzamplitude (Samplitude) gebildet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei zur Ermittlung des zweiten charakteristischen Zeitpunkts (NOE) alle lokalen Maxima der ersten Ableitung (S'm2) des zweiten gefilterten Signals (Sm2), die einen dritten Schwellwert (Sthreshoids) überschreiten, ab dem Ansteuerende (EOE) des Kraftstoffinjektors bestimmt werden, und ein letztes bestimmtes lokales Maximum der ersten Ableitung (S'm2) des zweiten gefilterten Signals (Sm2) als zweiter charakteristischer Zeitpunkt (NCE) ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der dritte Schwellwert (Sthreshoids) aus einem vorbestimmten dritten Wert und der Referenzamplitude (Samplitude) gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei ein globales Maximum des empfangenen Signals (S) ab dem Ansteuerende (EOE) des Kraftstoffinjektors bis zu dem zweiten charakteristischen Zeitpunkt (NCE) als dritter charakteristischer Zeitpunkt (NCS) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei ein absolutes Minimum der zweiten Ableitung (S") des empfangenen Signals (S) als vierter charakteristischer Zeitpunkt (NOE) ermittelt wird, wenn ein absolutes Minimum der ersten Ableitung (S') des empfangenen Signals (S) vor dem dritten charakteristischen Zeitpunkt (NCS) liegt, und ermittelt wird, dass kein vierter charakteristischer Zeitpunkt (NOE) vorliegt, wenn das absolute Minimum der ersten Ableitung (S') des empfangenen Signals nach dem dritten charakteristischen Zeitpunkt (NCS) liegt.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffinjektor, insbesondere in nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen, unter Berücksichtigung des wenigstens einen ermittelten charakteristischen Zeitpunkts (NOS, NOC, NCS, NCE) angesteuert wird.
11 . Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
12. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.
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