EP4689373A1 - Steuerungsverfahren eines gasinjektors - Google Patents

Steuerungsverfahren eines gasinjektors

Info

Publication number
EP4689373A1
EP4689373A1 EP24713445.5A EP24713445A EP4689373A1 EP 4689373 A1 EP4689373 A1 EP 4689373A1 EP 24713445 A EP24713445 A EP 24713445A EP 4689373 A1 EP4689373 A1 EP 4689373A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
gas injector
closing element
controlling
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24713445.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten BUROCK
Oezguer Tuerker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4689373A1 publication Critical patent/EP4689373A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0689—Injectors for in-cylinder direct injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2153—Means for counteracting cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/03—Reducing vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/04—Reducing noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/05—Related to pressure difference on both sides of a valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2024—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2037—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit for preventing bouncing of the valve needle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0614—Actual fuel mass or fuel injection amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/063—Lift of the valve needle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a gas injector to avoid critical working areas and a device for controlling a gas-powered internal combustion engine.
  • a large number of gas injectors are known from the state of the art which inject a gaseous medium (e.g. H2 or methane) into a combustion chamber.
  • Some of these gas injectors have closing elements with very large opening strokes in order to enable large quantities of the gaseous medium to be blown in.
  • the large opening stroke leads to a high kinetic energy when the closing element opens.
  • the closing element reaches a stroke stop at high speed and a strong opening bounce occurs. If the current supply to the closing element ends at the time of the stroke stop or shortly thereafter, the opening bounce has not yet completely subsided. As the closing element springs back due to the opening bounce, the closing element has an undefined opening position at this time, which leads to a more difficult dispersion of the gas injector in this characteristic map area.
  • the method according to the invention for controlling a gas injector has the advantage that a critical working area of the Gas injector is detected early and a control characteristic of a closing element is adjusted in such a way that a precise introduction of a gaseous medium is possible. This is done by a method for controlling a gas injector with the features of claim 1.
  • the gas injector is designed to inject a gaseous medium, in particular a gaseous fuel, into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the gas injector comprises a closing element for releasing and closing at least one through-opening on a sealing seat.
  • the sealing seat is preferably released via a lifting movement of the closing element.
  • An actuator actuates the closing element on the basis of a control characteristic.
  • the closing element is opened at the start of the actuator's activation and closed at the end of the actuator's activation.
  • the gas injector further comprises a stroke stop which limits a maximum stroke of the closing element when opening.
  • the method for controlling a gas injector comprises the step of determining the control characteristic and the end of the activation.
  • the control characteristic is determined, for example, on the basis of the load requirement, the amount of fuel to be injected, the engine speed or other parameters.
  • the control characteristic describes, for example, a current supply characteristic of the actuator for a working cycle of the internal combustion engine.
  • a critical working range is determined.
  • the critical working range is present when the position of the closing element is undefined after reaching the stroke stop due to an opening bounce.
  • the impact of the closing element when it hits the stroke stop is partially elastic, so that the closing element experiences an impulse in the direction of the sealing seat, which is called an opening bounce.
  • the opening bounce results in a short-term reduction in the volume flow flowing through the gas injector and thus makes it more difficult to control the injection quantity.
  • a further step of the invention determines whether the control end is in the critical working range. If the determined control end falls within the determined critical range, the control characteristic of the actuator is adjusted so that the control end is outside of the critical working range. However, if the determined control end does not fall within the determined critical range, the injection process can be carried out on the basis of the previously determined control characteristic. The inventive method thus enables control of the gas injector, which enables precise introduction of gas in any operating range.
  • the start of the actuator's control characteristic is shifted in time if the end of the control is in the critical range.
  • An internal combustion engine has changing conditions over the duration of a working cycle, which have an influence on the occurrence of the critical working range. By shifting the start of the control characteristic in time, these conditions can be deliberately used to ensure that the end of the control of the gas injector is outside the critical range.
  • the start of the control characteristic curve is shifted back in time if the determined end of the control lies in the determined critical operating range.
  • the introduction of a gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine preferably takes place during a compression stroke. During the combustion stroke, the pressure in the combustion chamber increases continuously. A higher counterpressure in the combustion chamber reduces the speed at which the closing element opens the through-opening of the gas injector. This reduces the intensity of a possible opening bounce and consequently also the duration in which the position of the closing element is undefined. Consequently, by shifting the start of the control back in time, it can be avoided that the end of the control falls into the critical range.
  • the activation duration of the actuator is extended if the activation start of the activation characteristic is shifted back in time.
  • the activation start of the activation characteristic is shifted back in time.
  • the counter pressure in the combustion chamber increases and the opening speed of the closing element decreases, which reduces the volume flow that is blown into the combustion chamber by the gas injector.
  • An extension of the activation duration of the actuator compensates for the reduced volume flow through the start of the control is delayed in time so that the introduced mass of gas remains constant.
  • the method preferably includes a step for determining a cylinder pressure in the combustion chamber, in particular as the first step of the method, in order to determine the critical working range.
  • the characteristics of the critical working range can be significantly influenced by the cylinder pressure.
  • the cylinder pressure is dependent on a large number of parameters, such as the temperature, the time in the working cycle or a boost pressure. By determining the cylinder pressure, the critical working range can be determined more precisely and thus the gas injector can be controlled more precisely.
  • an injection quantity of the gas injector is controlled exclusively by a control duration of the actuator. Controlling the injection quantity of the gas injector via a parameter reduces the complexity of the control.
  • the method according to the invention means that no further measures are necessary to control the opening or closing speed, such as a reduction in supply pressure or adjustment of the current profile.
  • the gas injector is further preferably designed to inject the gaseous medium directly into the combustion chamber.
  • the control characteristic and/or the start of control can preferably be adapted to the working cycle and the cylinder pressure in order to prevent the end of control from falling into the critical working range.
  • the maximum opening stroke of the closing element is preferably 0.2 mm to 0.7 mm. This stroke range enables efficient injection of the gaseous medium at maximum opening speeds of the closing element, which allows precise control of the injection quantity.
  • the method for controlling the gas injector determines a switching dynamic of the closing element.
  • a relevant parameter of the switching dynamic is the opening speed of the closing element, in particular shortly before reaching the stroke stop, which has a significant influence on the extent of the opening bounce.
  • the switching dynamic can during operation, for example due to temperature influences.
  • the switching dynamics can change as the gas injector ages. The determination of the switching dynamics can therefore be incorporated into the determination of the critical operating range and improve this.
  • the determination of the switching dynamics is preferably carried out individually for each gas injector in order to adapt the control of the gas injectors to their individual switching behavior.
  • the invention relates to a device for controlling a gas-powered internal combustion engine, which comprises data acquisition means for recording current operating parameters, such as the cylinder pressure. Furthermore, the device comprises a gas injector and a controller for carrying out one of the methods described above.
  • Figure 1 shows a device for controlling a gas-powered
  • Figure 2 is a flow chart of a method for controlling a
  • Figure 3 is a line diagram for graphical representation of a
  • Valve lift VH of a closing element as a function of a control duration t and the cylinder pressure
  • Figure 4 is a line diagram for graphical representation of a
  • Injection quantity mg/VH depending on the control duration t of the closing element and the cylinder pressure.
  • a device and a method for controlling a gas injector 1 according to a preferred embodiment is described below with reference to Figures 1 to 4.
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a device for controlling a gas-operated internal combustion engine 4.
  • the device comprises a gas injector 1, which is designed to blow a gaseous medium 2 directly into a combustion chamber 3 of an internal combustion engine 4.
  • the gas injector 1 is arranged in a cylinder head 16 of the internal combustion engine 4.
  • the gas injector 1 comprises a closing element 5 for opening and closing at least one passage opening on a sealing seat 6. Furthermore, the gas injector 1 comprises an actuator 7 for actuating the closing element 5 on the basis of a control characteristic curve 8.
  • the device further comprises a data acquisition means 13.
  • the data acquisition means 13 is designed to acquire operating parameters of the internal combustion engine 4.
  • the operating parameters include both data of the gas injector 1, such as its switching dynamics, and data of the cylinder head and combustion chamber 3.
  • the data acquisition means 13 is designed, for example, to acquire the cylinder pressure, temperatures and/or the position data of the closing element 5. Alternatively, the data acquisition means 13 can also be divided into several individual data acquisition means 13.
  • the device further comprises a control unit 14 which is designed to receive the information from the data acquisition means 13. Based on the required injection quantity for operating the internal combustion engine 4 and the Operating data of the internal combustion engine 4, the control unit 14 controls the actuator 7 of the gas injector 1.
  • the control unit 14 is set up to carry out the previously described method for controlling a gas injector 1.
  • Figure 2 describes a preferred embodiment of a method for controlling a gas injector 1.
  • a control characteristic curve 8 of the actuator 7 is determined for a defined injection quantity of a gaseous medium 2 into an internal combustion engine 4 in order to control the closing element 5 of the gas injector 1.
  • the closing element 5 is designed to open and close the through opening on the sealing seat 6.
  • the control characteristic curve 8 comprises a control start 11 and a control end 12.
  • the actuator 7 preferably has an armature 71 which is electromechanically actuated and is mechanically connected to the closing element 5.
  • the actuator 7 is preferably constantly energized between the control start 11 and the control end 12, whereby the closing element 5 is opened up to the stroke stop 9 and is held open at the stroke stop 9 until the control end 12.
  • the stroke stop 9 can be designed in different ways. With a short control duration, the energization end can occur before the closing element 5 has reached the stroke stop 9.
  • gas injectors 1 Due to the high quantity requirements, gas injectors 1 have a large stroke of the closing element 5.
  • the stroke of the closing element 5 is, for example, between 0.2 mm and 0.7 mm.
  • the armature 71 or the Closing element 5 hits the stroke stop 9 at a high speed.
  • an impact with an elastic component occurs, which results in an opening bounce, in which the closing element 5 briefly snaps in the closing direction and reduces the through opening.
  • the intensity of the opening bounce depends in particular on the speed of the armature 71 or closing element 5 when the stroke stop 9 is reached. Other influencing factors can be, for example, the temperature of the gas injector 1 or the aging state of the gas injector 1.
  • the speed of the armature 71 and closing element 5 depends, among other things, on the pressure ratio between the pressure of the gaseous medium 2 to be blown in and the pressure on the blow-in side of the gas injector 1, such as in a combustion chamber 3. The higher the pressure on the blow-in side and the lower the pressure of the gaseous medium 2 to be blown in, the lower the speed of the armature 71 and closing element 5 at the stroke stop 9.
  • a third step S3 it is determined whether the previously determined control end 12 is located in the critical working area 10. Due to the undefined position of the closing element 5, a precise control of an injection quantity of the gaseous medium 2 is difficult.
  • control characteristic curve 8 is adapted in step S41 so that the control end 12 lies outside the critical working range 10.
  • the gas injectors 1 according to the invention can be used in particular in internal combustion engines 4 and inject a gaseous fuel directly into the combustion chamber 3.
  • the injection takes place in particular during the compression cycle.
  • the closing element 5 opens at a higher pressure in the combustion chamber 3, whereby the speed is reduced when the stroke stop 9 is reached and the opening bounce can be reduced or avoided.
  • control current of the actuator 7 and/or the pressure of the gas to be injected can be reduced in order to reduce the opening bounce and thus ensure that the control end 12 does not fall into the critical working range 10.
  • Figure 3 shows the valve lift VH of the closing element 5 as a function of a control duration t of three identical control characteristics 8 at different cylinder pressures p1, p2 and p3 at the time of the start of control 11.
  • p1 describes a cylinder pressure of 1.2 bar
  • p2 a cylinder pressure of 3 bar
  • p3 a cylinder pressure of 5 bar.
  • the injection quantity mg/VH of a stroke is shown as a function of the control duration t for different cylinder pressures p1, p2 and p3 at the time of the start of control 11.
  • the injection quantity increases progressively depending on the control duration until the closing element 5 has reached the maximum valve lift at the stroke stop 9.
  • the stroke stop 9 there is a strong characteristic map ripple in the critical operating range 10, which makes precise control of the injection quantity difficult.
  • the injection quantity increases proportionally to the control duration.
  • the injection quantity is higher for the same control duration than at a higher cylinder pressure p2 or p3.
  • the first control end t1 for a cylinder pressure p1 falls within the critical working range 10, making it difficult to precisely control the injection quantity.
  • a longer control duration is necessary to achieve the same injection quantity, so that the second control end t2 lies outside the critical working range 10 and precise control of the injection quantity is possible.
  • the opening bounce is also reduced, which improves the injection accuracy.
  • the first control end t1 for a cylinder pressure p2 falls into the critical working range 10, making precise control of the injection quantity more difficult.
  • a shorter control period is necessary to achieve the same injection quantity, so that the third control end t3 can occur before the closing element 5 reaches the maximum stroke.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors, welcher ein gasförmiges Medium einbläst, insbesondere einen gasförmigen Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Der Gasinjektor umfasst ein Schließelement, zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Durchgangsöffnung an einem Dichtsitz, ein Aktor, zum Betätigen des Schließelements auf Basis einer Ansteuerkennlinie, wobei der Aktor eingerichtet ist, das Schließelement zu einem Ansteuerbeginn zu öffnen und zu einem Ansteuerende zu schließen. Des Weiteren umfasst der Gasinjektor einen Hubanschlag, welcher einen maximalen Hub des Schließelements beschränkt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln der Ansteuerkennlinie, Ermitteln eines kritischen Arbeitsbereichs, wobei der kritische Arbeitsbereich vorliegt, wenn die Position des Schließelements nach Erreichen des Hubanschlags aufgrund eines Öffnungsprellers undefiniert ist, Ermitteln, ob das Ansteuerende in dem kritischen Arbeitsbereich liegt, und Anpassen der Ansteuerkennlinie des Aktors, so dass das Ansteuerende außerhalb des kritischen Arbeitsbereichs liegt.

Description

Beschreibung
Titel
Steuerungsverfahren eines Gasinjektors
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors zur Vermeidung kritischer Arbeitsbereiche und eine Vorrichtung zur Steuerung eines gasbetriebenen Verbrennungsmotors.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Gasinjektoren bekannt, welche ein gasförmiges Medium (z.B. H2 oder Methan) in einen Brennraum einblasen. Diese Gasinjektoren haben zum Teil Schließelemente mit sehr großen Öffnungshüben, um das Einblasen großer Mengen des gasförmigen Mediums zu ermöglichen. Der große Öffnungshub führt zu einer hohen kinetischen Energie beim Öffnen des Schließelements. Infolgedessen erreicht das Schließelement einen Hubanschlag mit hoher Geschwindigkeit und es entsteht ein starker Öffnungspreller. Wenn das Bestromungsende des Schließelements zum Zeitpunkt des Hubanschlages oder kurz danach erfolgt, ist der Öffnungspreller noch nicht komplett abgeklungen. Durch das zurückschnellen des Schließelements durch den Öffnungspreller hat das Schließelement zu diesem Zeitpunkt eine Undefinierte Öffnungsposition, was zu einer erschwerten Streuung des Gasinjektors in diesem Kennfeldbereich führt.
Es wäre wünschenswert ein Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors zu besitzen, welches Öffnungspreller vermeidet und in jeglichen Betriebsbereichen eine präzise Einbringung eines Gases ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein kritischer Arbeitsbereich des Gasinjektors frühzeitig erkannt wird und eine Ansteuerkennlinie eines Schließelements derart angepasst wird, dass eine präzise Einbringung eines gasförmigen Mediums ermöglicht wird. Dies erfolgt durch ein Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der Gasinjektor ist eingerichtet ein gasförmiges Medium einzublasen, insbesondere einen gasförmigen Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Dabei umfasst der Gasinjektor ein Schließelement zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Durchgangsöffnung an einem Dichtsitz. Der Dichtsitz wird vorzugsweise über eine Hubbewegung des Schließelements freigegeben. Ein Aktor betätigt das Schließelement auf Basis einer Ansteuerkennlinie. Dabei wird das Schließelement zu einem Ansteuerbeginn des Aktors geöffnet und zu einem Ansteuerende des Aktors geschlossen. Der Gasinjektor umfasst ferner einen Hubanschlag, welcher einen maximalen Hub des Schließelements beim Öffnen beschränkt. Das Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors umfasst den Schritt des Ermittelns der Ansteuerkennlinie und des Ansteuerendes. Die Ermittlung der Ansteuerkennlinie erfolgt beispielsweise auf Basis der Lastanforderung, der Menge eines einzublasenden Kraftstoffs, der Motordrehzahl oder weiterer Parameter. Die Ansteuerkennlinie beschreibt beispielsweise eine Bestromungskennlinie des Aktors für einen Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein kritischer Arbeitsbereich bestimmt. Der kritische Arbeitsbereich liegt vor, wenn die Position des Schließelements nach Erreichen des Hubanschlags aufgrund eines Öffnungsprellers Undefiniert ist. Der Stoß des Schließelements bei einem Aufprall am Hubanschlag ist teilelastisch, so dass das Schließelement einen Impuls in Richtung des Dichtsitzes erfährt, welcher Öffnungspreller genannt wird. Der Öffnungspreller resultiert in einer kurzzeitigen Reduktion des durch den Gasinjektor fließenden Volumenstroms und führt somit zu einer erschwerten Steuerung der Einblasmenge. Durch eine anhaltende Bestromung des Aktors übt dieser weiterhin eine Kraft auf das Schließelement in Richtung des Hubanschlags aus, so dass das Schließelement in eine definierte Position am Hubanschlag gebracht wird. Um zu verhindern, dass aufgrund eines Öffnungsprellers die Steuerung einer präzisen Einbringmenge eines Gases durch den Gasinjektor erschwert wird, ermittelt ein weiterer Schritt der Erfindung, ob das Ansteuerende in dem kritischen Arbeitsbereich liegt. Sollte das ermittelte Ansteuerende in den ermittelten kritischen Bereich fallen wird die Ansteuerkennlinie des Aktors angepasst, so dass das Ansteuerende außerhalb des kritischen Arbeitsbereichs liegt. Sollte das ermittelte Ansteuerende jedoch nicht in den ermittelten kritischen Bereich fallen, kann der Einblasvorgang auf Basis der zuvor ermittelten Ansteuerkennlinie durchgeführt werden. Somit ermöglicht das erfinderische Verfahren eine Steuerung des Gasinjektors, welche in jeglichen Betriebsbereichen eine präzise Einbringung von Gas ermöglicht.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise wird der Ansteuerbeginn der Ansteuerkennlinie des Aktors zeitlich verschoben, wenn das Ansteuerende in dem kritischen Bereich liegt. Eine Brennkraftmaschine weist über die Dauer eines Arbeitszyklus wechselnde Bedingungen auf, welche einen Einfluss auf das Auftreten des kritischen Arbeitsbereichs haben. Durch die zeitliche Verschiebung des Ansteuerbeginns der Ansteuerkennlinie können diese Bedingungen bewusst genutzt werden, um zu bewirken, dass das Ansteuerende des Gasinjektors außerhalb des kritischen Bereichs liegt.
Besonders bevorzugt wird der Ansteuerbeginn der Ansteuerkennlinie zeitlich nach hinten verschoben, wenn das ermittelte Ansteuerende in dem ermittelten kritischen Arbeitsbereich liegt. Die Einbringung eines gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine erfolgt vorzugsweise während eines Verdichtungstakts. Während des Verbrennungstakts steigt der Druck im Brennraum stetig an. Ein höherer Gegendruck im Brennraum reduziert die Geschwindigkeit, mit welcher das Schließelement die Durchgangsöffnung des Gasinjektors öffnet. Somit reduziert sich die Intensität eines möglichen Öffnungsprellers und folglich auch die Dauer in welchem die Position des Schließelements Undefiniert ist. Folglich kann durch die zeitliche Verschiebung des Ansteuerbeginns nach hinten vermieden werden, dass das Ansteuerende in den kritischen Bereich fällt.
Vorzugsweise wird die Ansteuerdauer des Aktors zeitlich verlängert, wenn der Ansteuerbeginn der Ansteuerkennlinie zeitlich nach hinten verschoben wird. Durch die zeitliche Verschiebung des Ansteuerbeginns nach hinten steigt der Gegendruck im Brennraum und sinkt die Öffnungsgeschwindigkeit des Schließelements, wodurch der Volumenstrom abnimmt, welcher durch den Gasinjektor in den Brennraum eingeblasen wird. Eine Verlängerung der Ansteuerdauer des Aktors gleicht den reduzierten Volumenstrom durch den zeitlich nach hinten verschobenen Ansteuerbeginn aus, so dass die eingebrachte Masse an Gas konstant bleibt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen Schritt zur Bestimmung eines Zylinderdrucks im Brennraum, insbesondere als ersten Schritt des Verfahrens, um den kritischen Arbeitsbereich zu ermitteln. Der Ausprägung des kritischen Arbeitsbereichs kann wesentlich vom Zylinderdruck beeinflusst werden. Dabei ist der Zylinderdruck ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, wie beispielsweise der Temperatur, dem Zeitpunkt im Arbeitszyklus oder einem Ladedruck. Durch die Bestimmung des Zylinderdrucks kann der kritische Arbeitsbereich genauer ermittelt werden und somit eine genauere Steuerung des Gasinjektors erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Einblasmenge des Gasinjektors ausschließlich durch eine Ansteuerdauer des Aktors gesteuert. Die Steuerung der Einblasmenge des Gasinjektors über einen Parameter reduziert die Komplexität der Steuerung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind keine weiteren Maßnahmen zur Steuerung der Öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit notwendig, wie beispielsweise eine Versorgungsdruckabsenkung oder Anpassung des Stromprofils.
Weiter bevorzugt ist der Gasinjektor eingerichtet das gasförmige Medium direkt in den Brennraum einzublasen. Somit kann die Ansteuerkennlinie und//oder der Ansteuerbeginn vorzugsweis an den Arbeitszyklus und den Zylinderdruck angepasst werden, um zu verhindern, dass das Ansteuerende in den kritischen Arbeitsbereich fällt.
Der maximale Öffnungshub des Schließelements beträgt vorzugsweise 0,2 mm bis 0,7 mm. Dieser Hubbereich ermöglicht eine effiziente Einblasung des gasförmigen Mediums bei maximalen Öffnungsgeschwindigkeiten des Schließelements, welche eine präzise Steuerung der Einblasmenge erlauben.
Vorzugsweise ermittelt das Verfahren zur Steuerung des Gasinjektors eine Schaltdynamik des Schließelements. Ein relevanter Parameter der Schaltdynamik ist die Öffnungsgeschwindigkeit des Schließelements, insbesondere kurz vor Erreichen des Hubanschlags, welche einen signifikanten Einfluss auf das Ausmaß des Öffnungsprellers hat. Die Schaltdynamik kann sich im Betrieb, beispielsweise durch Temperatureinflüsse, verändern. Des Weiteren kann sich die Schaltdynamik mit fortschreitender Alterung des Gasinjektors verändern. Somit kann die Ermittlung der Schaltdynamik in die Ermittlung des kritischen Arbeitsbereichs einfließen und diese verbessern. Im Betrieb von mehreren Gasinjektoren wird die Ermittlung der Schaltdynamik vorzugsweise für jeden Gasinjektor einzeln durchgeführt, um die Steuerung der Gasinjektoren an deren individuelles Schaltverhalten anzupassen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung eines gasbetriebenen Verbrennungsmotors, welche Datenerfassungsmittel zur Erfassung aktueller Betriebsparameter umfasst, wie beispielsweise den Zylinderdruck. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung einen Gasinjektor und eine Steuerung zur Durchführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine Vorrichtung zur Steuerung eines gasbetriebenen
Verbrennungsmotors nach einer bevorzugten Ausführungsform,
Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines
Gasinjektors nach einer bevorzugten Ausführungsform,
Figur 3 ein Liniendiagramm zur graphischen Darstellung eines
Ventilhubs VH eines Schließelements in Abhängigkeit einer Ansteuerdauer t und des Zylinderdrucks, und
Figur 4 ein Liniendiagramm zur graphischen Darstellung einer
Einblasmenge mg/VH in Abhängigkeit der Ansteuerdauer t des Schließelements und dem Zylinderdruck.
Ausführungsform der Erfindung Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors 1 nach einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Steuerung einer gasbetriebenen Brennkraftmaschine 4. Die Vorrichtung umfasst einen Gasinjektor 1, welcher eingerichtet ist ein gasförmiges Medium 2 direkt in einen Brennraum 3 einer Brennkraftmaschine 4 einzublasen. Der Gasinjektor 1 ist in einem Zylinderkopf 16 der Brennkraftmaschine 4 angeordnet.
Der Gasinjektor 1 umfasst ein Schließelement 5, zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Durchgangsöffnung an einem Dichtsitz 6. Des Weiteren umfasst der Gasinjektor 1 einen Aktor 7 zum Betätigen des Schließelements 5 auf Basis einer Ansteuerkennlinie 8.
Der Aktor 7 weist in dem Ausführungsbeispiel einen Anker 71 auf, welcher elektromechanisch betätigt wird. Mit Hilfe des Ankers 71 ist der Aktor 7 eingerichtet das Schließelement 5 zu einem Ansteuerbeginn 11 zu öffnen und zu einem Ansteuerende 12 zu schließen. Ein Gehäuse 15 des Gasinjektors 1 weist am einblasseitigen Ende 17 in der Nähe des Schließelements 5 einen Hubanschlag 9 auf, welcher einen maximalen Hub H des Schließelements 5 beschränkt. Alternativ könnte der Hubanschlag 9 auch im Aktor angeordnet sein und die Bewegung des Ankers 71 im Aktor 7 beschränken.
Die Vorrichtung umfasst ferner ein Datenerfassungsmittel 13. Das Datenerfassungsmittel 13 ist eingerichtet Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 4 zu erfassen. Die Betriebsparameter umfassen sowohl Daten des Gasinjektors 1, wie beispielsweise dessen Schaltdynamik, als auch Daten des Zylinderkopfs und Brennraums 3. Das Datenerfassungsmittel 13 ist beispielsweise eingerichtet den Zylinderdruck, Temperaturen und/oder die Positionsdaten des Schließelements 5 zu erfassen. Alternativ kann das Datenerfassungsmittel 13 auch in mehrere einzelne Datenerfassungsmittel 13 aufgeteilt sein.
Ferner umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit 14, welche eingerichtet ist die Informationen der Datenerfassungsmittel 13 zu empfangen. Basierend auf der erforderlichen Einblasmenge zum Betrieb der Brennkraftmaschine 4 und den Betriebsdaten der Brennkraftmaschine 4, steuert die Steuereinheit 14 den Aktor 7 des Gasinjektors 1. Die Steuereinheit 14 ist dabei eingerichtet das zuvor beschriebene Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors 1 durchzuführen.
Figur 2 beschreibt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Steuerung eines Gasinjektors 1.
In einem ersten Schritt S1 wird für eine definierte Einblasmenge eines gasförmigen Mediums 2 in eine Brennkraftmaschine 4 eine Ansteuerkennlinie 8 des Aktors 7 bestimmt, um das Schließelement 5 des Gasinjektors 1 zu steuern. Das Schließelement 5 ist dabei eingerichtet die Durchgangsöffnung an dem Dichtsitz 6 freizugeben und zu verschließen. Die Ansteuerkennlinie 8 umfasst einen Ansteuerbeginn 11 und ein Ansteuerende 12. Der Aktor 7 weist vorzugsweise einen Anker 71 auf, welcher elektromechanisch betätigt wird und mit den Schließelement 5 mechanisch verbunden ist. Der Aktor 7 wird zwischen dem Ansteuerbeginn 11 und dem Ansteuerende 12 vorzugsweise konstant bestromt, wodurch das Schließelement 5 bis zum Hubanschlag 9 geöffnet wird und bis zum Ansteuerungsende 12 am Hubanschlag 9 offengehalten wird. Der Hubanschlag 9 kann unterschiedlich ausgebildet sein. Bei einer kurzen Ansteuerdauer kann das Bestromungsende erfolgen, bevor das Schließelement 5 den Hubanschlag 9 erreicht hat.
In einem zweiten Schritt S2 wird ein kritischer Arbeitsbereich 10 ermittelt. Der kritische Arbeitsbereich 10 liegt vor, wenn die Position des Schließelements 5 nach Erreichen des Hubanschlags 9 aufgrund eines Öffnungsprellers Undefiniert ist. Die Position des Schließelements 5 ist Undefiniert, wenn das Schließelement 5 oder der Anker 71 aufgrund des Öffnungsprellers nicht am Hubanschlag 9 anliegen.
Alternativ ist es auch möglich zuerst den kritischen Arbeitsbereich zu bestimmen und anschließend die Ansteuerkennlinie zu bestimmen, oder beide Schritte parallel ablaufen zu lassen.
Aufgrund der hohen Mengenanforderungen weisen Gasinjektoren 1 einen großen Hub des Schließelements 5 auf. Je nach gewünschter Mengenanforderung liegt der Hub des Schließelements 5 beispielsweise zwischen 0,2 mm und 0,7 mm. Infolgedessen erreicht der Anker 71 oder das Schließelement 5 den Hubanschlag 9 mit einer hohen Geschwindigkeit. Bei Erreichen des Hubanschlags 9 kommt es zu einem Stoß mit einer elastischen Komponente, welcher in einem Öffnungspreller resultiert, bei welchem das Schließelement 5 kurz in Schließrichtung schnellt und die Durchgangsöffnung verkleinert.
Die Intensität des Öffnungsprellers ist insbesondere abhängig von der Geschwindigkeit des Ankers 71 oder Schließelements 5 bei Erreichen des Hubanschlags 9. Weitere Einflussfaktoren können beispielsweise die Temperatur des Gasinjektors 1 oder der Alterungszustand des Gasinjektors 1 sein. Die Geschwindigkeit des Ankers 71 und Schließelements 5 hängt unter anderem von dem Druckverhältnis zwischen dem Druck des einzublasenden gasförmigen Mediums 2 und dem Druck auf der einblasseitigen Seite des Gasinjektors 1 , wie beispielsweise in einem Brennraum 3, ab. Je höher der Druck auf der einblasseitigen Seite und je niedriger der Druck des einzublasenden gasförmigen Mediums 2, desto geringer ist die Geschwindigkeit des Ankers 71 und Schließelements 5 am Hubanschlag 9.
In einem dritten Schritt S3 wird ermittelt, ob das zuvor ermittelte Ansteuerende 12 in dem kritischen Arbeitsbereich 10 liegt. Durch die Undefinierte Position des Schließelements 5 ist eine genaue Steuerung einer Einblasmenge des gasförmigen Mediums 2 erschwert.
Wenn das ermittelte Ansteuerende 12 nicht in dem kritischen Arbeitsbereich 10 liegt, folgt in Schritt S42 keine Anpassung der Ansteuerkennlinie 8 und der Aktor 7 des Gasinjektors 1 wird mit der zuvor ermittelten Ansteuerkennlinie 8 betätigt.
Wenn das ermittelte Ansteuerende 12 in dem kritischen Arbeitsbereich 10 liegt, folgt in Schritt S41 eine Anpassung der Ansteuerkennlinie 8, so dass das Ansteuerende 12 außerhalb des kritischen Arbeitsbereichs 10 liegt.
Die erfindungsgemäßen Gasinjektoren 1 können insbesondere in Brennkraftmaschinen 4 eingesetzt werden und einen gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum 3 einblasen. Die Einblasung findet dabei insbesondere während des Verdichtungszyklus statt. Durch die zeitliche Verschiebung der Ansteuerkennlinie 8 zu einem späteren Zeitpunkt während des Verdichtungszyklus öffnet sich das Schließelement 5 bei einem höheren Druck im Brennraum 3, wodurch sich die Geschwindigkeit bei Erreichen des Hubanschlags 9 reduziert und der Öffnungspreller reduziert oder vermieden werden kann.
Alternativ kann der Ansteuerstrom des Aktors 7 und/oder der Druck des einzublasenden Gases reduziert werden, um den Öffnungspreller zu reduzieren und somit dafür zu sorgen, dass das Ansteuerende 12 nicht in den kritischen Arbeitsbereich 10 fällt.
Figur 3 zeigt den Ventilhub VH des Schließelements 5 in Abhängigkeit einer Ansteuerdauer t von drei identischen Ansteuerkennlinien 8 bei unterschiedlichen Zylinderdrücken p1, p2 und p3 zum Zeitpunkt des Ansteuerbeginns 11. Dabei beschreibt p1 einen Zylinderdruck von 1 ,2 bar, p2 einen Zylinderdruck von 3 bar und p3 einen Zylinderdruck von 5 bar.
Wie in Figur 3 zu sehen ist, öffnet sich bei dem Zylinderdruck p1 das Schließelement 5 nach dem Ansteuerbeginn 11 schneller als bei einem höheren Zylinderdruck p2 oder p3. Somit wird der maximale Ventilhub VHmax bei p1 als erstes erreicht. Die kinetische Energie des Schließelements 5 führt dazu, dass der Ventilhub VH des Schließelement kurzzeitig höher ist als der maximale Ventilhub VHmax. Durch die höhere Geschwindigkeit des Schließelements 5 bei dem Druck p1 am Hubanschlag 9 als bei einem Druck p2 oder p3, fällt bei p1 der Öffnungspreller, nach welchem sich der Ventilhub VH kurzzeitig reduziert, größer aus als bei p2 oder p3. Nach dem Öffnungspreller besitzt das Schließelement 5 im Betrieb so lange eine Undefinierte Position, bis es erneut mit einer geringeren Geschwindigkeit den maximalen Ventilhub VHmax erreicht. Der Bereich, in welchem die Position des Schließelements 5 Undefiniert ist, ist in Figur 3 durch den kritischen Arbeitsbereich 10 gekennzeichnet ist.
Nach dem kritischen Arbeitsbereich 10 befindet sich das Schließelement 5 bis zum Ansteuerende 12 in einer definierten Position am maximalen Ventilhub VHmax. Nach dem Ansteuerende 12 bewegt sich das Schließelement 5 zurück in Richtung des Dichtsitzes 6.
In Figur 4 ist die Einblasmenge mg/VH eines Hubes in Abhängigkeit der Ansteuerdauer t für unterschiedliche Zylinderdrücke p1 , p2 und p3 zum Zeitpunkt des Ansteuerbeginns 11 dargestellt. Nach einem kurzen starken Anstieg zu Beginn des Ansteuerbeginn 11 steigt die Einblasmenge in Abhängigkeit der Ansteuerdauer progressiv an, bis das Schließelement 5 den maximalen Ventilhub am Hubanschlag 9 erreicht hat. Nach Erreichen des Hubanschlags 9 liegt im kritischen Arbeitsbereich 10 eine starke Kennfeldwelligkeit vor, welche eine genaue Steuerung der Einblasmenge erschwert. Nach dem kritischen Arbeitsbereich 10 steigt die Einblasmenge proportional zur Ansteuerdauer an. Bei einem niedrigen Zylinderdruck p1 ist die Einblasmenge bei gleicher Ansteuerdauer höher als bei einem höheren Zylinderdrücken p2 oder p3.
Für eine definierte Einblasmenge mg1/VH fällt das erste Ansteuerende t1 für einen Zylinderdruck p1 in den kritischen Arbeitsbereich 10, so dass eine genaue Steuerung der Einblasmenge erschwert wird. Durch die Verschiebung des Ansteuerbeginns 11 zu einem Zeitpunkt mit einem höheren Zylinderdruck p3 ist zur Erreichung derselben Einblasmenge eine längere Ansteuerdauer notwendig, so dass das zweite Ansteuerende t2 außerhalb des kritischen Arbeitsbereichs 10 liegt und eine genaue Steuerung der Einblasmenge ermöglicht wird. Durch die Verschiebung des Ansteuerzeitpunkts hin zu einem Zeitpunkt mit höherem Zylinderdruck wird zusätzlich der Öffnungspreller reduziert, was die Einblasgenauigkeit verbessern.
Für eine Einblasmenge mg2/VH fällt das erste Ansteuerende t1 für einen Zylinderdruck p2 in den kritischen Arbeitsbereich 10, so dass eine genaue Steuerung der Einblasmenge erschwert wird. Durch die Verschiebung des Ansteuerbeginns 11 zu einem Zeitpunkt mit einem geringerem Zylinderdruck p1 ist zur Erreichung derselben Einblasmenge eine kürzere Ansteuerdauer notwendig, so dass das dritte Ansteuerende t3 erfolgen kann, bevor das Schließelement 5 den maximalen Hub erreicht. Somit erfolgt in dem Einblasvorgang kein Öffnungspreller, wodurch eine genaue Steuerung der Einblasmenge ermöglicht wird.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1), welcher ein gasförmiges Medium (2) einbläst, insbesondere einen gasförmigen Kraftstoff in einen Brennraum (3) einer Brennkraftmaschine (4), und welcher ein Schließelement (5), zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Durchgangsöffnung an einem Dichtsitz (6), ein Aktor (7), zum Betätigen des Schließelements (5) auf Basis einer Ansteuerkennlinie (8), wobei der Aktor (7) eingerichtet ist das Schließelement (5) zu einem Ansteuerbeginn (11) zu öffnen und zu einem Ansteuerende (12) zu schließen, und einen Hubanschlag (9) umfasst, welcher einen maximalen Hub (H) des Schließelements (5) beschränkt, mit den Schritten:
Ermitteln der Ansteuerkennlinie (8),
Ermitteln eines kritischen Arbeitsbereichs (10), wobei der kritische Arbeitsbereich (10) vorliegt, wenn die Position des Schließelements (5) nach Erreichen des Hubanschlags (9) aufgrund eines Öffnungsprellers Undefiniert ist,
Ermitteln, ob das Ansteuerende (12) in dem kritischen Arbeitsbereich (10) liegt, und
Anpassen der Ansteuerkennlinie (8) des Aktors (7), so dass das Ansteuerende (12) außerhalb des kritischen Arbeitsbereichs (10) liegt.
2. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach Anspruch 1 , wobei der Ansteuerbeginn (11) der Ansteuerkennlinie (8) zeitlich verschoben wird, wenn das Ansteuerende (12) in dem kritischen Arbeitsbereich (10) liegt.
3. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach Anspruch 2, wobei der Ansteuerbeginn (11) der Ansteuerkennlinie (8) zeitlich nach hinten verschoben wird, wenn das Ansteuerende (12) in dem kritischen Arbeitsbereich (10) liegt.
4. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach Anspruch 3, wobei die Ansteuerdauer des Aktors (7) zeitlich verlängert wird, wenn der Ansteuerbeginn (11) der Ansteuerkennlinie (8) zeitlich nach hinten verschoben wird.
5. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Schritt zur Bestimmung eines Zylinderdrucks, um den kritischen Arbeitsbereich (10) zu ermitteln.
6. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Einblasmenge des Gasinjektors (1) ausschließlich durch eine Ansteuerdauer des Aktors (7) gesteuert wird.
7. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gasinjektor (1) eingerichtet ist das gasförmige Medium (2) direkt in den Brennraum (3) einzublasen.
8. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein maximaler Öffnungshub (H) des Schließelements (5) 0,2 mm bis 0,7 mm beträgt.
9. Verfahren zur Steuerung eines Gasinjektors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Schritt zur Ermittlung einer Schaltdynamik des Schließelement, wobei die ermittelte Schaltdynamik in die Ermittlung des kritischen Arbeitsbereichs einfließt.
10. Vorrichtung zur Steuerung eines gasbetriebenen Brennkraftmaschine (4), umfassend Datenerfassungsmittel (13) zur Erfassung aktueller Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (4), eine Steuereinheit (14) und wenigstens einen Gasinjektor (1), welche eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen.
EP24713445.5A 2023-03-27 2024-03-19 Steuerungsverfahren eines gasinjektors Pending EP4689373A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023202724.0A DE102023202724A1 (de) 2023-03-27 2023-03-27 Steuerungsverfahren eines Gasinjektors
PCT/EP2024/057261 WO2024200104A1 (de) 2023-03-27 2024-03-19 Steuerungsverfahren eines gasinjektors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4689373A1 true EP4689373A1 (de) 2026-02-11

Family

ID=90417485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24713445.5A Pending EP4689373A1 (de) 2023-03-27 2024-03-19 Steuerungsverfahren eines gasinjektors

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4689373A1 (de)
KR (1) KR20250165637A (de)
CN (1) CN120981651A (de)
DE (1) DE102023202724A1 (de)
WO (1) WO2024200104A1 (de)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012211966A1 (de) * 2012-07-10 2014-01-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Einblasdauer eines gasförmigen Kraftstoffes in eine Brennkraftmaschine bei einer Direkteinblasung
EP2873842B1 (de) * 2013-11-14 2018-02-28 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Steuerung der Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils
DE102014220292A1 (de) * 2014-10-07 2016-04-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Systems, aufweisend ein Steuerventil mit einem von einem Steuergerät gesteuerter elektromagnetischer Betätigung und entsprechendes System
DE102021208502A1 (de) * 2021-08-05 2023-02-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetisch ansteuerbaren Gasventils, Steuergerät, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt

Also Published As

Publication number Publication date
KR20250165637A (ko) 2025-11-26
DE102023202724A1 (de) 2024-10-02
CN120981651A (zh) 2025-11-18
WO2024200104A1 (de) 2024-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011039043A1 (de) Verfahren und steuergerät zum betreiben eines ventils
WO2013068173A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102016200743A1 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Öffnungsverzugsdauer eines Kraftstoffinjektors
EP1704315B1 (de) Verfahren zum steuern eines ventils und verfahren zum steuern einer pumpe-d se-vorrichtung mit einem ventil
DE102009028650A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
EP2104783A1 (de) Verfahren zum betrieb eines einspritzventils
DE102005042110A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Aktors
WO2005059337A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern eines ventils und verfahren und vorrichtung zum steuern einer pumpe-düse-vorrichtung mit dem ventil
DE102011007579B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils
DE102021204097A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetisch ansteuerbaren Gasventils, Steuergerät, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt
WO2024200104A1 (de) Steuerungsverfahren eines gasinjektors
DE102012212195A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102011086151A1 (de) Verfahren zum Betreiben mindestens eines Magnetventils
WO2009074397A1 (de) Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine
EP2044316A1 (de) Verfahren zum einspritzen von brennstoff mittels eines brennstoffeinspritzsystems
WO2003067073A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur detektion von betriebszuständen einer pumpe-düse-einheit
WO2003091559A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur ansteuerung des piezo-aktuators eines steuerventils einer pumpe-düse-einheit
DE102021208502A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetisch ansteuerbaren Gasventils, Steuergerät, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt
DE102017219568A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffinjektors
DE102022207813A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Gasinjektors
DE102017204849B3 (de) Verfahren zum Erkennen einer Veränderung eines zumindest einen Teil eines Gesamtluftspaltes bildenden Arbeitsweges eines Magnetankers eines Kraftstoffeinspritzventils
DE102017209010B3 (de) Verfahren zum Erkennen der Vorspannung einer Kalibrationsfeder eines magnetisch betriebenen Kraftstoffeinspritzventils
DE102017209523B3 (de) Verfahren zur Ermittlung des in einem Kraftstoffeinspritzventil herrschenden Kraftstoffdruckes
DE102024210574A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors, Kraftstoffsystem, Recheneinheit und Computerprogramm
DE102022209910A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Gasinjektors

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

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

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

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

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

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

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251027

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR