WO2001004480A1 - Verfahren zum ansteuern eines kapazitiven stellgliedes eines kraftstoffeinspritzventils einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Wendelin KLÜGL
Christian Hoffmann
Heinz Lixl
Dirk Baranowski
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a capacitive actuator of a fuel injection valve of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle internal combustion engine.
  • the fuel quantity is divided into the pre-injection and main injection quantities, which enables combustion noise to be reduced.
  • the actuators have so far been controlled with a constant charging time (duration of the transfer from an energy source to the actuator), which must be very short so that a predetermined fuel pre-injection quantity can still be injected in the entire load or speed range of the internal combustion engine.
  • the charging process can take place, for example, as a swinging process between a capacitor and the actuator, an electrical charge flowing from the capacitor to the actuator via a coil, the inductance of which, together with the capacitances of the capacitor and actuator, determines the time constant of the charging process - the charging time.
  • charging and discharging times limit the minimum injection duration. This is particularly critical at medium and high injection pressures because the amount of fuel injected has a maximum there with the same injection duration. In order to achieve a certain injection quantity, in particular for the pre-injection, different, sometimes very short, injection periods are required, depending on the load.
  • the injection quantities depend on the load or pressure. Small injection quantities are required for low loads, but large injection quantities for large fuel pressures are required. This correlation between fuel quantity and fuel pressure enables longer charging times to be used for the main injection.
  • the charging times of a capacitive actuator have, within certain limits, with the exception of minor dead time effects which can be compensated for by the control system, no influence on the injection process relevant for a combustion process.
  • a further exemplary embodiment also provides for the actuator to be loaded as a function of the map, i.e. with loading times or load quantities dependent on the load or speed.
  • the fuel pressure With increasing load or engine speed, the fuel pressure also rises, with common rail injection the rail pressure.
  • the rail pressure At the lower end of the load or speed range - when idling - the rail pressure is also low, for example 200 bar.
  • the opening duration of a fuel injection valve and thus the loading and unloading time for the pre-injection can be longer than in the medium and high load or speed range at a rail pressure of more than 800 bar in order to inject the same amount of fuel.

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Abstract

Ein kapazitives Stellglied eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine wird mit unterschiedlichen Ladezeiten oder Ladungsmengen für Vor- und Haupteinspritzung geladen; wobei im gesamten Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine entweder die Ladezeiten konstant sind, oder die Ladezeiten oder Ladungsmengen von Last oder Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig sind.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine .
Einer der Vorteile bei der Ansteuerung von Kraftstoffein- spritzventilen einer Brennkraftmaschine mittels Piezostell- gliedern statt Solenoiden ist die kurze Schaltzeit der Stellglieder, die zu steilen Nadelflanken und geringen Streuungen der eingespritzten Kraftstoffmengen führt. Aus verbrennungs- technischer Sicht sind möglichst kurze Ladezeiten anzustreben.
Zur Erzielung eines sanfteren Verbrennungsverlaufs wird die Kraftstoffmenge in Vor- und Haupteinspritzmenge geteilt, was eine Verbrennungsgeräusch-Reduzierung ermöglicht. Die Stellglieder werden bisher mit einer konstanten Ladezeit (Dauer der Umladung von einer Energiequelle auf das Stellglied) angesteuert, die sehr kurz sein muß, damit eine vorgegebene Kraftstoff-Voreinspritzmenge im gesamten Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine noch eingespritzt werden kann.
Der Ladeprozeß kann beispielsweise als Umschwingvorgang zwischen einem Kondensator und dem Stellglied erfolgen, wobei eine elektrische Ladung vom Kondensator zum Stellglied über eine Spule fließt, deren Induktivität zusammen mit den Kapazitäten von Kondensator und Stellglied die Zeitkonstante des Ladevorgangs - die Ladezeit - bestimmt.
Die kurzen Ladezeiten führen jedoch zu deutlich höheren Geräuschemissionen in für menschliche Ohren unangenehmen Frequenzbereichen. Dies wird beispielsweise in einem Kraftfahr- zeug dann als sehr störend empfunden, wenn im Leerlauf der Brennkraftmaschine die Verbrennungsgeräusche niedrig sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ansteuern ei- nes kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine anzugeben, mit welchem wesentlich geringere Geräuschemissionen, insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen der Brennkraftmaschine, erzielbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 oder 3 genannten Merkmale gelöst. Danach ist vorgesehen, das Stellglied mit unterschiedlichen Ladezeiten Tv für die Voreinspritzung und TH für die Haupteinspritzung anzusteuern, beispielsweise mit jeweils konstanten Ladezeiten Tv = lOOμs und TH = 200μs, oder die Schaltzeiten oder Ladungsmengen zum Ansteuern des Stellgliedes abhängig von Last- oder Drehzahl der Brennkraftmaschine zu steuern.
Durch die für die Haupteinspritzung um den Faktor 2 längere Ladezeit TH kann bereits eine erhebliche Geräuschminderung erreicht werden.
Für die Wahl optimaler Ladezeiten gilt: Lade- und Entladezeit begrenzen die minimale Einspritzdauer. Dies ist insbesondere bei mittleren und hohen Einspritzdrücken kritisch, weil die eingespritzte Kraftstoffmenge bei gleicher Einspritzdauer dort ein Maximum hat. Zur Erzielung einer bestimmten Einspritzmenge, insbesondere für die Voreinspritzung, sind daher, abhängig von der Last, verschiedene, teilweise sehr kur- ze Einspritzdauern erforderlich.
Bei der Haupteinspritzung sind die Einspritzmengen hingegen last- bzw. druckabhängig. Bei geringer Last werden kleine Einspritzmengen benötigt, bei großer Last aber große Ein- spritzmengen bei großem Kraftstoffdruck. Diese Korrelation zwischen Kraftstoffmenge und Kraftstoffdruck ermöglicht die Verwendung längerer Ladezeiten für die Haupteinspritzung. Die Ladezeiten eines kapazitiven Stellgliedes haben innerhalb gewisser Grenzen, bis auf geringe Totzeiteffekte, die durch die Ansteuerurig kompensiert werden können, keinen Einfluß auf den für einen Verbrennungsprozeß relevanten Einspritzverlauf.
Ein weitergehendes Ausfuhrungsbeispiel sieht darüber hinaus vor, das Stellglied kennfeldabhangig, d.h., mit von Last oder Drehzahl abhangigen Ladezeiten oder Ladungsmengen zu laden. Mit steigender Last oder Drehzahl steigt auch der Kraftstoffdruck, bei Common-Rail-Einspritzung der Raildruck, an. Am unteren Ende des Last- oder Drehzahlbereichs - bei Leerlauf - ist auch der Raildruck gering, beispielsweise 200bar.
In diesem Bereich kann demnach die Offnungsdauer eines Kraftstoffeinspritzventils und damit die Lade- und Entladezeit auch für die Voreinspritzung langer sein als im mittleren und hohen Last- oder Drehzahϊbereich bei einem Raildruck von mehr als 800bar, um die gleiche Kraftstoffmenge einzuspritzen.
Für die Haupteinspritzung können im gesamten Last- oder Drehzahlbereich längere Ladezeiten benutzt werden. Durch Verringerung der Ladungsmenge, welche einen geringeren Hub des Stellgliedes und damit einen geringeren Offnungsquerschnitt des Einspritzventils bewirkt, kann die Offnungsdauer des Ein- spr tzventils und damit auch die Ladezeit des Stellgliedes weiter verlängert werden, was zur weiteren Verringerung der Gerauschemissionen beitragt.
Für geringe Gerauschemissionen empfiehlt sich also, die Ladezeiten so lang zu machen, daß im jeweiligen Last- oder Drehzahlbereich die gerade erforderliche Kraftstoff-Einspritzmenge sicher injiziert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils für die Abgabe wenigstens einer Kraftstoffvoreinspritzmenge und einer Kraftstoffhaupt- einspritzmenge in einen Zylinder einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Stellglied mit unterschiedlichen Ladezeiten (Tv, TH) für Vor- und Haupteinspritzung geladen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladezeiten (Tv, TH) für Vor- und Haupteinspritzung im ge- samten Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmasdchine jeweils konstant sind.
3. Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils für die Abgabe wenigstens einer Kraftstoffvoreinspritzmenge und einer Kraftstoffhaupt- einspritzmenge in einen Zylinder einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Stellglied für Vor- und Haupteinspritzung mit von Last oder Drehzahl der Brennkrafdtmaschine abhängigen Ladungsmengen oder Ladezeiten (Tv, TH) geladen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffvoreinspritzmenge im gesamten Last- oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine konstant ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladezeiten des Stellgliedes gleich den jeweiligen Ladezeiten (Tv, TH) sind.
PCT/DE2000/002215 1999-07-07 2000-07-06 Verfahren zum ansteuern eines kapazitiven stellgliedes eines kraftstoffeinspritzventils einer brennkraftmaschine WO2001004480A1 (de)

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10155390A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elementes
DE10249218A1 (de) * 2002-10-22 2004-05-19 Siemens Ag Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors eines Einpritzventils und Steuergerät
FR2947200B1 (fr) * 2009-06-25 2011-08-19 Prospection & Inventions Outil de pose d'elements de fixation a injecteur de combustible

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3935937A1 (de) * 1988-10-27 1990-05-03 Toyota Motor Co Ltd Vorrichtung zum ansteuern piezoelektrischer einspritzeinrichtungen zum durchfuehren einer haupt- und voreinspritzung in einem dieselmotor
JPH02286852A (ja) * 1989-04-28 1990-11-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH10227249A (ja) * 1997-02-14 1998-08-25 Toyota Motor Corp 燃料噴射装置
DE19733560A1 (de) * 1997-08-02 1999-02-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19632837A1 (de) * 1996-08-14 1998-02-19 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19636088C2 (de) * 1996-09-05 2003-02-06 Avl Verbrennungskraft Messtech Verfahren zur Steuerung der direkten Einspritzung von Kraftstoff
DE19644521A1 (de) * 1996-10-25 1998-04-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes
DE19714615A1 (de) * 1997-04-09 1998-10-15 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3935937A1 (de) * 1988-10-27 1990-05-03 Toyota Motor Co Ltd Vorrichtung zum ansteuern piezoelektrischer einspritzeinrichtungen zum durchfuehren einer haupt- und voreinspritzung in einem dieselmotor
JPH02286852A (ja) * 1989-04-28 1990-11-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH10227249A (ja) * 1997-02-14 1998-08-25 Toyota Motor Corp 燃料噴射装置
DE19733560A1 (de) * 1997-08-02 1999-02-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 057 (M - 1080) 12 February 1991 (1991-02-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 13 30 November 1998 (1998-11-30) *

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