WO2009074397A1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2009074397A1
WO2009074397A1 PCT/EP2008/064671 EP2008064671W WO2009074397A1 WO 2009074397 A1 WO2009074397 A1 WO 2009074397A1 EP 2008064671 W EP2008064671 W EP 2008064671W WO 2009074397 A1 WO2009074397 A1 WO 2009074397A1
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injection
injection period
max
value
upper limit
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PCT/EP2008/064671
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Inventor
Andreas Glaser
Axel Heinstein
Axel Storch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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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
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
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    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • F02D41/247—Behaviour for small quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • High-pressure injectors for internal combustion engines exhibit short injection times
  • this area as well as the entire area with short injection times is not used as this area, since the large variations and non-linearities in this area can lead to undesirable engine behavior such as poor emission values or combustion misfires.
  • a method for operating an internal combustion engine with at least one injection valve with an electrically actuated actuator wherein the injection valve has a discontinuous course of the relationship between the injection period and injection amount at least in a range of injection duration between a lower limit and an upper limit wherein an injection period is determined from a required fuel mass and wherein from the required fuel mass first a required injection period is determined and at a required injection period in the range between the lower limit and the upper limit an injection period with a value outside the range between the lower Limit and the upper limit is output.
  • the discontinuous area of the injection valve is removed from the usable operating area hidden. The areas outside the hidden area are used.
  • the metering range of the injector can be significantly increased, which extends its range of application. So z. B. for engines with homogeneous self-ignition, as in HCCI or CAI mode or in a double injection in the stratified operation smallest amounts can be realized.
  • an injection period with the value of the upper limit or alternatively with the value of the lower limit is preferably output.
  • values of subsequent injection such as when a pilot and a main injection follow each other and the pilot injection had to be shifted from the blanked area, may also be corrected to keep the total injection fuel quantity constant for the successive injections.
  • Bi a required injection period with a value in the range between the lower limit and the upper limit
  • the value of the two limits is given in a further preferred embodiment, which is closer to the required injection period.
  • the output value for the injection time period is closer to the required injection duration, so that the amount of fuel actually injected is also closer to the desired fuel quantity.
  • a change of the output between the two limits is preferably subject to a hysteresis.
  • a hysteresis means that a change, for example, from the lower limit to the upper limit, does not take place until a limit is exceeded
  • the value for the required injection quantity is higher than a value that must be fallen below in order to effect a change in the upper limit to the lower limit.
  • the upper and lower limits are preferably set either identical as common constants for all injectors of the internal combustion engine or set as a separate constant for each injector of the internal combustion engine.
  • the storage of these values as common constants can be done, for example, by measuring a large number of injectors in a series, thus finding a statistical mean for the upper and lower limits.
  • the storage of each individual constants per injection valve requires that they are each measured individually and the values are coded and stored accordingly and transferred, for example during assembly in a control unit.
  • the storage of common constants for all injectors is particularly easy to implement, the filing of individual constants for the injection valves requests a greater accuracy in the metering.
  • the constants are determined adaptively during operation of the internal combustion engine.
  • An adaptive determination of the constants which can be done for all injection valves together or even better for each injection valve as an independent constant, eliminates the need for a separate measurement of the constants, which would then have to be transmitted to a control unit during installation of the injection valves in an internal combustion engine. The measurement and assembly effort is thus shifted in an application of a control unit, wherein the adaptive determination of the constants, a tracking of the constants over the life of the injectors is possible.
  • the problem mentioned at the outset is also solved by a device, in particular control device or internal combustion engine, which is set up to carry out a method according to the invention.
  • the problem mentioned at the outset is also solved by a computer program with program code for carrying out all steps according to a method according to the invention, when the program is executed in a computer.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel injection system of a motor vehicle with a piezoelectric actuator having injection valve.
  • FIG. 2 shows a characteristic of the injection quantity over the injection period
  • FIG. 3 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a fuel injection system of a motor vehicle, which has a control unit 10 and an injection valve 11.
  • the injection valve 11 is either as shown here with a piezoelectric actuator 12 or an inductive actuator (housing-fixed coil and nozzle needle with armature) provided, which is controlled by the controller 10.
  • the injection valve 11 has a valve needle 13 which can sit on a valve seat 14 in the interior of the housing of the injection valve 11.
  • valve needle 13 If the valve needle 13 is lifted from the valve seat, then the injection valve 11 is opened and fuel is injected. This state is shown in FIG. If the valve needle 13 is seated on the valve seat 14, the injection valve 11 is closed. The transition from the closed to the open state is effected by means of the piezoelectric actuator 12. For this purpose, an electrical voltage is applied to the actuator 12, which causes a change in length of a piezoelectric stack, which in turn is utilized for opening or closing of the injection valve 11.
  • the injection valve 11 has a hydraulic coupler 15.
  • a coupler housing 16 is present within the injection valve 11, in which two pistons 17, 18 are guided. The piston 17 is connected to the actuator 12 and the piston 18 is connected to the valve needle 13.
  • a chamber 19 is arranged, which forms a piston / cylinder system for transmitting the force exerted by the actuator 12 force on the valve needle 13.
  • the coupler 15 is surrounded by pressurized fuel.
  • the volume of the chamber 19 is also filled with fuel.
  • the volume of the chamber 19 over a longer period of time to adapt to the respective existing length of the actuator 12. For short-term changes in the length of the actuator 12 remains
  • the guide gaps between the two pistons 17, 18 and the coupler housing 16 can form a valve which has different flow resistances or flow coefficients in different flow directions or depending on the position of the pistons 17, 18 relative to the coupler housing 16.
  • one or both pistons may have grooves of variable depth of the groove bottoms or the like to alter the effective area of flow between the pistons 17, 18 and the coupler housing 16.
  • the adjustment of the speed of movement of the pistons 17, 18 to each other is e.g. by the guide plays between the pistons 17, 18 and the coupler housing 16 or by a small throttle with directional flow coefficient.
  • the injection valve 11 is always in its closed state, independently of the operating point of the actuator 12, when the actuator 12 has a longer duration
  • Period remains unchanged at any point of its hysteresis curve.
  • An opening of the injection valve 11 is then carried out by a comparatively rapid shortening of the actuator 12 from this point of the hysteresis curve.
  • a closing of the injection valve 11 is achieved by the return of the actuator 12 in its present before the start of the injection operating point.
  • FIG. 2 shows a characteristic curve of the injection quantity rk_w over the injection period ti of a constant rail pressure injection valve.
  • the characteristic applies in principle to both piezoelectric and magnetic actuators.
  • the injection quantity rk_w increases as the injection period ti increases.
  • the injection period ti is the time between the start of the opening of the valve needle 13 to the closing of the valve needle 13. Above an upper limit ti_max of the injection period ti, there is a continuous relationship between the injection quantity rk_w and the injection period ti.
  • the range of the injection period ti between ti_min and ti_max is referred to as an unused area. According to the invention, it is now provided to hide the unused area between the injection periods ti_min and ti_max and to use the areas outside.
  • the linear region ti ⁇ ti_min is denoted by Rl in FIG. 2, the non-linear region between ti_min ⁇ ti ⁇ ti_max is denoted by the reference character NL, the linear region for ti> ti_max is denoted by the reference symbol L2.
  • the injection period ti is determined from a required fuel mass rk_w.
  • the required fuel mass rk_w is predefined, from which we determine a required injection duration ti_erf on the basis of existing boundary conditions such as rail pressure, cylinder counterpressure and so on.
  • the required injection time period is either unchanged or - in the prior art, for example, if this is in the non-linear range NL - corrected by a factor o- summands as issued e injection period ti_aus passed to an output stage for controlling the respective injection valve.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment of an inventive device
  • a required injection period ti erf is calculated from the requested calculated relative fuel mass rk_w.
  • the required injection period ti erf is the injection period ti, which is required for a continuous characteristic curve and the respective boundary conditions in order to inject the required fuel mass rk_w.
  • the boundary conditions include, in particular, the rail pressure and the backpressure in the cylinder.
  • the fuel pressure p_k in addition to the relative fuel mass rk_w, the fuel pressure p_k, one or more constants k_x, one or more correction factors kor_x, and optionally further values for determining the required Injection period ti erf evaluated.
  • step 101 The result of the function RKTI calculated in step 101 is the required injection period ti_erf output in step 102.
  • step 103 it is then checked whether the injection period ti_erf output in step 102 is greater than an upper limit tiaus_max_zx.
  • the upper limit tiaus_max_zx may be identical to the upper limit ti_max in FIG. 2, but may also be one
  • step 104 a branch is made in step 104, and the injection period ti out to be output is assigned to the value ti_erf for the injection period issued in step 102.
  • the lower limit tiaus_min_zx may be identical to the lower limit ti_min in FIG. 2, but may also be smaller by a safety margin. If the required injection time duration ti_erf is smaller than the lower limit tiaus_min_zx and thus lies in the linear range Ll according to FIG. 2, the process branches again to step 104. If the required injection period ti_erf in the test in step 107 is greater than the lower limit tiaus_min_zx, identified by the option J, the process branches in step 108 and the value of the upper limit tiaus_max_zx is assigned to the value to be output for the injection period ti out. This is followed by a branch in step 105 and then in step 106. In the method illustrated in FIG. 3, therefore, the required value for the injection period ti_erf is allocated to the value ti out to be transmitted to the output stage for the injection time period ti, if the required value
  • Value for the injection period ti erf in the linear regions Ll or L2 shown in FIG. 2 is located. If the required value for the injection period ti_erf is in the non-linear region NL according to FIG. 2, then the value of the upper limit tiaus_max_zx is output as the injection period ti out. After checking whether the required injection period ti_erf lies in the hidden range between tiaus_min_zx and ti_out_max_zx, the corresponding injection period ti out is output to further functions as well as the output stage. The method presented above can be refined in further embodiments.
  • the value of the .alpha. Can be set according to whether the required injection time ti_ev is closer to the lower limit tiaus_min_zx or closer to the upper limit tiaus_max_zx lower limit tiaus_min_zx or the value of the upper limit tiaus_max_zx.
  • a hysteresis can be built in, so that a constant jumping between the values of the lower limit tiaus_min_zx and the value of the upper limit tiaus_max_zx is avoided.
  • the prerequisite for the suppression of certain characteristics is knowledge of the location of the characteristic curve in these areas.
  • Various methods for determining the characteristic at least in sections can be used here.
  • Each injector produced is individually measured with respect to the lower limit tiaus_min_zx and the upper limit tiaus_max_zx.
  • the data of each individual injection valve are in its installation in an internal combustion engine in a control unit z. B. read via a coding and stored there accordingly.
  • An adaptation of the blanking can take place by measuring the non-linear region NL of the operation of an internal combustion engine for each individual injection valve. During adaptation, an additional method for the adaptation is necessary, which specifically evaluates the limits for the characteristic suppression of the cylinder.

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Einspritzventil (11) mit einem elektrisch angesteuerten Aktor (12), wobei das Einspritzventil (11) zumindest in einem Bereich einer Einspritzzeitdauer zwischen einer unteren Grenze (ti_min) und einer oberen Grenze (ti_max) einen nichtlinearen Verlauf der Beziehung zwischen Einspritzzeitdauer und Einspritzmenge aufweist, wobei aus einer erforderli- chen Kraftstoffmasse (rw_k) eine Einspritzzeitdauer (ti) ermittelt wird, wobei aus der erforderlichen Kraftstoffmasse (rw_k) eine erforderliche Einspritzzeitdauer (ti_erf) ermittelt wird und bei einer erforderliche Einspritzzeitdauer (ti_erf) im Bereich zwischen der unteren Grenze (ti_min) und der oberen Grenze (ti_max) eine Einspritzzeitdauer (ti_aus) mit einem Wert außerhalb des Bereiches zwischen der unteren Grenze (ti_min) und der oberen Grenze (ti_max) ausgegeben wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hochdruck- Einspritzventile für Brennkraftmaschinen weisen bei kurzen Einspritzzeiten
(< etwa 0,5 bis 0,7 Millisekunden) eine nicht lineare, unstetige Kennlinie auf. Nach dem Stand der Technik wird dieser Bereich sowie der gesamte Bereich mit kurzen Einspritzzeiten als dieser Bereich nicht genutzt, da die großen Streuungen und Nichtli- nearitäten in diesem Bereich zu unerwünschtem Motorverhalten wie schlechten Emis- sionswerten oder Verbrennungsaussetzern führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschi- ne mit mindestens einem Einspritzventil mit einem elektrisch angesteuerten Aktor, wobei das Einspritzventil zumindest in einem Bereich einer Einspritzzeitdauer zwischen einer unteren Grenze und einer oberen Grenze einen unstetigen Verlauf der Beziehung zwischen Einspritzzeitdauer und Einspritzmenge aufweist, wobei aus einer erforderlichen Kraftstoffmasse eine Einspritzzeitdauer ermittelt wird und wobei aus der er- forderlichen Kraftstoffmasse zunächst eine erforderliche Einspritzzeitdauer ermittelt wird und bei einer erforderliche Einspritzzeitdauer im Bereich zwischen der unteren Grenze und der oberen Grenze eine Einspritzzeitdauer mit einem Wert außerhalb des Bereiches zwischen der unteren Grenze und der oberen Grenze ausgegeben wird. Auf diese Weise wird der unstetige Bereich des Einspritzventils aus dem nutzbaren Be- triebsbereich ausgeblendet. Die Bereiche außerhalb des ausgeblendeten Bereiches werden genutzt. Der Zumessbereich des Injektors kann so deutlich vergrößert werden, was dessen Einsatzbereich erweitert. So können z. B. für Motoren mit homogener Selbstzündung, wie im HCCI oder CAI Modus oder bei einer Doppeleinspritzung im geschichteten Betrieb kleinste Mengen realisiert werden.
Bei einer erforderlichen Einspritzzeitdauer mit einem Wert im Bereich zwischen der unteren Grenze und der oberen Grenze wird bevorzugt eine Einspritzzeitdauer mit dem Wert der oberen Grenze oder alternativ mit dem Wert der unteren Grenze ausge- geben.
Die Verschiebung der erforderlichen Einspritzdauer auf einen Wert an der unteren bzw. oberen Grenze ist besonders einfach ohne großen Rechen- und Zeitaufwand möglich. Gegebenenfalls können Werte folgender Einspritzung, beispielsweise wenn eine Vor- und eine Haupteinspritzung aufeinander folgen und die Voreinspritzung aus dem ausgeblendeten Bereich verschoben werden musste, ebenso korrigiert werden, um die gesamte Einspritzkraftstoffmenge für die aufeinander folgenden Einspritzungen konstant zu halten.
Bi einer erforderlichen Einspritzzeitdauer mit einem Wert im Bereich zwischen der unteren Grenze und der oberen Grenze wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform derjenige Wert der beiden Grenzen ausgegeben, der näher an der erforderlichen Einspritzzeitdauer liegt. Der ausgegebene Wert für die Einspritzzeitdauer liegt durch diese Maßnahme näher an der erforderlichen Einspritzdauer, so dass auch die tat- sächlich eingespritzte Kraftstoffmenge näher an der gewünschten Kraftstoffmenge liegt.
Ein Wechsel der Ausgabe zwischen den beiden Grenzen unterliegt vorzugsweise einer Hysterese. Eine Hysterese bedeutet in diesem Fall, dass ein Wechsel beispiels- weise von der unteren Grenze auf die obere Grenze erst bei Überschreiten eines
Werts für die erforderliche Einspritzmenge erfolgt, der höher liegt als ein Wert, der unterschritten werden muss, um einen Wechsel in der oberen Grenze zur unteren Grenze zu bewirken. Die obere und untere Grenze sind vorzugsweise entweder als gemeinsame Konstanten für alle Einspritzventile der Brennkraftmaschine identisch festgelegt oder als eigene Konstante für jedes Einspritzventil der Brennkraftmaschine festgelegt. Die Ablage dieser Werte als gemeinsame Konstanten kann erfolgen, indem beispielsweise eine große Anzahl von Einspritzventilen einer Serie durchgemessen wird und so ein statistischer Mittelwert für die obere und untere Grenze gefunden wird. Die Ablage jeweils einzelner Konstanten pro Einspritzventil erfordert, dass diese jeweils einzeln durchgemessen werden und die Werte entsprechend kodiert und abgelegt werden und beispielsweise bei der Montage in ein Steuergerät übertragen werden. Die Ablage ge- meinsamer Konstanten für alle Einspritzventile ist besonders einfach zu realisieren, die Ablage jeweils einzelner Konstanten für die Einspritzventile erbittet eine größere Genauigkeit in der Zumessung.
Die Konstanten werden in einer weiteren bevorzugten Ausführung adaptiv im Betrieb der Brennkraftmaschine ermittelt. Eine adaptive Ermittlung der Konstanten, diese kann für alle Einspritzventile gemeinsam oder besser noch für jedes Einspritzventil als eigenständige Konstante erfolgen, erübrigt eine gesonderte Messung der Konstanten, die dann während des Einbaus der Einspritzventile in eine Brennkraftmaschine in ein Steuergerät übertragen werden müssten. Der Mess- und Montageaufwand wird also in eine Applikation eines Steuergeräts verlagert, wobei durch die adaptive Bestimmung der Konstanten ein Nachführen der Konstanten über die Lebensdauer der Einspritzventile möglich ist.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Vorrichtung, insbeson- dere Steuergerät oder Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem einen piezoelektrischen Aktor aufweisenden Einspritzventil;
Fig. 2 eine Kennlinie der Einspritzmenge über der Einspritzzeitdauer;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage eines Kraftfahrzeugs dargestellt, die ein Steuergerät 10 und ein Einspritzventil 11 aufweist. Das Einspritzventil 11 ist entweder wie hier dargestellt mit einem piezoelektrischen Aktor 12 oder einem induktiven Aktor (gehäusefeste Spule und Düsennadel mit Magnetanker) versehen, der von dem Steuergerät 10 angesteuert wird. Weiterhin weist das Einspritzventil 11 eine Ventilnadel 13 auf, die auf einem Ventilsitz 14 im Inneren des Gehäuses des Einspritzventils 11 aufsitzen kann.
Ist die Ventilnadel 13 von dem Ventilsitz abgehoben, so ist das Einspritzventil 11 geöffnet und es wird Kraftstoff eingespritzt. Dieser Zustand ist in der Figur 1 dargestellt. Sitzt die Ventilnadel 13 auf dem Ventilsitz 14 auf, so ist das Einspritzventil 11 geschlossen. Der Übergang von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand wird mit Hilfe des piezoelektrischen Aktors 12 bewirkt. Hierzu wird eine elektrische Spannung an den Aktor 12 angelegt, die eine Längenänderung eines Piezostapels hervorruft, die ihrerseits zum Öffnen bzw. Schließen des Einspritzventils 11 ausgenutzt wird. Das Einspritzventil 11 weist einen hydraulischen Koppler 15 auf. Zu diesem Zweck ist innerhalb des Einspritzventils 11 ein Kopplergehäuse 16 vorhanden, in dem zwei Kolben 17, 18 geführt sind. Der Kolben 17 ist mit dem Aktor 12 und der Kolben 18 ist mit der Ventilnadel 13 verbunden. Zwischen den beiden Kolben 17, 18 ist eine Kammer 19 angeordnet, die ein Kolben/Zylindersystem zur Übertragung der von dem Aktor 12 ausgeübten Kraft auf die Ventilnadel 13 bildet. Der Koppler 15 ist von unter Druck stehendem Kraftstoff umgeben. Das Volumen der Kammer 19 ist ebenfalls mit Kraftstoff gefüllt. Über die Führungsspalte zwischen den beiden Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 kann sich das Volumen der Kammer 19 über einen längeren Zeitraum hinweg an die jeweils vorhandene Länge des Aktors 12 anpassen. Bei kurzzeitigen Änderungen der Länge des Aktors 12 bleibt das
Volumen der Kammer 19 und damit deren Länge jedoch nahezu unverändert und die Änderung der Länge des Aktors 12 wird auf die Ventilnadel 13 übertragen. Die Führungsspalte zwischen den beiden Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 können ein Ventil bilden, das in unterschiedlichen Strömungsrichtungen oder abhängig von der Stellung der Kolben 17, 18 zum Kopplergehäuse 16 unterschiedliche Strömungswiderstände bzw. Durchflussbeiwerte aufweist. Beispielsweise kann einer oder beide Kolben Nute mit veränderlicher Tiefe der Nutböden oder dergleichen aufweisen, um die wirksame durchströmbare Fläche zwischen den Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 zu verändern. Die Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit der Kolben 17, 18 zueinander erfolgt z.B. durch die Führungsspiele zwischen den Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 oder durch eine Kleine Drossel mit richtungsabhängigem Durchflussbeiwert.
Das Einspritzventil 11 befindet sich unabhängig vom Arbeitspunkt des Aktors 12 im- mer dann in seinem geschlossenen Zustand, wenn der Aktor 12 über einen längeren
Zeitraum hinweg unverändert an einem beliebigen Punkt seiner Hysteresekurve verbleibt. Ein Öffnen des Einspritzventils 11 erfolgt dann durch eine vergleichsweise schnelle Verkürzung des Aktors 12 aus diesem Punkt der Hysteresekurve heraus. Ein Schließen des Einspritzventils 11 wird durch die Rückkehr des Aktors 12 in seinen vor Beginn der Einspritzung vorliegenden Arbeitspunkt erreicht.
Fig. 2 zeigt eine Kennlinie der Einspritzmenge rk_w über der Einspritzzeitdauer ti eines Einspritzventils für einen konstanten Raildruck. Die Kennlinie gilt vom Prinzip her sowohl für piezoelektrische als auch magnetische Aktoren. Prinzipiell nimmt die Ein- spritzmenge rk_w bei einer Erhöhung der Einspritzzeitdauer ti zu. Die Einspritzzeitdauer ti ist die Zeit zwischen dem Beginn des Öffnens der Ventilnadel 13 bis zum Schließen der Ventilnadel 13. Oberhalb einer oberen Grenze ti_max der Einspritzzeitdauer ti besteht ein stetiger Zusammenhang zwischen der Einspritzmenge rk_w und der Einspritzzeitdauer ti. Bei einer Einspritzzeitdauer ti kleiner dem Wert ti_max schließt sich zunächst ein unstetiger und nichtlinearer Bereich an, woraufhin unterhalb einer unteren Grenze ti_min der Einspritzzeitdauer ti wiederum ein stetiger Bereich der Beziehung zwischen der Einspritzmenge rk_w und der Einspritzzeitdauer ti beginnt. In den Bereichen 0 < ti< ti_min ist die Beziehung zwischen Einspritzmenge rk_w und Ein- spritzzeitdauer ti also linear, ebenso gilt dies für einen Bereich ti_max < ti_aus. In einem Bereich ti_min < ti< ti_max besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Einspritzmenge rk_w und der Einspritzzeitdauer ti_aus. Der Bereich der Einspritzzeitdauer ti zwischen ti_min und ti_max wird als ungenutzter Bereich bezeichnet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, den ungenutzten Bereich zwischen den Einspritz- Zeitdauern ti_min und ti_max auszublenden und die Bereiche außerhalb zu nutzen.
Der lineare Bereich ti< ti_min ist in Fig. 2 mit Rl bezeichnet, der nicht lineare Bereich zwischen ti_min < ti< ti_max ist mit dem Bezugszeichen NL versehen, der lineare Bereich für ti > ti_max ist mit dem Bezugszeichen L2 bezeichnet.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Einspritzzeitdauer ti aus einer erforderlichen Kraftstoffmasse rk_w ermittelt. Vorgegeben ist also die erforderliche Kraftstoffmasse rk_w, aus der anhand bestehender Randbedingungen wie Raildruck, Zylindergegendruck und so weiter eine erforderliche Einspritzzeitdauer ti_erf bestimmt wir. Die erforderliche Einspritzzeitdauer wird entweder unverändert oder -im Stand der Technik beispielsweise wenn diese in dem nichtlinearen Bereich NL liegt- um einen Faktor o- der Summanden korrigiert als ausgegeben e Einspritzzeitdauer ti_aus an eine Endstufe zur Ansteuerung des jeweiligen Einspritzventils übergeben.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Betrieb einer Brennkraftmaschine. In dem Block RKTI wird aus der angeforderten berechneten relativen Kraftstoff masse rk_w eine erforderliche Einspritzzeitdauer ti erf berechnet. Die erforderliche Einspritzzeitdauer ti erf ist die Einspritzzeitdauer ti, die bei einer stetigen Kennlinie und den jeweiligen Randbedingungen er- forderlich ist, um die geforderte Kraftstoffmasse rk_w einzuspritzen. Zu den Randbedingungen gehören insbesondere der Raildruck und der Gegendruck im Zylinder. In einem Block RKTI wird in Schritt 101 neben der relativen Kraftstoff masse rk_w der Kraftstoffdruck p_k, eine oder mehrere Konstanten k_x, einer oder mehrere Korrekturfaktoren kor_x sowie gegebenenfalls weitere Werte zur Bestimmung der erforderlichen Einspritzzeitdauer ti erf ausgewertet. Ergebnis der in Schritt 101 berechneten Funktion RKTI ist die in Schritt 102 ausgegebene erforderliche Einspritzzeitdauer ti_erf. In Schritt 103 wird nun geprüft, ob die in Schritt 102 ausgegebene Einspritzzeitdauer ti_erf größer als eine obere Grenze tiaus_max_zx ist. Die obere Grenze tiaus_max_zx kann identisch mit der oberen Grenze ti_max in Fig. 2 sein, kann aber auch um einen
Sicherheitsabstand größer sein. Ist dies der Fall, durch die Option J gekennzeichnet, wird in Schritt 104 verzweigt und es wird der auszugebenden Einspritzzeitdauer ti out der in Schritt 102 ausgegebene Wert ti_erf für die Einspritzzeitdauer zugewiesen. In dem darin anschließenden Schritt 105 liegt die Einspritzzeitdauer ti = ti out fest, die in Schritt 106 an die Endstufen zur Ansteuerung des Einspritzventils übergeben wird. Ergab die Überprüfung in Schritt 103, dass die erforderliche Einspritzzeitdauer ti erf nicht größer als die obere Grenze tiaus_max_zx ist, in Schritt 103 durch die Option N gekennzeichnet, so wird in dem sich anschließenden Schritt 107 geprüft, ob die erforderliche Einspritzzeitdauer ti erf größer als die untere Grenze tiaus_min_zx ist. Die untere Grenze tiaus_min_zx kann identisch mit der unteren Grenze ti_min in Fig. 2 sein, kann aber auch um einen Sicherheitsabstand kleiner sein. Ist die erforderliche Einspritzzeitdauer ti_erf kleiner als die untere Grenze tiaus_min_zx und liegt damit in dem linearen Bereich Ll gemäß Fig. 2, so wird wiederum in Schritt 104 verzweigt. Ist die erforderliche Einspritzzeitdauer ti_erf bei der Prüfung in Schritt 107 größer als die untere Grenze tiaus_min_zx, durch die Option J gekennzeichnet, so wird in Schritt 108 verzweigt und es wird der Wert der oberen Grenze tiaus_max_zx dem auszugebenden Wert für die Einspritzzeitdauer ti out zugewiesen. Darauf wird in Schritt 105 und danach in Schritt 106 verzweigt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren wird also dem an die Endstufe zu übergebende Wert ti out für die Einspritzzeitdauer ti der er- forderliche Wert für die Einspritzzeitdauer ti_erf zugewiesen, wenn der erforderliche
Wert für die Einspritzzeitdauer ti erf in den linearen Bereichen Ll oder L2 gemäß Fig. 2 liegt. Liegt der erforderliche Wert für die Einspritzzeitdauer ti_erf in dem nicht linearen Bereich NL gemäß Fig. 2, so wird der Wert der oberen Grenze tiaus_max_zx als Einspritzzeitdauer ti out ausgegeben. Nach der Prüfung, ob die erforderliche Ein- spritzzeitdauer ti_erf in dem ausgeblendeten Bereich zwischen tiaus_min_zx und ti_aus_max_zx liegt, wird die entsprechende Einspritzzeitdauer ti out an weitere Funktionen sowie die Endstufe ausgegeben. Das zuvor dargestellte Verfahren kann in weiteren Ausführungsbeispielen verfeinert werden. In dem Fall, indem die erforderliche Einspritzzeitdauer ti_erf in dem ausgeblendeten Bereich zwischen tiaus_min_zx und tiaus_max_zx liegt, kann je nachdem, ob die erforderliche Einspritz- Zeitdauer ti erf näher an der unteren Grenze tiaus_min_zx oder näher an der oberen Grenze tiaus_max_zx liegt, entsprechend der Wert der unteren Grenze tiaus_min_zx oder der Wert der oberen Grenze tiaus_max_zx ausgegeben werden.
Ebenso kann eine Hysterese eingebaut werden, so dass ein ständiges Springen zwi- sehen den Werten der unteren Grenze tiaus_min_zx und dem Wert der oberen Grenze tiaus_max_zx vermieden wird.
Voraussetzung zu einer Ausblendung bestimmter Kennlinienbereich ist die Kenntnis, an welcher Stelle der Kennlinie sich diese Bereiche befinden. Hier können verschie- dene Verfahren zur zumindest bereichsweisen Ermittlung der Kennlinie zum Einsatz kommen.
1. Es kann durch eine Messung einer Vielzahl von Einspritzventilen eine für eine gesamte Serie gültige untere Grenze tiaus_min_zx und eine obere Grenze ti- aus_max_zx ermittelt werden. Diese Werte sind damit für alle Einspritzventile und über deren gesamte Lebensdauer vorgegeben und können fest in einem Steuergerät abgelegt werden.
2. Jedes produzierte Einspritzventil wird einzeln vermessen bezüglich der unte- ren Grenze tiaus_min_zx und der oberen Grenze tiaus_max_zx. Die Daten jedes individuellen Einspritzventils werden bei dessen Einbau in einer Brennkraftmaschine in ein Steuergerät z. B. über eine Kodierung eingelesen und dort entsprechend abgelegt.
3. Es kann eine Adaption der Ausblendung erfolgen, indem der nicht lineare Bereich NL des Betriebs einer Brennkraftmaschine für jedes einzelne Einspritzventil vermessen wird. Bei der Adaption ist ein zusätzliches Verfahren für die Adaption notwendig, welches die Grenzen für die Kennlinienausblendung des Zylinders spezifisch auswertet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Einspritzventil (11) mit einem elektrisch angesteuerten Aktor (12), wobei das Einspritzventil (11) zumindest in einem Bereich einer Einspritzzeitdauer zwischen einer unteren Grenze (ti_min) und einer oberen Grenze (ti_max) einen nichtlinearen Verlauf der
Beziehung zwischen Einspritzzeitdauer und Einspritzmenge aufweist, wobei aus einer erforderlichen Kraftstoffmasse (rw_k) eine Einspritzzeitdauer (ti) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der erforderlichen Kraftstoffmasse (rw_k) eine erforderliche Einspritzzeitdauer (ti_erf) ermittelt wird und bei einer erforderli- che Einspritzzeitdauer (ti erf) im Bereich zwischen der unteren Grenze (ti_min) und der oberen Grenze (ti_max) eine Einspritzzeitdauer (ti_aus) mit einem Wert außerhalb des Bereiches zwischen der unteren Grenze (ti_min) und der oberen Grenze (ti_max) ausgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erforderlichen Einspritzzeitdauer (ti_erf) mit einem Wert im Bereich zwischen der unteren Grenze (ti_min) und der oberen Grenze (ti_max) eine Einspritzzeitdauer (ti_aus) mit dem Wert der oberen Grenze (ti_max) ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erforderlichen Einspritzzeitdauer (ti erf) mit einem Wert im Bereich zwischen der unteren Grenze (ti_min) und der oberen Grenze (ti_max) eine Einspritzzeitdauer mit dem Wert der unteren Grenze (ti_min) ausgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erforderlichen Einspritzzeitdauer (ti_erf) mit einem Wert im Bereich zwischen der unteren Grenze (ti_min) und der oberen Grenze (ti_max) derjenige Wert der beiden Grenzen ausgegeben wird, der näher an der erforderlichen Einspritzzeitdauer liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel der Ausgabe zwischen den beiden Grenzen einer Hysterese unterliegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und untere Grenze als gemeinsame Konstanten für alle Einspritzventile der Brennkraftmaschine festgelegt sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und untere Grenze jeweils als eigene Konstante für jedes Einspritzventil der Brennkraftmaschine festgelegt sind.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstanten adaptiv im Betrieb der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
9. Vorrichtung, insbesondere Steuergerät oder Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
10. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010063009A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Continental Automotive Gmbh Charakterisierung einer Bewegung eines Kraftstoffinjektors mittels Erfassung und Auswertung einer magnetischen Hysteresekurve

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8364380B2 (en) 2009-08-13 2013-01-29 GM Global Technology Operations LLC Method and system for fuel injection control to reduce variation
US8755988B2 (en) * 2010-02-17 2014-06-17 GM Global Technology Operations LLC Method for metering a fuel mass using a controllable fuel injector
US10697384B2 (en) 2015-05-29 2020-06-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device and control method for engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH025737A (ja) * 1988-06-24 1990-01-10 Aisan Ind Co Ltd 電子制御燃料噴射装置のパルス通電制御方法
US5499608A (en) * 1995-06-19 1996-03-19 Caterpillar Inc. Method of staged activation for electronically actuated fuel injectors
JPH1018892A (ja) * 1996-07-03 1998-01-20 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの燃料噴射制御装置
EP1691067A2 (de) * 2005-02-14 2006-08-16 Hitachi, Ltd. Elektromagnetischer Aktor, Kraftstoffeinspritzventil und Verfahren zum Betreiben eines solchen
DE102006009920A1 (de) * 2006-03-03 2007-09-06 Robert Bosch Gmbh Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte der Einspritzmenge einer Brennkraftmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH025737A (ja) * 1988-06-24 1990-01-10 Aisan Ind Co Ltd 電子制御燃料噴射装置のパルス通電制御方法
US5499608A (en) * 1995-06-19 1996-03-19 Caterpillar Inc. Method of staged activation for electronically actuated fuel injectors
JPH1018892A (ja) * 1996-07-03 1998-01-20 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの燃料噴射制御装置
EP1691067A2 (de) * 2005-02-14 2006-08-16 Hitachi, Ltd. Elektromagnetischer Aktor, Kraftstoffeinspritzventil und Verfahren zum Betreiben eines solchen
DE102006009920A1 (de) * 2006-03-03 2007-09-06 Robert Bosch Gmbh Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte der Einspritzmenge einer Brennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010063009A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Continental Automotive Gmbh Charakterisierung einer Bewegung eines Kraftstoffinjektors mittels Erfassung und Auswertung einer magnetischen Hysteresekurve
DE102010063009B4 (de) * 2010-12-14 2020-10-08 Vitesco Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Bewegung eines Kraftstoffinjektors mittels Erfassung und Auswertung einer magnetischen Hysteresekurve

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