WO2012113796A1 - Verfahren zur überwachung des zustandes eines piezoinjektors eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for monitoring the state of a Piezoin ector, as it is used in connection with the fuel injection ⁇ in motor vehicles.
- Such a Piezoin ector has a piezoelectric actuator, which converts an electrical drive signal into a mechanical lifting movement. By this lifting movement, a nozzle needle is controlled with which the fuel flow through the injection holes of a nozzle unit can be more or less released to inject a desired, dependent on the electrical drive signal amount of fuel in a suitable manner in a cylinder of the motor vehicle.
- a piezoelectric actuator has the property that it emits an electrical signal during a mechanical pressure load, so that it can also be used as a sensor for detecting the present pressure in the piezoelectric injector.
- Fuel quantity is injected into the respective cylinder, and the nozzle needle is in its mechanical stop position.
- the injection performance of an internal combustion engine is fundamentally ⁇ additionally set so that valid legal regulations in terms of emissions and fuel consumption are observed. Compliance with these legal requirements is currently ensured using other sensors, including, for example, cylinder pressure sensors and / or knock sensors.
- the object of the invention is to provide an improved method for monitoring the state of a piezo injector of a fuel injection system.
- This object is achieved by a method for monitoring the state of a piezoelectric actuator and a piezoelectric injector having this Piezoinj ector of a fuel ⁇ fuel injection system of an internal combustion engine, in which the Piezoinj ector in a partial lift and a Vollhub plante is operable, in Operahub plante the course an electrical parameter is detected over time, the maximum value of the course is determined, a constant Parameter value is determined, which is set after the presence of the maximum value, the time period between the presence of the maximum value and the achievement of the constant parameter value is determined, the difference between the maximum value and the constant parameter value is determined and based on the ermit ⁇ tete time duration and the determined Difference conclusions about the state of the Piezoin be drawn.
- a method according to the invention can be used in particular in connection with self-igniting internal combustion engines, which are equipped with a piezo common rail injection system.
- the method according to the invention is particularly advantageous for a continuous monitoring during a partial lift injection in all applications of this partial lift injection.
- the process is designed in the sense of a passive observer and not tied to particular work ⁇ or ambient conditions. Consequently, it is not necessary to wait until suitable operating conditions are met and it is not necessary to request a special operating mode of the internal combustion engine in order to be able to carry out the claimed method.
- Figure 1 is a sketch for explaining the structure of a
- Piezoin ektors in which a method according to the invention can be used
- Figure 2 is a diagram illustrating the course of the voltage applied to the piezoelectric actuator voltage over time.
- the present invention relates to a monitoring of the condition or the proper functioning of a piezoelectrically driven Kraftstoffin ector, in particular an injector, wherein the nozzle needle is driven directly by the piezoelectric element and the needle stroke is position-controlled.
- FIG. 1 shows a sketch to explain the structure of a piezo injector, in which a method according to the invention can be used.
- the illustrated Piezoinj ector has a provided with a tube spring piezoelectric actuator 1, a pin 2, a lever housing 3, a bell 4, a lever 5, an intermediate disc 6, a nozzle needle spring 7, a nozzle needle 8 and a nozzle body 9.
- the piezoactuator 1 consists of a multiplicity of individual thin layers which expand when a voltage is applied, ie. H. they translate an applied one
- m 1 it is a Piezoinj ector, in which the nozzle needle 8 is driven directly by the piezoelectric actuator 1.
- the piezoelectric actuator 1 via the pin 2, the bell 4 and the lever 5, which are stiff, positively guided coupling elements, directly connected to the nozzle needle 8.
- This direct connection of the nozzle needle with the piezoelectric actuator is a retroactive force input from the needle movement on the
- Piezo actuator allows, which is recognizable in the capacity curve. Each force entry into the piezoelectric actuator manifests itself in a change in the measured capacitance.
- the nozzle body 9 expands depending on the temperature.
- the purpose of the nozzle needle spring 7 is to hold the nozzle needle 8 in its seat. Said expansion of the nozzle body 9 in the direction of its longitudinal axis, the so-called nozzle elongation, influences the maximum needle stroke. Also, the ruling in the rail not shown rail pressure causes elongation of the nozzle body and a compression of the nozzle needle.
- the axial compressive force of the piezoelectric actuator 1 is transmitted to the nozzle needle 8.
- the nozzle needle is lifted from its seat as soon as the leverage is greater than the sum of the spring force and the hydraulic force and the elasticity of the nozzle body 9 no longer ensures a lagging of the needle seat with the nozzle needle.
- the needle stop hits the washer. It builds up a contact force, which acts back on the piezoelectric actuator 1.
- the piezoactuator 1 acts via rigid coupling elements 2, 4, 5 directly on the nozzle needle 8 and vice versa. As a result, a detection of the force effects on the nozzle needle 8 by measuring the electrical voltage at the piezoelectric actuator 1 is possible.
- a piezoactuator has the property of remaining in an extent achieved by electrical charging at least as long as it is necessary for the current injection process.
- FIG. 2 shows a diagram for illustrating the profile of the voltage U applied to the piezoactuator as a function of the time t in such a partial lifting operation.
- the time t is plotted along the abscissa and the voltage U is plotted along the ordinate.
- the voltage U applied to the piezoactuator has a significant course as a function of the released passage cross-section, which is proportional to the needle stroke, and of the fuel pressure. This is characterized in that at the beginning of Sectioneinspritzung a maximum is formed and takes place temporally after this maximum, a drop to a further constant voltage level.
- the calculated energy or the calculated capacity can alternatively ektorschreib to this ge ⁇ measured In are used as parameters. From FIG.
- duration D between the presence of the maximum value and the achievement of the self-adjusting constant voltage value as well as the difference A between the maximum value and the subsequently established voltage value can be determined.
- This area F, which is described by the duration D and the voltage difference A, is a measure of the injection rate achieved by the needle stroke.
- the absolute voltage level of the constant curve correlates with the total travel of the piezoactuator up to the achieved injection, i. H. with the sum of the idle stroke and the nozzle elongation.
- repeated detection of the relevant measurement parameter takes place as a ⁇ peated detection of the applied voltage to the piezoelectric actuator.
- a fast analog-to-digital converter is used, by means of which, for example, a series of 40 voltage values is determined at a time interval of 5 ⁇ .
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines einen piezoelektrischen Aktor und eine von diesem bewegbare Düsennadel aufweisenden Piezoinjektors des Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors. Der Piezoinjektor ist in einem Teilhubbetrieb und einem Vollhubbetrieb betreibbar. Im Teilhubbetrieb wird der Verlauf eines elektrischen Parameters über der Zeit erfasst, der Maximalwert des Verlaufes ermittelt, ein konstanter Parameterwert ermittelt, der sich nach dem Vorliegen des Maximalwertes einstellt, die Zeitdauer zwischen dem Vorliegen des Maximalwertes und dem Erreichen des konstanten Parameterwertes ermittelt, die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem konstanten Parameterwert ermittelt und anhand der ermittelten Zeitdauer und der ermittelten Differenz Rückschlüsse auf den Zustand des Piezoinjektors gezogen.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines Piezoin ektors eines Kraftstoffeinspritzsystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines Piezoin ektors , wie er im Zusammenhang mit der Kraft¬ stoffeinspritzung bei Kraftfahrzeugen verwendet wird.
Ein derartiger Piezoin ektor weist einen piezoelektrischen Aktor auf, der ein elektrisches Ansteuersignal in eine mechanische Hubbewegung umsetzt. Durch diese Hubbewegung wird eine Düsennadel gesteuert, mit welcher der Kraftstofffluss durch die Spritzlöcher einer Düseneinheit mehr oder weniger weit freigegeben werden kann, um eine gewünschte, vom elektrischen Ansteuersignal abhängige Kraftstoffmenge in geeigneter Art und Weise in einen Zylinder des Kraftfahrzeugs einspritzen zu können.
Ein piezoelektrischer Aktor hat die Eigenschaft, dass er bei einer mechanischen Druckbelastung ein elektrisches Signal abgibt, so dass er auch als Sensor für die Erfassung des vorliegenden Druckes im Piezoinj ektor verwendet werden kann. Durch eine derartige Erfassung des aktuellen Druckes bzw. einer Druckänderung und der daraus resultierenden Kraftwirkungen auf das Piezoelement können Rückschlüsse auf die Hubbewegung der Düsennadel gezogen werden.
Es ist des Weiteren bereits bekannt, einen einen Piezoaktor und eine von diesem bewegbare Düsennadel aufweisenden Piezoinj ektor zu unterschiedlichen Zeiten in einem Teilhubbetrieb und in einem Vollhubbetrieb zu betreiben. Dabei wird der Piezoaktor von einer Spannungs-, Strom- und Ladungsquelle mit einer Ladungsmenge beaufschlagt, die einen von der momentanen Einspritzverlaufs- anforderung abhängigen Spannungswert aufweist und den Piezoaktor ausdehnt, um die Düsennadel in jeweils erforderlicher Weise zu bewegen. Im Teilhubbetrieb ist nur ein Teil des möglichen Durchfluss-Querschnitts freigegeben, so dass der Durchfluss gedrosselt ist und nur eine vergleichsweise kleine Kraft-
stoffmenge in den jeweiligen Zylinder eingespritzt wird, und die Düsennadel wird nicht bis an ihre mechanische Anschlagposition bewegt. Im Vollhubbetrieb ist der maximal mögliche Durch¬ fluß-Querschnitt vollständig geöffnet, so dass die Drosselung vollständig aufgehoben ist und eine vergleichsweise große
Kraftstoffmenge in den jeweiligen Zylinder eingespritzt wird, und die Düsennadel befindet sich ihrer mechanischen Anschlagposition.
Aus der WO 2009/010374 AI sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung eines elektrischen Steuersignals für einen Einspritzimpuls bekannt. Mit Hilfe des Kurvenverlaufs des elekt¬ rischen Steuersignals wird die Einspritzrate des Kraftstoff¬ injektors in Abhängigkeit vom Raildruck, vom Hubweg und/oder der Öffnungsdauer des Kraftstoffinj ektors geregelt. Dabei ist für wenigstens eine einzuspritzende Teilmenge der Verlauf des elektrischen Steuersignals bezüglich wenigstens einer Impuls¬ flanke und/oder einer Amplitude frei formbar. Diese Formung des Einspritzimpulses wird derart vorgenommen, dass die vorgegebene einzuspritzende Kraftstoffmenge unabhängig vom Verlauf des elektrischen Steuersignals konstant gehalten wird. Durch die eingespritzte Teilmenge erreicht die eingespritzte Kraft¬ stoffmenge ein Zwischenniveau, welches für eine vorgegebene Haltezeit gehalten wird. Andere bekannte Einspritzsysteme für Brennkraftmaschinen, insbesondere solche mit einem piezoelektrischen Antrieb, ver¬ wenden Verfahren zum Verbessern des Einspritzverhaltens, bei denen im Rahmen der Herstellung oder der Endprüfung der Injektoren im Werk Referenzmessungen durchgeführt werden und mittels dieser Referenzmessungen erhaltene Korrekturwerte spezimenbezogen mit dem jeweiligen Injektor ausgeliefert werden. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der DE 102 15 610 AI und der DE 10 2004 053 266 AI bekannt. Beim Einbau des Injektors in eine Brennkraftmaschine werden die genannten Korrekturwerte dem Motorsteuergerät übermittelt. Hieraus ergibt sich insbesondere im Hinblick auf derzeitige Abgasgesetzgebungsvorgaben die Notwendigkeit, eine Eindeutigkeit
der Zusammengehörigkeit zwischen einem jeweiligen Injektor und jeweils zugehörigen Korrekturwerten darzustellen. Des Weiteren erfordert das Erstellen einer Korrekturwertmatrix und das Übermitteln der Werte in das Steuergerät eine Vornahme mehrerer Arbeitsschritte, welche mit einem nicht vernachlässigbaren Zeitaufwand verbunden sind.
Das Einspritzverhalten einer Brennkraftmaschine ist grund¬ sätzlich so einzustellen, dass geltende gesetzliche Vorschriften im Hinblick auf Abgasemissionen und Kraftstoffverbrauch eingehalten werden. Die Einhaltung dieser gesetzlichen Vorschriften wird derzeit unter Verwendung von weiteren Sensoren, zu denen beispielsweise Zylinderdrucksensoren und/oder Klopfsensoren gehören, gewährleistet.
In der DE 10 2010 040 253.2 ist ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines einen piezoelektrischen Aktor und eine von diesem bewegbare Düsennadel aufweisenden Piezoinj ektors eines Kraft¬ stoffeinspritzsystems beschrieben, bei welchem der Piezoinj ektor in einem Teilhubbetrieb und einem Vollhubbetrieb betreibbar ist. Bei diesem Verfahren erfolgt eine Erfassung elektrischer
Messwerte des Piezoinj ektors im Teilhubbetrieb, ein Vergleich der erfassten elektrischen Messwerte mit zugehörigen Vergleichswerten und ein Ziehen von Rückschlüssen aus dem Vergleichsergebnis auf den Zustand des Piezoinj ektors .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Überwachung des Zustands eines Piezoinj ektors eines Kraftstoffeinspritzsystems anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Überwachung des Zustands eines einen piezoelektrischen Aktor und eine von diesem bewegbare Düsennadel aufweisenden Piezoinj ektors eines Kraft¬ stoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors gelöst, bei welchem der Piezoinj ektor in einem Teilhubbetrieb und einem Vollhubbetrieb betreibbar ist, wobei im Teilhubbetrieb der Verlauf eines elektrischen Parameters über der Zeit erfasst wird, der Maximalwert des Verlaufes ermittelt wird, ein konstanter
Parameterwert ermittelt wird, der sich nach dem Vorliegen des Maximalwertes einstellt, die Zeitdauer zwischen dem Vorliegen des Maximalwertes und dem Erreichen des konstanten Parameterwertes ermittelt wird, die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem konstanten Parameterwert ermittelt wird und anhand der ermit¬ telten Zeitdauer und der ermittelten Differenz Rückschlüsse auf den Zustand des Piezoin ektors gezogen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass im Falle einer Verwendung des beanspruchten Verfahrens zur Überwachung des Zustands eines Piezoin ektors neue Informationen gewonnen werden, die den Zustand des Einspritzsystems hinreichend beschreiben, um gesetzlichen Vorschriften genüge zu tun.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung kann insbesondere im Zusammenhang mit selbstzündenden Verbrennungsmotoren verwendet werden, die mit einem Piezo-Common-Rail-Einspritzsystem ausgestattet sind. Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zu einer kontinuierlichen Überwachung während einer Teilhubeinspritzung in allen Anwendungsfällen dieser Teilhubeinspritzung. Das Verfahren ist im Sinne eines passiven Beobachters ausgelegt und nicht an besondere Arbeits¬ oder Umgebungsbedingungen gebunden. Es muss folglich nicht abgewartet werden, bis geeignete Betriebsbedingungen vorliegen und es ist auch nicht notwendig, eine besondere Betriebsart des Verbrennungsmotors anzufordern, um das beanspruchte Verfahren durchführen zu können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigt
Figur 1 eine Skizze zur Erläuterung des Aufbaus eines
Piezoin ektors , bei welchem ein Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden kann, und
Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der am Piezoaktor anliegenden elektrischen Spannung über der Zeit .
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachung des Zustands bzw. der ordnungsgemäßen Funktion eines piezoelektrisch angetriebenen Kraftstoffin ektors, insbesondere eines Injektors, bei welchem die Düsennadel durch das Piezoelement direkt angetrieben wird und der Nadelhub positionsgeregelt wird.
Die Figur 1 zeigt eine Skizze zur Erläuterung des Aufbaus eines Piezoinj ektors , bei welchem ein Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Der dargestellte Piezoinj ektor weist einen mit einer Rohrfeder versehenen Piezoaktor 1, einen Pin 2, ein Hebelgehäuse 3, eine Glocke 4, einen Hebel 5, eine Zwischenscheibe 6, eine Düsennadelfeder 7, eine Düsennadel 8 und einen Düsenkörper 9 auf.
Der Piezoaktor 1 besteht aus einer Vielzahl einzelner dünner Schichten, die sich bei einem Anliegen einer elektrischen Spannung ausdehnen, d. h. sie übersetzen eine angelegte
elektrische Spannung in mechanische Arbeit bzw. Energie. Um¬ gekehrt rufen mechanische Beeinflussungen des Piezoaktors elektrische Signale hervor, die gemessen werden können. Die erreichbare Ausdehnung eines Piezoaktors ist abhängig von Pa¬ rametern, zu denen seine nominelle Länge, die Anzahl seiner Schichten, die Güte der erfolgten Polarisierung und das Verhältnis seiner aktiven Fläche zu seiner Gesamtfläche gehören. Ist ein Piezoaktor aufgeladen, dann verharrt er für die Dauer der jeweiligen Einspritzung in seiner erreichten Ausdehnung.
Bei dem m der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Piezoinj ektor, bei dem die Düsennadel 8 durch den Piezoaktor 1 direkt angetrieben wird. Zu diesem Zweck ist der Piezoaktor 1 über den Pin 2, die Glocke 4 und den Hebel 5, bei denen es sich um steife, formschlüssig geführte Koppelelemente handelt, unmittelbar mit der Düsennadel 8 verbunden. Durch diese unmittelbare Verbindung der Düsennadel mit dem Piezoaktor wird ein
rückwirkender Krafteintrag von der Nadelbewegung auf den
Piezoaktor ermöglicht, der im Kapazitätsverlauf erkennbar ist. Jeder Krafteintrag in den Piezoaktor äußert sich in einer Änderung der gemessenen Kapazität.
Der Düsenkörper 9 dehnt sich temperaturabhängig aus. Der Zweck der Düsennadelfeder 7 besteht darin, die Düsennadel 8 in ihrem Sitz zu halten. Die genannte Ausdehnung des Düsenkörpers 9 in Richtung seiner Längsachse, die sogenannte Düsenlängung, beeinflusst den maximalen Nadelhub. Auch der im nicht gezeichneten Rail herrschende Raildruck bewirkt eine Längung des Düsenkörpers und eine Stauchung der Düsennadel.
Bei einem Nadelöffnungsvorgang erfolgt zunächst ein Aufladen des Piezoaktors 1 durch ein Bestromen desselben. Nach einem Uberwinden des Leerhubes wird die Ausdehnung des Piezoaktors 1 über den Pin 2 auf die Glocke 4 übertragen, wobei der Pin 2 im Hebelgehäuse 3 geführt wird. Die Glocke 4 drückt beidseits symmetrisch auf den Hebel 5, der ein Hebelpaar bildet. Diese Hebel rollen auf der Zwischenscheibe 6 nach Art einer Wippe. Der jeweilige An¬ griffspunkt der beiden Hebel liegt in einer Einkerbung der Düsennadel 8.
Durch die vorstehend beschriebene Mechanik wird die axiale Druckkraft des Piezoaktors 1 auf die Düsennadel 8 übertragen. Die Düsennadel wird aus ihrem Sitz gehoben, sobald die Hebelkraft größer ist als die Summe aus der Federkraft und der hydraulischen Kraft und die Elastizität des Düsenkörpers 9 nicht mehr für ein Nacheilen des Nadelsitzes mit der Düsennadel sorgt.
Nach einem definierten Weg von beispielsweise 100 um, der bei einem Druck von 200 MPa zurückgelegt wird, trifft der Nadelanschlag auf die Zwischenscheibe. Es baut sich eine Kontaktkraft auf, die auf den Piezoaktor 1 zurückwirkt.
Mit derartigen Piezoaktoren 1 ist es möglich, die Düsennadel 8 nur teilweise aus ihrem Sitz zu heben und im sogenannten Teilhub zu halten. Der freigegebene Durchflussquerschnitt zwischen der
Düsennadel und dem Düsenkörper ist dabei kleiner als die Summe der Querschnitte aller Düsenlöcher.
Wie vorstehend erläutert wurde, wirkt bei dem in der Figur 1 gezeigten Piezoin ektor der Piezoaktor 1 über steife Koppelelemente 2, 4, 5 direkt auf die Düsennadel 8 und umgekehrt. Dadurch ist eine Erfassung der Kraftwirkungen auf die Düsennadel 8 durch eine Messung der elektrischen Spannung am Piezoaktor 1 möglich. Ein Piezoaktor hat die Eigenschaft, in einer durch elektrische Aufladung erreichten Ausdehnung zumindest solange zu verharren, wie es für den gegenwärtigen Einspritzvorgang notwendig ist.
Des Weiteren wurde oben ausgeführt, dass es bei einem direkt angetriebenen Piezoin ektor möglich ist, diesen in einem
Teilhubbetrieb zu betreiben, in welchem die Düsennadel nur einen Teil des maximal möglichen Weges aus dem Nadelsitz gehoben wird und dort verharrt.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der am Piezoaktor anliegenden Spannung U in Abhängigkeit von der Zeit t in einem derartigen Teilhubbetrieb. Dabei ist längs der Abszisse die Zeit t und längs der Ordinate die Spannung U aufgetragen . Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass die am Piezoaktor anliegende Spannung U abhängig vom freigegebenen Durchlassquerschnitt, der proportional zum Nadelhub ist, und vom Kraftstoffdruck einen signifikanten Verlauf hat. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Teilhubeinspritzung ein Maximum ausgebildet ist und zeitlich nach diesem Maximum ein Abfall auf ein im Weiteren konstantes Spannungsniveau erfolgt. Alternativ zu dieser ge¬ messenen In ektorspannung kann als Parameter auch die berechnete Energie oder die berechnete Kapazität herangezogen werden. Aus der Figur 2 ist des Weiteren ersichtlich, dass aus dem dort gezeigten Verlauf der elektrischen Spannung über der Zeit der Maximalwert dieses Verlaufes, der sich nach dem Vorliegen des Maximalwertes einstellende konstante Spannungswert, die Zeit-
dauer D zwischen dem Vorliegen des Maximalwertes und dem Erreichen des sich einstellenden konstanten Spannungswertes sowie die Differenz A zwischen dem Maximalwert und dem sich danach einstellenden Spannungswert ermittelt werden können. Dabei be¬ schreiben die genannte Zeitdauer D und die genannte Differenz A eine Fläche F, die in der Figur 2 angedeutet ist. Diese Fläche F, die durch die Zeitdauer D und die Spannungsdifferenz A beschrieben wird, ist ein Maß für die durch den Nadelhub erzielte Ein- spritzrate .
Das absolute Spannungsniveau des konstanten Verlaufes korreliert mit dem Gesamtweg des Piezoaktors bis zur erzielten Einspritzung, d. h. mit der Summe aus dem Leerhub und der erfolgten Düsenlängung .
Bei der Erfindung erfolgt während der gesamten Dauer einer Teilhubeinspritzung eine wiederholte Erfassung des jeweiligen Messparameters, beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine wie¬ derholte Erfassung der am Piezoaktor anliegenden Spannung. Zu diesem Zweck wird ein schneller Analog-Digital-Wandler verwendet, mittels welchem beispielsweise eine Serie von 40 Spannungswerten in einem zeitlichen Abstand von 5 με ermittelt wird.
Die oben genannten charakteristischen Kenngrößen für die Flächen F, d. h. die Zeitdauer D zwischen dem Vorliegen des Maximalwertes und dem Erreichen des sich danach einstellenden konstanten Spannungswertes und die Differenz A zwischen dem Maximalwert und dem sich danach einstellenden Spannungswert, werden in einem Speicher abgelegt und statistisch ausgewertet. Aus
PrüfStandsmessungen und vorangegangenen Messungen am zu überprüfenden Piezoin ektor werden Erwartungswerte gebildet und es erfolgen Stellwert- und Gradientenvergleiche, um Rückschlüsse auf den Zustand des jeweiligen Piezoinj ektors zu ziehen.
Des Weiteren werden vorzugsweise bei der Beurteilung des Zustands des Piezoinj ektors auch Daten des aktuellen Motorzustands be¬ rücksichtigt. Zu diesen Daten gehören die momentane Drehmo¬ mentanforderung, die Motordrehzahl, die Kühlwassertemperatur und der Verlauf der Abgastemperatur. Des Weiteren werden vorzugsweise
die Werte der Tankfüllstandsanzeige vom aktuellen und voran¬ gegangenem Fahrzyklus miteinander verglichen. Dabei ist auch zu beachten, dass im Falle einer Betankung des Fahrzeugs mit Kraftstoffen deutlich unterschiedlicher Kraftstoffqualität ein Sprung im erhaltenen Messsignalverlauf auftreten kann. Ein derartiger Sprung muss bei der Auswertung der Messergebnisse ausgeblendet werden, um nicht in unerwünschter Weise einen Eintrag in ein Fehlerregister herbeizuführen. Aus den genannten charakteristischen Kenngrößen für die Fläche F, d. h. der Dauer D zwischen dem Vorliegen des Maximalwertes und dem Erreichen des sich danach einstellenden konstanten Spannungswertes, und der Differenz A zwischen dem Maximalwert und dem sich danach einstellenden konstanten Spannungswert, können zumindest Aussagen dahingehend getroffen werden, ob überhaupt Kraftstoff in den Brennraum des Verbrennungsmotors eingespritzt wurde und ob die Eindringungsrate im beabsichtigten Bereich war oder deutlich zu klein oder deutlich zu groß war. Diese Aussagen reichen für eine Funktionsüberwachung im Sinne der derzeit gültigen Vorschriften aus.
Werden - wie oben ausgeführt wurde - auch den momentanen Motorbetrieb beschreibende Parameter, insbesondere die momentane Drehmomentanforderung und die momentane Last, berücksichtigt und auch weitere Messgrößen wie der Raildruck und die Abgastemperatur in die Beurteilung des Zustands des Piezoin ektors einbezogen, dann lässt sich in vorteilhafter Weise auch eine Aussage über die Ursache des über den Leerhub hinausgehenden Piezoweges treffen, beispielsweise die Aussage, dass die Ursache im herrschenden Raildruck liegt oder dass die Ursache auf eine thermischen Ausdehnung des Düsenkörpers zurückzuführen ist.
Claims
1. Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines einen piezoelektrischen Aktor und eine von diesem bewegbare Düsennadel aufweisenden Piezoinj ektors des Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors, bei welchem der Piezoin ektor in einem Teilhubbetrieb und einem Vollhubbetrieb betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- im Teilhubbetrieb der Verlauf eines elektrischen Parameters über der Zeit erfasst wird,
- der Maximalwert des Verlaufes ermittelt wird,
- ein konstanter Parameterwert ermittelt wird, der sich nach dem Vorliegen des Maximalwertes einstellt,
- die Zeitdauer zwischen dem Vorliegen des Maximalwertes und dem Erreichen des konstanten Parameterwertes ermittelt wird,
- die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem konstanten Parameterwert ermittelt wird und
- anhand der ermittelten Zeitdauer und der ermittelten Differenz Rückschlüsse auf den Zustand des Piezoin ektors gezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der ermittelten Zeitdauer und der ermittelten Differenz Rückschlüsse gezogen werden, ob Kraftstoff in den Brennraum des Verbrennungsmotors eingebracht wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der ermittelten Zeitdauer und der ermittelten Differenz Rückschlüsse darauf gezogen werden, ob die Einbringungsrate des Kraftstoffs in den Brennraum in einem gewünschten Bereich oder außerhalb des gewünschten Bereiches liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur gekennzeichnet, dass zur Beurteilung des Zustands des
Piezoinj ektors weitere Parameter des Verbrennungsmotors her angezogen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu den weiteren Parametern Informationen über die aktuelle Drehmomentanforderung und/oder die aktuelle Last gehören.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu den weiteren Parametern Informationen über den Raildruck, die Abgastemperatur, die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die Kühlwassertemperatur und die Kraftstoffqualität gehören.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass mittels der genannten Parameter Rückschlüsse auf die Ursachen des über den Leerhub hinausgehenden Piezoweges gezogen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Ursache für den über den Leerhub hinausgehenden Piezoweg der
Raildruck ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Ursache für den über den Leerhub hinausgehenden Piezoweg die thermische Ausdehnung der Düsennadel ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Parameter die am
Piezoin ektor anliegende elektrische Spannung, die Energie oder die Kapazität ist.
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