WO2013156206A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftstoffinjektors - Google Patents

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WO2013156206A1
WO2013156206A1 PCT/EP2013/054900 EP2013054900W WO2013156206A1 WO 2013156206 A1 WO2013156206 A1 WO 2013156206A1 EP 2013054900 W EP2013054900 W EP 2013054900W WO 2013156206 A1 WO2013156206 A1 WO 2013156206A1
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pressure
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fuel
injection
injector
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PCT/EP2013/054900
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Holger Rapp
Wolfgang Stoecklein
Bernd Berghaenel
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2200/247—Pressure sensors

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel injector with at least one injection opening controlled by an injector needle and with one having a high-pressure side and a low-pressure side of the fuel injector
  • a closing pressure in which the Injektornadel is shut off in a closing position closing the injection port and an opening pressure is adjustable, wherein the Injektornadel merges into an opening releasing the injection port, and wherein by means of a Sensors pressure changes when opening and / or closing the Injektornadel be determined.
  • a sensor described in this document is arranged in the region of an electromagnet arrangement of the fuel injector and interacts with a guide rod of an armature of an electromagnet arrangement.
  • the armature is designed so that this with a closing body connected to a control chamber flow channel, which opens into a low-pressure fuel injector controlled. In a closed position of the closing body of the control chamber is shut off from the low pressure side of the fuel injector and in an open position of the closing body of the control chamber is connected to the low pressure side.
  • the timing of closing an injector needle is determined, which is controlled by the pressure prevailing in the control chamber.
  • the invention is based on the object, a method for operating a
  • Fuel injector indicate that with little effort a precise
  • the sensor which is preferably a force and / or pressure sensor
  • a dynamic pressure in the fuel! is detected.
  • this dynamic pressure can be determined in a general embodiment at any point of the fuel injector, but preferably the dynamic pressure in the control chamber of the fuel! Njektors is determined.
  • Electromagnet assembly can be used, wherein the force and / or pressure sensor with a guide rod of an armature, which is part of the solenoid assembly cooperates.
  • the armature has a closing body which controls a flow channel for fuel from a control chamber. The control room is still over one
  • Fuel! detected which is used for a precise control of the injection quantity of the fuel injector.
  • the dynamic pressure of interest is detected in a time range that is outside of the pressure detection for determining the end of injection, so that no adverse interference occurs.
  • Pressure fluctuations occur, for example, in the control chamber, so that the pressure fluctuations can be absorbed by the existing force and / or pressure sensor without changing the corresponding system. These determined pressure fluctuations can in any way to control the of the
  • Fuel! injector to be injected into a combustion chamber of an internal combustion engine Injection be used.
  • the injected quantity is corrected on the basis of a determined pressure fluctuation in a subsequent injection.
  • an average value of the fuel pressure is determined from the pressure fluctuations, and this mean value enables an accurate determination of the
  • the frequency and the temporal allocation of the pressure fluctuations is determined. With the thus obtained frequency and the temporal allocation, a precise injection quantity control can be realized.
  • the time allocation is determined, for example, based on a camshaft position of the fuel injection system. This is a precise temporal assignment to represent an accurate
  • This period duration and the relative pressure amplitude can be determined by means of an algorithm from the measured voltage signal.
  • the period duration and the pressure amplitude can then be used directly to control a subsequent injection. It should be noted that, in particular in a common rail injection system, pressure oscillations occur between the high-pressure accumulator and the fuel injector of the common-rail system. For the first injection, the pressure oscillation between the
  • the quantity accuracy of the injection is subject to fluctuations. These fluctuations are dependent on many parameters, such as temperature and injection quantity, and can be measured precisely with the method according to the invention, without the need for the Determining elaborate maps that are stored in a control unit, must be evaluated.
  • the advantage lies in a significantly lower effort for the determination of the pressure fluctuations and it can be higher
  • volume accuracies of the injections can be achieved because the data for the
  • Measurement of the injections can be adjusted by the measurements made. In principle, this results in a transition from a mere control of the injection to a control.
  • Figure 1 is a partial axial section of an inventive
  • a high-pressure chamber 2 and a low-pressure chamber 3 are arranged within an injector body 1.
  • Low-pressure chamber 3 are separated from each other by a valve piece 4.
  • the high pressure chamber 2 communicates via an inlet channel 5 with a high pressure fuel source, not shown, normally a
  • High-pressure accumulator of a common rail injection system is. Of the Low-pressure chamber 3 is connected via a return line 21 to a fuel tank of the common rail injection system.
  • the high-pressure chamber 2 is further connected via at least one injection opening, not shown, with a combustion chamber of an internal combustion engine, also not shown.
  • the usually several injection openings are controlled in a known manner by an injector needle 6.
  • Injektornadel 6 only the injection open end, which is designed as a plunger, is shown.
  • the plunger of the injector needle 6 is
  • the control chamber 7 communicates via an inlet channel with a feed throttle 8 used with the high-pressure chamber 2 and a preferably throttled drain passage 9 with the low-pressure chamber 3, the drain passage 9 by means of a
  • Control valve assembly 10 is controlled. When the drain channel 9 is shut off by means of the control valve assembly 9, and the Injektornadel 6 itself
  • the control valve assembly 10 has a sleeve-shaped closing body 1 1, which is stretched by a formed as a helical compression spring closing spring 12 against a concentric to the outlet port of the drain channel 9 seat.
  • the seat is designed as a plane surface on which the sleeve-shaped closing body 11 is seated with an annular edge. In principle, however, a differently shaped seat may be provided.
  • the sleeve-shaped closing body 11 is axially displaceably guided on a to the longitudinal axis 100 of the injector body 1 equiaxial guide rod 13, wherein the annular gap between the inner periphery of the closing body 1 1 and the Outer circumference of the guide rod 13 is designed as a virtually leak-free throttle gap or sealing gap.
  • a pressure chamber 14 formed within the closing body 11 which communicates via the outlet channel 9 with the control chamber 7 and, accordingly, the same fluid pressure as the control chamber
  • the closing body 11 is part of an armature 15 of an electromagnet arrangement 16, which is provided as an actuator for actuating the control valve arrangement 10.
  • Electromagnet assembly 16 has, in a known manner, a magnetic coil 17 which concentric within a guide rod 13
  • Electromagnet assembly having an annular outer pole 18 and an annular inner pole 19 is arranged. If the magnetic coil 17 is energized, the armature 15 is magnetically attracted by the outer pole 18 and the inner pole 19, so that the closing body 1 1 lifted against the force of the closing spring 12 from its seat and the control valve assembly 10 is opened.
  • Control chamber 7 are the same fluid pressures. Immediately before
  • Injektornadel 6 occurs because of the now no longer moving Injektornadel 6 to a steep increase in the pressure in the control chamber. 7
  • the pressure in the control chamber is detected by a force and / or pressure sensor 20, which is arranged in the region above the electromagnet arrangement 16 and is in direct contact with the guide rod 13.
  • the guide rod 13 is adjacent with its opposite end directly to the pressure chamber 14, which in turn is connected via the outlet channel 9 with the control chamber 7 in connection.
  • the force prevailing in the control chamber 7 pressure can be detected easily by the force and / or pressure sensor 20 and, for example, a connected to the force and / or pressure sensor 20 evaluation circuit, which is preferably integrated into the control of the internal combustion engine, forwarded.
  • the Guide rod 13 has a double function in this embodiment by this one hand, the sleeve-shaped closing body 1 1 and the armature 15 axially, and on the other hand serves as a force transmission member between the pressure chamber 14 and the thus communicating control chamber 7 and the force and / or pressure sensor 20. Furthermore, it is advantageous that the force and / or pressure sensor 20 in the low pressure region of the fuel! Njektors, in the illustrated embodiment, close to the mouth of a low-pressure chamber 3 with a non-pressurized fuel tank connecting
  • the force and / or pressure sensor 20 may expediently be formed as a piezoelectric element, on which a voltage of the guide rod 13 dependent electrical voltage can be tapped. Since the force and / or pressure sensor 20 is acted upon only by the low-pressure fuel, resulting in terms of
  • Insulation materials are sufficiently resistant to low pressure fuels.
  • an electromagnet arrangement 16 is provided as the actuator
  • fuel injectors with other actuators can also be provided.
  • piezoelectric actuators are conceivable that change their length as a function of an applied electrical voltage.
  • the pressure and / or force sensor 20 can utilize any force or pressure-dependent physical effects. Especially is one
  • piezoresistive elements that exploit the so-called piezoresistive effect, which consists in the fact that many materials change their specific electrical resistance under the action of compressive and / or tensile forces, can also be built in.
  • An example of such an element is a silicon element.
  • a measured electrical voltage signal 22 which is a pressure wave used to determine the closing time of the injector needle 6, is initially shown over a time axis reproduces.
  • the voltage signal is initially superimposed on the left side of the diagram by control signals 28. Thereafter, the voltage signal 22 reaches its maximum value and then stops.
  • a deviation 23 in the form of a peak of the voltage signal 22 can be seen, which at the time of closing the
  • Closing time determination can be evaluated electrically. Thereafter, the voltage signal 22 decreases approximately in the manner of an E-function, wherein the decay process is disturbed by a non-uniformity 24 in the form of a survey i o.
  • This survey 24 are caused by pressure waves of the fuel in the control chamber 7 and the pressure chamber 14 ago, as described between the
  • the pressure waves are shown in the diagram of FIG. 2 next to the voltage signal 22 determined by the force and / or pressure sensor as an independent pressure signal 27.
  • the pressure waves of the pressure signal 27 have clear wave troughs 25 and wave peaks 26, which cause the irregularity 24 in the voltage signal 22.
  • the pressure waves 27 are determined by a suitable algorithm and serve as the basis for the control of a subsequent injection.
  • the following injection is corrected so that the injection quantity is in a predetermined relationship to the previous injection.
  • the voltage signal 22 is likewise shown in FIG. 3 - here alone and in a different resolution. Clearly recognizable is the deviation 23, from which the closing time of the injector needle 6 is determined and the irregularity 24, from which the pressure waves in the fuel can be determined algorithmically.

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit zumindest einer von einer Injektornadel 6 gesteuerten Einspritzöffnung und mit einem mit einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite des Kraftstoffinjektors kommunizierenden Steuerraum 7 für die Injektornadel 6, wobei in dem Steuerraum 7 mittels einer Steuerventilanordnung ein Schließdruck, bei dem die Injektornadel 6 in eine die Einspritzöffnung absperrende Schließlage gestellt ist, und ein Öffnungsdruck einstellbar ist, bei dem die Injektornadel 6 in eine die Einspritzöffnung freigebende Offenstellung übergeht, und wobei mittels eines Kraft- und/oder Drucksensors 20 Druckänderungen beim Öffnung und/oder Schließen der Injektornadel 6 ermittelt werden. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors angegeben, das mit geringem Aufwand eine präzise Einspritzmengensteuerung des Kraftstoffinjektors ermöglicht. Erreicht wird dies dadurch, dass mittels des Kraft- und/oder Drucksensors 20 ein dynamischer Druck in dem Kraftstoffinjektor erfasst wird und daraus Druckschwankungen in dem Kraftstoff ermittelt werden und diese Druckschwankungen zur Korrektur der Einspritzmengensteuerung herangezogen werden.

Description

Beschreibung
Titel: Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit zumindest einer von einer Injektornadel gesteuerten Einspritzöffnung und mit einem mit einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite des Kraftstoffinjektors
kommunizierenden Steuerraum für die Injektornadel, wobei in den Steuerraum mittels einer Steuerventilanordnung ein Schließdruck, bei dem die Injektornadel in eine die Einspritzöffnung absperrende Schließlage bestellt ist und ein Öffnungsdruck einstellbar ist, bei dem die Injektornadel in eine die Einspritzöffnung freigebende Offenlage übergeht, und wobei mittels eines Sensors Druckänderungen beim Öffnen und oder Schließen der Injektornadel ermittelt werden.
Stand der Technik
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2010 000 827 A1 bekannt. Ein in diesem Dokument beschriebener Sensor ist im Bereich einer Elektromagnetanordnung des Kraftstoffinjektors angeordnet und wirkt mit einer Führungsstange eines Ankers einer Elektromagnetanordnung zusammen. Der Anker ist so ausgebildet, dass dieser mit einem Schließkörper einen mit einem Steuerraum verbundenen Ablaufkanal, der in einen Niederdruckbereich Kraftstoffinjektors einmündet, beherrscht. In einer geschlossenen Stellung des Schließkörpers ist der Steuerraum von der Niederdruckseite des Kraftstoffinjektors abgesperrt und in einer geöffneten Position des Schließkörpers ist der Steuerraum mit der Niederdruckseite verbunden. Mit dem Sensor wird der Zeitpunkt des Schließens einer Injektornadel bestimmt, die durch den in dem Steuerraum herrschenden Druck angesteuert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffinjektors anzugeben, dass mit geringem Aufwand eine präzise
Einspritzmengensteuerung des Kraftstoffinjektors ermöglicht. Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mittels des Sensors, der bevorzugt ein Kraft- und/oder Drucksensors ist, ein dynamischer Druck in dem Kraftstoff! njektor erfasst wird. Dabei kann dieser dynamische Druck in einer allgemeinen Ausführung an beliebiger Stelle des Kraftstoffinjektors ermittelt werden, wobei aber bevorzugt der dynamische Druck in dem Steuerraum des Kraftstoff! njektors ermittelt wird. Dazu kann die bekannte Anordnung des Kraft- und/oder Drucksensors im Bereich der
Elektromagnetanordnung verwendet werden, wobei der Kraft- und/oder Drucksensor mit einer Führungsstange eines Ankers, der Bestandteil der Elektromagnetanordnung ist, zusammenwirkt. Der Anker weist einen Schließkörper auf, der einen Ablaufkanal für Kraftstoff aus einem Steuerraum beherrscht. Der Steuerraum ist weiterhin über einen
Zulaufkanal mit eingesetzter Zulaufdrossel mit einem Hochdruckkanal der
Hochdruckseite des Kraftstoff! njektors verbunden. Wird der Anker und der
Schließkörper zur Absperrung des Ablaufkanals auf dessen Mündung hin bewegt, steigt der Kraftstoff druck in dem Steuerraum an und eine mit dem Steuerraum direkt kommunizierende Injektornadel wird in eine zumindest eine Einspritzöffnung verschließende Sperrstellung bewegt. Neben einer Druckerfassung zur Bestimmung des Einspritzendes wird von dem Kraft- und/oder Drucksensor, der im Übrigen bevorzugt ein piezoelektrischer Sensor ist, ein dynamischer Druck in dem
Kraftstoff! njektor erfasst, der zu einer präzisen Steuerung der Einspritzmenge des Kraftstoffinjektors herangezogen wird. Der interessierende dynamische Druck wird in einem Zeitbereich erfasst, der außerhalb der Druckerfassung zur Bestimmung des Einspritzendes liegt, so dass keine nachteilige gegenseitige Beeinflussung auftritt.
In Weiterbildung der Erfindung wird der dynamische Druck zur Ermittlung von
Druckschwankungen des Kraftstoffdrucks in den Kraftstoff! njektor ausgewertet. Diese
Druckschwankungen treten beispielsweise in dem Steuerraum auf, so dass ohne eine Änderung des entsprechenden Systems von dem vorhandenen Kraft- und/oder Drucksensor die Druckschwankungen aufgenommen werden können. Diese ermittelten Druckschwankungen können in beliebiger weise zur Steuerung der von dem
Kraftstoff! njektor in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzenden Einspritzmenge herangezogen werden. Bevorzugt wird anhand einer ermittelten Druckschwankung bei einer Folgeeinspritzung die Einspritzmenge korrigiert. Dabei wird aus den Druckschwankungen beispielsweise ein Mittelwert des Kraftstoffdrucks ermittelt und dieser Mittelwert ermöglicht eine genaue Bestimmung der
Folgeeinspritzung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Frequenz und die zeitliche Zuordnung der Druckschwankungen ermittelt. Mit der so gewonnenen Frequenz und der zeitlichen Zuordnung lässt sich eine präzise Einspritzmengensteuerung realisieren.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die zeitliche Zuordnung beispielsweise bezogen auf eine Nockenwellenstellung des Kraftstoffeinspritzsystems ermittelt. Damit ist eine präzise zeitliche Zuordnung zur Darstellung einer genauen
Einspritzmengensteuerung realisiert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird aus der Ermittlung der Offenlage und der Schließlage der Injektornadel eine Periodendauer zwischen zwei Einspritzungen ebenso wie der relative Druckunterschied zwischen aufeinander folgenden
Einspritzungen ermittelt. Diese Periodendauer und die relative Druckamplitude können mittels eines Algorithmuses aus dem gemessenen Spannungssignal ermittelt werden.
Die Periodendauer und die Druckamplitude können dann direkt zur Steuerung einer Folgeeinspritzung herangezogen werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass es insbesondere bei einem Common-Rail Einspritzsystem zu Druckschwingungen zwischen dem Hochdruckspeicher und dem Kraftstoffinjektor des Common-Rail Systems kommt. Für die erste Einspritzung ist die Druckschwingung zwischen dem
Druckspeicher und dem Kraftstoffinjektor so gut wie abgeklungen, und es wird der Druck in dem Hochdruckspeicher gemessen und der Kraftstoff! njektor entsprechend angesteuert. Die Mengenzumessung des einzuspritzenden Kraftstoffs ist gut. Für die folgende Einspritzung ist allerdings der Druck in dem Kraftstoff! njektor mit
Druckschwingungen überlagert, so dass der Druck, der für die Zumessung
verantwortlich, abhängig davon ist, ob die Einspritzung auf einem Druckwellenberg oder einem Druckwellental beginnt. Somit ist die Mengengenauigkeit der Einspritzung Schwankungen unterworfen. Diese Schwankungen sind von vielen Parametern, beispielsweise Temperatur und Einspritzmenge, abhängig und können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren präzise gemessen werden, ohne das für die Bestimmung aufwendige Kennfelder, die in einer Steuereinheit abgelegt sind, ausgewertet werden müssen. Der Vorteil liegt in einem deutlich geringeren Aufwand für die Bestimmung der Druckschwankungen und es können höhere
Mengengenauigkeiten der Einspritzungen erreicht werden, da die Daten für die
Bemessung der Einspritzungen durch die vorgenommenen Messungen abgeglichen werden. Prinzipiell erfolgt dadurch ein Übergang von einer bloßen Steuerung der Einspritzung zu einer Regelung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verfahrensschritte der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 einen ausschnittsweisen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen
Kraftstoffinjektors,
Figur 2 ein Diagramm mit zwei Messsignalen, die einerseits für eine
Schließzeitpunktbestimmung auszuwertende Druckwellen, sowie anderseits Druckwellen nach einer Einspritzung sind, und
Figur 3 ein Diagramm mit Messsignalen der Druckwellen nach der Einspritzung
ähnlich zu der Darstellung Figur 2.
Ausführungsform der Erfindung
Ausweislich der Figur 1 ist innerhalb eines Injektorkörpers 1 ein Hochdruckraum 2 sowie ein Niederdruckraum 3 angeordnet. Der Hochdruckraum 2 und der
Niederdruckraum 3 sind voneinander durch ein Ventilstück 4 getrennt.
Der Hochdruckraum 2 kommuniziert über einen Zulaufkanal 5 mit einer nicht dargestellten Hochdruckquelle für Kraftstoff, die normalerweise ein
Hochdruckspeicher eines Common Rail Einspritzsystems ist. Der Niederdruckraum 3 ist über eine Rücklaufleitung 21 mit einem Kraftstofftank des Common Rail Einspritzsystems verbunden.
Der Hochdruckraum 2 ist weiterhin über zumindest eine nicht dargestellte Einspritzöffnung mit einem Brennraum einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbindbar. Die normalerweise mehreren Einspritzöffnungen werden in bekannter Weise von einer Injektornadel 6 gesteuert. Von dieser Injektornadel 6 ist nur das einspritzöffnungsferne Ende, welches als Plunger ausgebildet ist, dargestellt. Der Plunger der Injektornadel 6 ist
verdrängerwirksam in einem in dem Ventilstück 4 angeordneten Steuerraum 7 angeordnet beziehungsweise wirkt mit diesem zusammen. Der Steuerraum 7 kommuniziert über einen Zulaufkanal mit einer eingesetzten Zulaufdrossel 8 mit dem Hochdruckraum 2 und über einen vorzugsweise gedrosselten Ablaufkanal 9 mit dem Niederdruckraum 3, wobei der Ablaufkanal 9 mittels einer
Steuerventilanordnung 10 gesteuert wird. Wenn der Ablaufkanal 9 mittels der Steuerventilanordnung 9 abgesperrt ist, und die Injektornadel 6 sich
dementsprechend in ihrer die Einspritzöffnungen verschließenden Schließlage befindet, stellt sich in dem Steuerraum 7 der gleiche Hochdruck wie in dem Hochdruckraum 2 ein. Wird der Ablaufkanal 9 mittels der Steuerventilanordnung geöffnet, stellt sich im Steuerraum 7 ein gegenüber dem Hochdruck im
Hochdruckraum 2 verminderter Druck ein, und die Injektornadel 6 verschiebt sich in Richtung zu dem Steuerraum 7, so dass eine Offenlage eingestellt wird, in der der Kraftstoff durch die nun zugänglichen Einspritzöffnungen in den
zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Die Steuerventilanordnung 10 weist einen hülsenförmigen Schließkörper 1 1 auf, der von einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Schließfeder 12 gegen einen zur Auslassmündung des Ablaufkanals 9 konzentrischen Sitz gespannt wird. In dem Ausführungsbeispiel ist der Sitz als Planfläche ausgebildet, auf dem der hülsenförmige Schließkörper 11 mit einer Ringkante aufsitzt. Grundsätzlich kann jedoch auch ein anders geformter Sitz vorgesehen sein.
Der hülsenförmige Schließkörper 11 ist auf einer zur Längsachse 100 des Injektorkörpers 1 gleichachsigen Führungsstange 13 axial verschiebbar geführt, wobei der Ringspalt zwischen dem Innenumfang des Schließkörpers 1 1 und dem Außenumfang der Führungsstange 13 als nahezu leckagefreier Drosselspalt beziehungsweise Dichtspalt ausgebildet ist. Wenn der Schließkörper 1 1 die dargestellte Schließlager einnimmt, wird ein innerhalb des Schließkörpers 11 gebildeter Druckraum 14, der über den Ablaufkanal 9 mit dem Steuerraum 7 kommuniziert und dementsprechend den gleichen Fluiddruck wie der Steuerraum
7 aufweist, gegenüber dem Niederdruckraum 3 abgesperrt. Der Schließkörper 11 ist Bestandteil eines Ankers 15 einer Elektromagnetanordnung 16, die als Aktor zur Betätigung der Steuerventilanordnung 10 vorgesehen ist. Diese
Elektromagnetanordnung 16 weist in bekannter Weise eine Magnetspule 17 auf, die innerhalb einer zur Führungsstange 13 konzentrischen
Elektromagnetanordnung mit einem ringförmigen Außenpol 18 und einem ringförmigen Innenpol 19 angeordnet ist. Wird die Magnetspule 17 bestromt, wird der Anker 15 von dem Außenpol 18 und dem Innenpol 19 magnetisch angezogen, so dass der Schließkörper 1 1 gegen die Kraft der Schließfeder 12 von seinem Sitz abgehoben und die Steuerventilordnung 10 geöffnet wird.
Während der geschlossenen Phase der Steuerventilanordnung 10 ist die Injektornadel 6 geschlossen, und in dem Druckraum 14 sowie in dem
Steuerraum 7 liegen gleiche Fluiddrucke vor. Unmittelbar vor dem
Schließzeitpunkt der Injektornadel 6 sinkt der Druck in dem Steuerraum 7 wegen des zu diesem Zeitpunkt geringen Drucks unter dem Düsensitz der Injektornadel 6 und der damit einhergehenden Schließbewegung der Injektornadel 6 unter den Hochdruck im Zulaufkanal 5 ab. Unmittelbar nach dem Schließen der
Injektornadel 6 kommt es wegen der nun nicht mehr bewegten Injektornadel 6 zu einem steilen Anstieg des Drucks im Steuerraum 7.
Der Druck in dem Steuerraum wird von einem Kraft- und/oder Drucksensor 20 erfasst, der im Bereich oberhalb der Elektromagnetanordnung 16 angeordnet ist und in direktem Kontakt mit der Führungsstange 13 steht. Die Führungsstange 13 grenzt mit ihrem gegenüberliegenden Ende direkt an den Druckraum 14, der wiederum über den Ablaufkanal 9 mit dem Steuerraum 7 in Verbindung steht. Somit kann von dem Kraft- und/oder Drucksensor 20 der in dem Steuerraum 7 herrschende Druck problemlos erfasst werden und beispielsweise eine mit dem Kraft- und/oder Drucksensor 20 verbundenen Auswerteschaltung, die bevorzugt in die Steuerung der Brennkraftmaschine integriert ist, weitergeleitet werden. Die Führungsstange 13 hat bei dieser Ausgestaltung eine Doppelfunktion, indem diese einerseits den hülsenförmigen Schließkörper 1 1 und den Anker 15 axial führt, und andererseits als Kraftübertragungsglied zwischen dem Druckraum 14 beziehungsweise dem damit kommunizierenden Steuerraum 7 und dem Kraft- und/oder Drucksensor 20 dient. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Kraft- und/oder Drucksensor 20 im Niederdruckbereich des Kraftstoff! njektors, im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel nahe der Mündung einer den Niederdruckraum 3 mit einem drucklosen Kraftstofftank verbindenden
Rücklaufleitung 21 , angeordnet ist. Der Kraft- und/oder Drucksensor 20 kann zweckmäßig als piezoelektrisches Element ausgebildet sein, an dem eine von Andruck der Führungsstange 13 abhängige elektrische Spannung abgreifbar ist. Da der Kraft- und/oder Drucksensor 20 nur von dem unter Niederdruck stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird, ergeben sich hinsichtlich der
notwendigen elektrischen Isolation keine Schwierigkeiten. Übliche
Isolationsmaterialien sind hinreichend resistent gegenüber unter geringen Druck stehenden Kraftstoffen.
Abweichend von der dargestellten Ausführungsform, bei der als Aktor eine Elektromagnetanordnung 16 vorgesehen ist, können auch Kraftstoffinjektoren mit anderen Aktoren vorgesehen sein. Insbesondere sind piezoelektrische Aktoren denkbar, die ihre Länge in Abhängigkeit von einer anliegenden elektrischen Spannung ändern. Der Druck- und/oder Kraftsensor 20 kann beliebige kraft- bzw. druckabhängige physikalische Effekte ausnutzen. Besonders ist ein
piezoelektrisches Element geeignet, an dem eine elektrische Spannung abgreifbar ist, die von den auf das Element einwirkenden externen Kräften abhängt.
Stattdessen sind auch piezoresistive Elemente verbaubar, die den sogenannten piezoresistiven Effekt ausnutzen, der darin besteht, dass viele Materialien ihren spezifischen elektrischen Widerstand unter der Einwirkung von Druck- und/oder Zugkräften ändern. Ein Beispiel für ein solches Element ist ein Siliziumelement.
In dem Diagramm gemäß Figur 2 ist zunächst über einer Zeitachse ein gemessenes elektrisches Spannungssignal 22 dargestellt, das eine zu einer Schließzeitpunktbestimmung der Injektornadel 6 herangezogene Druckwelle wiedergibt. Das Spannungssignal ist auf der linken Diagrammseite zunächst von Steuersignalen 28 überlagert. Danach erreicht das Spannungssignal 22 seinen Maximalwert und klingt dann ab. Im ersten Drittel des abklingenden Spannungssignals 22 ist eine Abweichung 23 in Form eines Peaks des 5 Spannungssignals 22 erkennbar ist, die zum Zeitpunkt des Schließens der
Einspritzöffnungen durch die Injektornadel 6 auftritt und somit zur
Schließzeitpunktbestimmung elektrisch ausgewertet kann. Danach fällt das Spannungssignal 22 angenähert nach Art einer E-Funktion weiter ab, wobei der Abklingvorgang von einer Ungleichmäßigkeit 24 in Form einer Erhebung gestört i o ist.
Diese Erhebung 24 rühren von Druckwellen des Kraftstoffs in dem Steuerraum 7 bzw. dem Druckraum 14 her, die wie geschildert zwischen dem
Hochdruckspeicher und dem Kraftstoffinjektor in dem Hochdrucksystem nach einer Einspritzung auftreten. Die Druckwellen sind in dem Diagramm der Figur 2 neben dem von dem Kraft- und/oder Drucksensor ermittelten Spannungssignal 22 als eigenständiges Drucksignal 27 dargestellt. Die Druckwellen des Drucksignals 27 weisen deutliche Wellentäler 25 und Wellenberge 26 auf, die die Unregelmäßigkeit 24 in den Spannungssignal 22 bewirken. Aus dem einen
20 dynamischen Druck darstellenden beziehungsweise wiedergebenden
Spannungssignal 22 werden die Druckwellen 27 durch einen geeigneten Algorithmus bestimmt und dienen als Basis für die Ansteuerung einer folgenden Einspritzung. Insbesondere wird die folgende Einspritzung so korrigiert, dass die Einspritzmenge in einem vorgegebenen Bezug zu der vorhergehenden Einspritzung steht.
Das Spannungssignal 22 ist ebenfalls in der Figur 3 - hier alleinig und in einer anderen Auflösung - dargestellt. Deutlich erkennbar ist die Abweichung 23, aus der der Schließzeitpunkt der Injektornadel 6 bestimmt wird und die 30 Unregelmäßigkeit 24, aus der die Druckwellen in dem Kraftstoff algorithmisch bestimmt werden können.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit zumindest einer von einer Injektornadel (6) gesteuerten Einspritzöffnung und mit einem mit einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite des Kraftstoffinjektors
kommunizierenden Steuerraum (7) für die Injektornadel (6), wobei in dem Steuerraum (7) mittels einer Steuerventilanordnung (10) ein Schließdruck, bei dem die Injektornadel (6) in eine die Einspritzöffnung absperrende Schließlage gestellt ist, und ein Öffnungsdruck einstellbar ist, bei dem die Injektornadel 6 in eine die Einspritzöffnung freigebende Offenstellung gestellt ist, und wobei mittels eines Sensors Druckänderungen beim Öffnung und/oder Schließen der
Injektornadel 6 ermittelt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensors ein dynamischer Druck in dem Kraftstoffinjektor erfasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Druck zur Ermittlung von Druckschwankungen des Kraftstoffs in dem Kraftstoffinjektor ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz von den Druckschwankungen ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Zuordnung von den
Druckschwankungen ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Zuordnung bezogen auf eine Nockenwellenstellung des Kraftstoffeinspritzsystems ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Druck parallel zu der Ermittlung der Offenlage und der Schließlage der Injektornadel (6) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass aus der Ermittlung der Offenlage und der Schließlage eine Periodendauer zwischen zwei Einspritzungen ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass aus der Ermittlung der Offenlage und der Schließlage die relative Druckamplitude zwischen aufeinander folgenden Einspritzungen ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Periodendauer und die relative
Druckamplitude mittels eines Algorithmuses aus einem ermittelten
Spannungssignal (22) bestimmt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Periodendauer und die Druckamplitude zur Steuerung einer Folgeeinspritzung herangezogen werden.
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