WO2016134944A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines injektors für einen verbrennungsmotor - Google Patents

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    • F02D2041/2086—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils with means for detecting circuit failures

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an injector for an internal combustion engine, as well as a corresponding device.
  • Injectors are used in many fields, especially in internal combustion engines, where an amount of fuel to be injected is metered into a combustion chamber through the injectors. In order to reduce fuel consumption as well as an emission of C02, the fuel is often subjected to high pressure.
  • the object is solved by the independent claims.
  • Advantageous embodiments are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an injector for an internal combustion engine.
  • a demand characteristic is provided which is representative of an amount of fuel to be injected by the injector.
  • a control signal is used to control a
  • Injection quantity of the injector is determined and generated. Furthermore, a measurement signal is provided which is representative of a current and / or voltage profile for controlling the injection quantity of the injector. Depending on the requirement parameter and the measurement signal, an error characteristic value is determined. The error characteristic is representative of an error in detection and / or generation of the control signal. This way is a particularly simple and direct
  • Plausibilmaschine a hardware technical implementation of a software requirement on the injector possible.
  • further measures can be taken, such as, for example, an information output and / or an interruption of an injection process by the injector.
  • the error characteristic value of the plausibility check serves the hardware-technical implementation of the software-technical requirement for the injector.
  • the fault characteristic value is determined independently of a hydraulic behavior of the injector.
  • a determination of a state of the injector depending on the measurement signal is merely optional.
  • the state of the injector designates, for example, an opening state of the injector, in which an injection of fuel takes place through the injector into, for example, a combustion chamber of the internal combustion engine
  • Fuel flow, for example, in the combustion chamber is substantially prevented.
  • the method can be used as part of a hardware diagnosis and as part of a multiple injection by the injector, in which, for example, very small amounts of fuel are injected through the injector, for example between 2 mg and 3 mg.
  • very small amounts of fuel are injected through the injector, for example between 2 mg and 3 mg.
  • State of the injector depending on the measurement signal for example, not always be determined. This may be due, for example, to a small amplitude of the measuring signal or to a faulty control of the injector.
  • a signature of the measurement signal at requested minimum quantities not very pronounced or not present for example in the ballistic region of the injector, or due to a design of the injector, so that it can not always be concluded on a hydraulic activation of the injector.
  • An error may include, for example, a hardware error as well as a functional error such as a sporadic extension of the injection time.
  • the error characteristic value is determined as a function of the measured signal within a pre ⁇ given time window.
  • Measurement signal is thus only relevant within the predetermined time window in the determination of the error characteristic value.
  • a determination of the error characteristic value can also be carried out independently of the time window. For example, a remaining course of the measurement signal outside the predetermined time window can be discarded, so that a hardware requirement for carrying out the method can be kept low. For example, this is "
  • a value is assigned to the Def ⁇ lerkennwert, which is representative of an error, in the case that a temporal change of an amplitude of the measurement signal is less than a predetermined first threshold value.
  • a faulty hardware ⁇ technical implementation of the software requirement to the injector when the measurement signal is substantially constant.
  • the course of the measurement signal in this case corresponds to an untypical course.
  • a multiple injection monitoring can be clearly applied to the injector, so on the hydraulic behavior. Is a clear example hydraulic opening rela ⁇ hung as closing event of the signature of the signal detected, it can be concluded directly on an injection phase or the injection time.
  • the fault characteristic value is determined as a function of a reference signal.
  • a state of the injector is determined depending on the measurement signal.
  • the state of the injector may be an open state in which an injection of fuel through the injector in, for example, a combustion chamber of the internal combustion engine is carried out, or a ge ⁇ connected state in which a fuel flow through the injector, for example in the combustion chamber, substantially is prevented.
  • the closed state of the injector is determined as a function of a change in the curvature of the measurement signal.
  • the change in the curvature of the measuring signal can also be referred to in this context as a signature of the measuring signal.
  • an injector-individual Correction can be made in the control of the injector, so that a precise injection duration of the injector is contributed.
  • the control signal is determined in particular so that the injector-individual correction can be implemented.
  • FIG. 1 shows a system for operating an injector
  • FIG. 2 is a flowchart for operating the injector
  • 3a shows a first embodiment of a signal for
  • Figure 3b shows a second embodiment of a signal for
  • a system 100 for operating an injector 1 comprises a hardware-side control module 3, 5, as well as a software-side control module 7, 9, 11.
  • the system 100 is configured to request a software-side request for an amount of fuel to be injected by the injector 1 signal to communicate to the injector 1, so that the injector 1 changes from a closed state to an open state for a certain injection duration.
  • a setpoint request 13 can be determined, which is representative of an amount of fuel to be injected by the injector 1.
  • a setpoint command 15 can be determined by the injector input / output driver 7.
  • a first check as to whether a software-technical conversion of the setpoint request 13 to the setpoint command 15 has been carried out correctly can be made in a first step a, which is shown schematically here by means of a circle segment and nodes and merely symbolizes a software-technical linkage.
  • a measurement signal M (see FIG. 3 b) which is representative of a current and / or voltage curve for controlling an injection quantity of the injector 1 can be determined via the circuit 3.
  • a current characteristic value 17 which is representative of one is determined current flowing through the injector 1, via which a desired value embodiment 19 can be determined.
  • a hydraulic behavior of the injector 1 is concluded as a function of the measuring signal M, as will be explained in more detail in connection with a rear measurement 23 and with reference to FIG. 3a.
  • Setpoint execution 19 can be carried out with the aid of the integrated circuit 5 in a step b a second check whether a conversion of the software-technical setpoint request 13 in the hardware-technical setpoint execution 19 has been carried out correctly.
  • a third check in a step c advantageously takes place as to whether a hardware implementation of the software-related setpoint request 13 is faulty.
  • the measurement signal M is compared, in particular, without being directly related to the hydraulic behavior of the injector 1, with the software-related desired value request 13, as will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3b.
  • the steps a, b, c can be used in particular in the context of a multiple injection method, for example to a multiple injection monitor 21.
  • the remindmeasurement 23 of the current and / or voltage curve with a subsequent fuel quantity adaptation can also be referred to as so-called "Controlled Solenoid Inj ection (COSI), Controlled Valve Observation (CVO), or Injector Closed Loop Control (ICLC).
  • COSI Controlled Solenoid Inj ection
  • CVO Controlled Valve Observation
  • ICLC Injector Closed Loop Control
  • the software-side control module 7, 9, 11 is implemented, for example, on a microcontroller 29.
  • the hardware-side control module 3, 5 and the microcontroller 29 form, for example, a control unit 31.
  • the control unit 31 is or are one or more Analog-to-digital converter (ADC) and / or fast analog-to-digital converter (FADC) and / or delta-sigma converter assigned.
  • ADC Analog-to-digital converter
  • FADC fast analog-to-digital converter
  • the control unit 31 further comprises in particular a data and program memory in
  • the program is started in a step S1 in which, for example, variables are initialized.
  • a control signal S is determined as a function of a request characteristic value A.
  • the requirement characteristic value A is in particular representative of the fuel quantity to be injected by the injector 1.
  • the requirement characteristic value A may, for example, correspond to the software-related desired value request 13 (cf. FIG. 1).
  • the control signal S comprises, for example, a signal processing chain from the setpoint request 13 to the current and / or voltage curve for controlling the injection quantity of the injector 1.
  • the control signal S is used, in particular, to control an injection duration of the injector 1.
  • the error flag value F is assigned a value which is representative of an error in the determination and / or generation of the control signal S, so along said signal processing ⁇ chain.
  • the fault characteristic value F is representative of an error by the hardware-side control module 3, 5, in particular by the integrated circuit 5, for example because the software-based conversion is checked on the basis of the first check in step a (see FIG. 1) and a software-related error can thus be ruled out , If the integrated circuit 5 is faulty and the control signal S is executed incorrectly due to the untypical course of the
  • the determination of the error characteristic value F is preferably based on or represented by the measurement signal M current and / or voltage profile or procedure of sessions during a given prior ⁇ time window T. In other words, transmits only a profile of the measurement signal M within the predetermined time ⁇ window T to a result of the determination of the error characteristic F at.
  • the predetermined time window T can be, for example, between 0.1 s and 0.5 s, in particular 0.3 s.
  • the error characteristic value F is in particular assigned a value that is representative of an error if the measurement signal M has an atypical course. This can, for example, the Be the case, if a change of the measurement signal M does not exceed a pre ⁇ given first threshold.
  • the measurement signal M is thus essentially constant in the predefined time window T.
  • the measurement signal M may have an atypical course if a deviation from a predefined reference signal R (compare FIG. 3a) is greater than a second predetermined threshold value.
  • the measurement signal is therefore significantly different in the predefined time window T from the reference signal R.
  • Figure 3a shows in a first embodiment of a ty ⁇ european course of current I and voltage U against time t for controlling the injection amount of the injector 1.
  • a stroke s of a needle of the injector 1 is shown in a stroke course R_s.
  • the course shown can serve as a reference signal R, for example.
  • the injector 1 is initially in a closed state, in which the stroke s of the needle is for example 0.
  • a voltage R_U of the reference signal R is provided a ⁇ to a first value Ul, so that a current R_I of the reference signal R rises.
  • the needle of the injector 1 rises, so that the injector 1 assumes an open state.
  • the voltage R_U of the reference signal R is set to a second value U2.
  • the current R_I of the reference signal R decreases and the needle of the injector 1 approaches its maximum stroke smax.
  • the voltage R_U of the reference signal R is set to a third value U3 at which the current RI of the reference signal R further drops and the Needle of the injector 1 to an output value of the stroke s decreases, so that the injector 1 assumes the closed state again.
  • the injection duration of the injector 1 and A ⁇ injection quantity of the injector 1 depends in particular on the injection time Ti. For example, this is between 400ys and 500ys, especially 450ys.
  • a change in the curvature of the voltage R_U of the reference signal R is particularly representative of a transition of the injector 1 from the open state to the closed state and may be referred to as a signature.
  • Figure 3b shows in a second embodiment of two typical characteristics of current I and voltage U against time t for controlling the injection amount of the injector 1.
  • a Einspritzzeitanfor ⁇ alteration Tr corresponds for example to the Sollwertan ⁇ claim 13 (see Figure 1).
  • the illustrated curves can be determined, for example, in the context of the back measurement 23 (see FIG. 1) as the measurement signal M.
  • a determined fault characteristic value F by a comparison of the courses M_I1, R_I in a first predetermined time window T1, as well as by a comparison of the courses M_U1, R_U in a second predetermined time window T2 is therefore representative of a faultless injection process.
  • the first voltage curve M_U1 of the measurement signal M can therefore be used to determine the closure time of the injector 1.
  • the first current profile M_I1 of the measuring signal M can be used.
  • the second current waveform M_I2 of the measurement signal M and the second voltage waveform M_U2 of the measurement signal M deviate from the courses R_I, R_U of the reference signal R (compare FIG. 3a).
  • a determined error characteristic value F by a comparison of the profiles M_I2, R_I in a first predetermined time window T1, as well as by a comparison of the curves M_U2, R_U in a second predetermined time window T2 is therefore representative of a faulty injection process.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Injektors (1) für einen Verbrennungsmotor angegeben. Es wird ein Anforderungskennwert (A) bereitgestellt, der repräsentativ ist für eine einzuspritzende Kraftstoffmenge durch den Injektor (1). Abhängig von dem Anforderungskennwert (A) wird ein Steuersignal (S) zur Steuerung der Einspritzmenge des Injektors (1) ermittelt und erzeugt. Ein Messsignal (M) wird bereitgestellt, das repräsentativ ist für einen Strom- und/oder Spannungsverlauf zur Steuerung einer Einspritzmenge des Injektors (1) und abhängig von dem Anforderungskennwert (A) und dem Messsignal (M) wird ein Fehlerkennwert (F) ermittelt, der repräsentativ ist für einen Fehler bei Ermittlung und/oder Erzeugung des Steuersignals (S).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Injektors für einen Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Injektors für einen Verbrennungsmotor, sowie eine korrespondiere Vorrichtung . Injektoren finden in vielen Gebieten Einsatz, insbesondere bei Verbrennungsmotoren, wo eine einzuspritzende Kraftstoffmenge in einen Brennraum durch die Injektoren dosiert wird. Um einen Kraftstoff erbrauch sowie einen Ausstoß an C02 zu reduzieren, wird der Kraftstoff oftmals mit hohem Druck beaufschlagt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Betreiben eines Injektors für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, das beziehungsweise die zu einem zuverlässigen und präzisen Betrieb des Injektors beiträgt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet . Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben eines Injektors für einen Verbrennungsmotor. Es wird ein Anforderungskennwert bereitgestellt, der repräsentativ ist für eine einzuspritzende Kraftstoffmenge durch den Injektor. Abhängig von dem Anfor- derungskennwert wird ein Steuersignal zur Steuerung einer
Einspritzmenge des Injektors ermittelt und erzeugt. Ferner wird ein Messsignal bereitgestellt, das repräsentativ ist für einen Strom- und/oder Spannungsverlauf zur Steuerung der Einspritzmengedes Injektors. Abhängig von dem Anforderungskennwert und dem Messsignal wird ein Fehlerkennwert ermittelt. Der Fehlerkennwert ist repräsentativ für einen Fehler bei Ermittlung und/oder Erzeugung des Steuersignals. Auf diese Weise ist eine besonders einfache und direkte
Plausibilisierung einer hardwaretechnischen Umsetzung einer softwaretechnischen Anforderung an den Injektor möglich. Im Falle einer fehlerhaften Software und/oder Hardware können beispielsweise weitere Maßnahmen ergriffen werden, wie bei- spielhaft eine Informationsausgabe und/oder eine Unterbrechung eines Einspritzvorgangs durch den Injektor.
Insbesondere dient der Fehlerkennwert der Plausibilisierung der hardwaretechnischen Umsetzung der softwaretechnischen Anfor- derung an den Injektor. Der Fehlerkennwert wird unabhängig von einem hydraulischen Verhalten des Injektors ermittelt. In anderen Worten ist insbesondere eine Ermittlung eines Zustands des Injektors abhängig von dem Messsignal lediglich optional . Der Zustand des Injektors bezeichnet in diesem Zusammenhang bei- spielsweise einen Öffnungszustand des Injektors, bei der eine Einspritzung von Kraftstoff durch den Injektor in beispielsweise einen Brennraum des Verbrennungsmotors erfolgt oder ein
Kraftstofffluss beispielsweise in den Brennraum im Wesentlichen verhindert wird.
Insbesondere kann das Verfahren im Rahmen einer Hardwarediagnose sowie im Rahmen einer Mehrfacheinspritzung durch den Injektor eingesetzt werden, bei der beispielsweise Kleinstmengen an Kraftstoff durch den Injektor eingespritzt werden, beispielhaft zwischen 2 mg und 3 mg. Bei besagten Kleinstmengen kann der
Zustand des Injektors abhängig von dem Messsignal beispielsweise nicht immer ermittelt werden. Dies kann zum Beispiel auf eine geringe Amplitude des Messsignals zurückzuführen sein, oder auf eine fehlerhafte Ansteuerung des Injektors. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang eine Signatur des Messsignals bei angeforderten Kleinstmengen nicht sehr stark ausgeprägt beziehungsweise nicht vorhanden sein, beispielhaft im ballistischen Bereich des Injektors, oder aufgrund einer Bauform des Injektors, so dass auf nicht immer auf ein hydraulisches Aktivieren des Injektors geschlossen werden kann.
In vorteilhafter Weise kann durch das Verfahren eine fehlerhafte hardwaretechnische Umsetzung der softwaretechnischen Anfor- derung an den Injektor detektiert beziehungsweise ausgeschlossen werden. Im Falle, dass ein Fehler ausgeschlossen werden kann, kann auch ein Einspritzvorgang durch den Injektor fortgesetzt werden, so dass insbesondere auf eine Unterbrechung der
Mehrfacheinspritzung verzichtet werden kann. Dies trägt dazu bei, dass Abgasgrenzwerte eingehalten werden können. Ein Fehler kann dabei beispielsweise einen Hardwarefehler sowie einen funktionalen Fehler wie eine sporadische Verlängerung der Einspritzzeit umfassen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Fehlerkennwert ermittelt abhängig von dem Messsignal innerhalb eines vorge¬ gebenen Zeitfensters.
In vorteilhafte Weise wird so eine effiziente Plausibilisierung der hardwaretechnischen Umsetzung der softwaretechnischen Anforderung an den Injektor ermöglicht. Ein Verlauf des
Messsignals ist somit lediglich innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters maßgeblich bei der Ermittlung des Fehlerkennwerts. Eine Durchführung der Ermittlung des Fehlerkennwerts kann unabhängig davon auch außerhalb des Zeitfensters erfolgen. Beispielsweise kann ein restlicher Verlauf des Messsignals außerhalb des vorgegebenen Zeitfensters verworfen werden, so dass eine Hardwareanforderung zur Durchführung des Verfahrens gering gehalten werden kann. Beispielsweise beträgt das vor- „
gegebene Zeitfenster zwischen 0,1 s und 0,5 s, insbesondere 0,3 s .
Dadurch, dass das Messsignal im Detail innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters betrachtet wird, kann somit direkt auf einen hardwareseitigen Fehler geschlossen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Fehlerkennwert abhängig von einer zeitlichen Veränderung des Messsignals ermittelt.
In vorteilhafter Weise wird so eine besonders einfache
Plausibilisierung ermöglicht. Beispielsweise wird dem Feh¬ lerkennwert ein Wert zugewiesen, der repräsentativ ist für einen Fehler, im Falle, dass eine zeitliche Veränderung einer Amplitude des Messsignals kleiner als ein vorgegebener erster Schwellwert ist. In anderen Worten kann auf eine fehlerhafte hardware¬ technische Umsetzung der softwaretechnischen Anforderung an den Injektor geschlossen werden, wenn das Messsignal im Wesentlichen konstant ist. Der Verlauf des Messsignals entspricht in diesem Fall einem untypischen Verlauf. Anderenfalls, im Falle einer eindeutigen Signatur des Messsignals, kann beispielsweise eine Mehrfacheinspritzüberwachung eindeutig auf den Injektor, also auf das hydraulische Verhalten angewendet werden. Wird ein eindeutiges beispielsweise hydraulisches Öffnungs- bezie¬ hungsweise Schließereignis aus der Signatur des Signals erkannt, kann auf eine Einspritzphase beziehungsweise die Einspritzzeit direkt geschlossen werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Fehlerkennwert abhängig von einem Referenzsignal ermittelt.
In vorteilhafter Weise wird so eine präzise Plausibilisierung ermöglicht. Beispielsweise wird dem Fehlerkennwert ein Wert zugewiesen, der repräsentativ ist für einen Fehler, im Falle, dass eine Abweichung des Messsignals von dem Referenzsignal einen vorgegebenen zweiten Schwellwert übersteigt. In anderen Worten kann auf eine fehlerhafte hardwaretechnische Umsetzung der softwaretechnischen Anforderung an den Injektor geschlossen werden, wenn das Messsignal sich von dem Referenzsignal ma߬ geblich unterscheidet. Der Verlauf des Messsignals entspricht in diesem Fall einem untypischen Verlauf. Anderenfalls, im Falle einer eindeutigen Signatur des Messsignals, kann beispielsweise eine Mehrfacheinspritzüberwachung eindeutig auf den Injektor, also auf das hydraulische Verhalten angewendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Messsignal ein Zustand des Injektors ermittelt. Das
Steuersignal wird abhängig von dem Zustand des Injektors er¬ mittelt .
In vorteilhafter Weise wird so eine besonders präzise Ein¬ spritzung durch den Injektor ermöglicht, so dass zu einer Kraftstoffeinsparung beigetragen werden kann. Der Zustand des Injektors kann ein geöffneter Zustand sein, bei dem eine Einspritzung von Kraftstoff durch den Injektor in beispielsweise einen Brennraum des Verbrennungsmotors erfolgt, oder ein ge¬ schlossener Zustand sein, bei dem ein Kraftstofffluss durch den Injektor, beispielsweise in dem Brennraum, im Wesentlichen verhindert wird. Insbesondere wird der geschlossene Zustand des Injektors abhängig von einer Krümmungsänderung des Messsignals ermittelt. Die Krümmungsänderung des Messsignals kann in diesem Zusammenhang auch als Signatur des Messsignals bezeichnet werden.
Abhängig von dem Zustand des Injektors kann auf eine Ein¬ spritzdauer des Injektors geschlossen werden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine injektorindividuelle Korrektur bei der Ansteuerung des Injektors vorgenommen werden, so dass zu einer präzisen Einspritzdauer des Injektors beigetragen wird. Das Steuersignal wird dabei insbesondere so ermittelt, dass die injektorindividuelle Korrektur umgesetzt werden kann.
Ausführungsbeispiele sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein System zum Betreiben eines Injektors,
Figur 2 ein Ablaufdiagramm zum Betreiben des Injektors, und
Figur 3a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Signals zur
Steuerung einer Einspritzmenge des Injektor,
Figur 3b ein zweites Ausführungsbeispiel eines Signals zur
Steuerung der Einspritzmenge des Injektors.
Ein System 100 zum Betreiben eines Injektors 1 (Figur 1) umfasst ein hardwareseitiges Steuermodul 3, 5, sowie ein software- seitiges Steuermodul 7, 9, 11.
Das hardwareseitige Steuermodul 3, 5 umfasst dabei bei¬ spielsweise einen Schaltkreis 3 sowie eine integrierte Schaltung 5, die auch als ASIC oder ATIC bezeichnet werden kann. Das softwareseitige Steuermodul 7, 9, 11 umfasst beispielsweise einen Injektor Eingabe/Ausgabe Treiber 7, eine Injektorfunktionseinheit 9 sowie eine Schnittstelle 11 zu einem Aggregat.
Das System 100 ist ausgebildet, eine softwareseitige Anforderung einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge durch den Injektor 1 signaltechnisch an den Injektor 1 zu übermitteln, so dass der Injektor 1 für eine bestimmte Einspritzdauer von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand wechselt. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise durch die Injektor- funktionseinheit 9 eine Sollwertanforderung 13 ermittelt werden, die repräsentativ ist für eine einzuspritzende Kraftstoffmenge durch den Injektor 1. Ferner kann durch den Injektor Eingabe/Ausgabe Treiber 7 ein Sollwertbefehl 15 ermittelt werden. Eine erste Überprüfung, ob eine softwaretechnische Umsetzung der Sollwertanforderung 13 zu dem Sollwertbefehl 15 korrekt durchgeführt wurde, kann in einem ersten Schritt a erfolgen, welcher hier schematisch mittels eines Kreissegments und Knotenpunkten dargestellt ist und lediglich eine software- technische Verknüpfung symbolisiert.
Über den Schaltkreis 3 kann ein Messsignal M (siehe Figur 3b) ermittelt werden, das repräsentativ ist für einen Strom- und/oder Spannungsverlauf zur Steuerung einer Einspritzmenge des In- jektors 1. Beispielsweise wird dabei ein Stromkennwert 17 ermittelt, der repräsentativ ist für einen durch den Injektor 1 fließenden Strom, über welchen eine Sollwertausführung 19 ermittelt werden kann. Beispielsweise wird hierzu abhängig von dem Messsignal M auf ein hydraulisches Verhalten des Injektors 1 geschlossen, wie dies im Zusammenhang mit einer Rückmessung 23 sowie anhand der Figur 3a näher erläutert wird.
Über einen Vergleich der Sollwertanforderung 17 mit der
Sollwertausführung 19 kann mit Hilfe der integrierten Schaltung 5 in einem Schritt b eine zweite Überprüfung erfolgen, ob eine Umsetzung der softwaretechnischen Sollwertanforderung 13 in der hardwaretechnischen Sollwertausführung 19 korrekt durchgeführt wurde. Im Falle, dass keine eindeutige Ermittlung des hyd¬ raulischen Verhaltens des Injektors 1 durchgeführt werden kann ist jedoch eine fehlerhafte Ansteuerung des Injektors 1 be¬ ziehungsweise eine fehlerhafte Umsetzung der softwaretechni¬ schen Sollwertanforderung 13 nicht auszuschließen. In vorteilhafter Weise erfolgt in diesem Zusammenhang eine dritte Überprüfung in einem Schritt c, ob eine hardwaretechnische Umsetzung der softwaretechnischen Sollwertanforderung 13 fehlerhaft ist. Hierzu wird das Messsignal M insbesondere ohne direkt auf das hydraulische Verhalten des Injektors 1 zu schließen mit der softwaretechnischen Sollwertanforderung 13 verglichen, wie dies näher anhand der Figuren 2 und 3b erläutert wird .
Die Schritte a, b, c können insbesondere im Rahmen eines Mehrfacheinspritzungsverfahrens , beispielsweise zu einer Mehrfacheinspritzüberwachung 21 eingesetzt werden.
Im Rahmen der Rückmessung 23 des Strom- und/oder Spannungsverlaufs, also einer Erfassung des Messsignals M kann auf das hydraulische Verhalten des Injektors 1 geschlossen werden, wenn ein eindeutiges (hydraulisches) Öffnungs- beziehungsweise Schließereignis aus einer Signatur des Messsignals erkannt wird. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang auf eine Einspritzphase beziehungsweise die Einspritzdauer geschlossen werden. Hierzu wird beispielsweise zunächst eine Signalaufbereitung 25 durchgeführt, wie beispielhaft eine Tiefpassfilterung und/oder Überabtastung. Anschließend wird das hydraulische Verhalten des Injektors 1 im Rahmen einer Sitzdetektion 27 ermittelt, die repräsentativ ist für den Zustand des Injektors 1. Die Rück- messung 23 des Strom- und/oder Spannungsverlaufs mit einer anschließenden Kraftstoffmengenadaption kann auch als sogenannte„Controlled Solenoid Inj ection" (COSI), „Controlled Valve Observation" (CVO) , oder „Injector Closed Loop Control" (ICLC) bezeichnet werden. Das softwareseitige Steuermodul 7, 9, 11 ist beispielsweise implementiert auf einem MikroController 29. Das hardwareseitige Steuermodul 3, 5 sowie der MikroController 29 bilden bei- spielsweise eine Steuereinheit 31. Im Rahmen der Rückmessung 23 ist bzw. sind der Steuereinheit 31 beispielsweise ein oder mehrere Analog-Digital-Wandler (ADC) und/oder schnelle Ana- log-digital-Wandler (FADC) und/oder Deltasigma-Wandler zugeordnet. Die Steuereinheit 31 umfasst ferner insbesondere einen Daten- und Programmspeicher, in dem ein Programm zum Betreiben des Injektors 1 gespeichert ist, welches im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der Figur 2 erläutert wird.
Das Programm wird in einem Schritt Sl gestartet, in dem bei- spielsweise Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S3 wird ein Steuersignal S abhängig von einem Anforderungskennwert A ermittelt . Der Anforderungskennwert A ist insbesondere repräsentativ für die einzuspritzende Kraft- stoffmenge durch den Injektor 1. Der Anforderungskennwert A kann beispielsweise der softwareseitigen Sollwertanforderung 13 entsprechen (vergleiche Figur 1) . Das Steuersignal S umfasst dabei beispielsweise eine Signalverarbeitungskette von der Sollwertanforderung 13 hin zu dem Strom- und/oder Spannungs- verlauf zur Steuerung des der Einspritzmenge des Injektors 1. Über das Steuersignal S wird insbesondere eine Einspritzdauer des Injektors 1 gesteuert.
Das Steuersignal S kann ferner beispielsweise abhängig von dem hydraulischen Verhalten des Injektors 1, insbesondere von dem Zustand des Injektors 1 ermittelt werden. Hierzu wird zunächst ein Öffnungs- und/oder Verschlusszeitpunkt des Injektors 1 ermittelt, wie dies anhand der Figur 3a näher beschrieben ist. Das Steuersignal S kann des Weiteren beispielsweise abhängig von einer aktuellen Druckinformation ermittelt werden. Das Programm wird anschließend in einem Schritt S5 fortgesetzt. In dem Schritt S5 wird ein Fehlerkennwert F abhängig von dem Anforderungskennwert A und dem Messsignal M ermittelt. Der Fehlerkennwert F ist dabei insbesondere repräsentativ für eine fehlerhafte hardwaretechnische Umsetzung der softwaretechni¬ schen Sollwertanforderung 17. In anderen Worte wird dem Feh- lerkennwert F ein Wert zugewiesen, der repräsentativ ist für einen Fehler bei der Ermittlung und/oder einer Erzeugung des Steuersignals S, also entlang besagter Signalverarbeitungs¬ kette. Insbesondere ist der Fehlerkennwert F repräsentativ für einen Fehler durch das hardwareseitige Steuermodul 3, 5, insbesondere durch die integrierte Schaltung 5, beispielsweise da aufgrund der ersten Überprüfung im Schritt a (siehe Figur 1) die softwareseitige Umsetzung überprüft und ein softwareseitiger Fehler somit ausgeschlossen werden kann. Wenn die integrierte Schaltung 5 fehlerhaft ist und das Steuersignal S falsch ausgeführt wird kann aufgrund des untypischen Verlaufs des
Messsignals M innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters T auf einen Fehler in der Ansteuerung geschlossen werden.
Die Ermittlung des Fehlerkennwerts F erfolgt bevorzugt auf Basis des bzw. der durch das Messsignal M repräsentierten Strom- und/oder Spannungsverlaufs bzw. -Verläufe während eines vor¬ gegebenen Zeitfensters T. In anderen Worten trägt lediglich ein Verlauf des Messsignals M innerhalb des vorgegebenen Zeit¬ fensters T zu einem Ergebnis der Ermittlung des Fehlerkennwerts F bei. Das vorgegebene Zeitfenster T kann dabei beispielsweise zwischen 0,1s und 0,5s betragen, insbesondere 0,3s.
Dem Fehlerkennwert F wird insbesondere dann ein Wert zugewiesen, der repräsentativ ist für einen Fehler, wenn das Messsignal M einen untypischen Verlauf aufweist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn eine Änderung des Messsignals M einen vorge¬ gebenen ersten Schwellwert nicht übersteigt. Beispielhaft ist das Messsignal M in dem vorgegebenen Zeitfenster T also im Wesentlichen konstant. Alternativ oder zusätzlich kann das Messsignal M einen untypischen Verlauf aufweisen, wenn eine Abweichung von einem vorgegebenen Referenzsignal R (vergleiche Figur 3a) größer einem zweiten vorgegebenen Schwellwert ist. Beispielhaft ist das Messsignal also in dem vorgegebenen Zeitfenster T maßgeblich unterschiedlich zu dem Referenzsignal R.
Figur 3a zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel einen ty¬ pischen Verlauf von Strom I und Spannung U über die Zeit t zur Steuerung der Einspritzmenge des Injektors 1. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine Einfacheinspritzung. Ferner ist ein Hubweg s einer Nadel des Injektors 1 in einem Hubverlauf R_s dargestellt. Der dargestellte Verlauf kann beispielsweise als Referenzsignal R dienen. Der Injektor 1 ist zunächst in einem geschlossenen Zustand, bei dem der Hubweg s der Nadel beispielsweise 0 beträgt . Eine Spannung R_U des Referenzsignals R wird auf einen ersten Wert Ul ein¬ gestellt, sodass ein Strom R_I des Referenzsignals R steigt. Dabei hebt sich die Nadel des Injektors 1, so dass der Injektor 1 einen geöffneten Zustand einnimmt.
Anschließend wird die Spannung R_U des Referenzsignals R auf einen zweiten Wert U2 eingestellt. Der Strom R_I des Referenzsignals R sinkt ab und die Nadel des Injektors 1 fährt ihren maximalen Hubweg smax an.
Nach einer vorgegebenen Einspritzzeit Ti wird die Spannung R_U des Referenzsignals R auf einen dritten Wert U3 eingestellt, bei dem der Strom R I des Referenzsignals R weiter abfällt und die Nadel des Injektors 1 auf einen Ausgangswert des Hubwegs s absinkt, so dass der Injektor 1 wieder den geschlossenen Zustand einnimmt. Die Einspritzdauer des Injektors 1 sowie die Ein¬ spritzmenge des Injektors 1 hängt dabei insbesondere von der Einspritzzeit Ti ab. Beispielsweise beträgt diese zwischen 400ys und 500ys, insbesondere 450ys.
Eine Krümmungsänderung der Spannung R_U des Referenzsignals R ist dabei insbesondere repräsentativ für einen Übergang des In- jektors 1 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand und kann als Signatur bezeichnet werden.
Figur 3b zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel zwei typische Verläufe von Strom I und Spannung U über die Zeit t zur Steuerung der Einspritzmenge des Injektors 1. Eine Einspritzzeitanfor¬ derung Tr korrespondiert beispielsweise zu der Sollwertan¬ forderung 13 (siehe Figur 1) .
Die dargestellten Verläufe können beispielsweise im Rahmen der Rückmessung 23 (siehe Figur 1) als Messsignal M ermittelt werden.
Der erste Stromverlauf M_I1 des Messsignals M sowie der erste Spannungsverlauf M_U1 des Messsignals M korrespondiert bei¬ spielsweise zu dem Referenzsignal R (vergleiche Figur 3a) . Ein ermittelter Fehlerkennwert F durch einen Vergleich der Verläufe M_I1, R_I in einem ersten vorgegebenen Zeitfenster Tl, sowie durch einen Vergleich der Verläufe M_U1, R_U in einem zweiten vorgegebenen Zeitfenster T2 ist daher repräsentativ für einen fehlerfreien Einspritzvorgang.
Zur Ermittlung des Verschlusszeitpunkts des Injektors 1 kann in diesem Fall folglich der erste Spannungsverlauf M_U1 des Messsignals M herangezogen werden. Zur Ermittlung des Öff- nungszeitpunkts des Injektors kann ferner der erste Stromverlauf M_I1 des Messsignals M verwendet werden.
Der zweite Stromverlauf M_I2 des Messsignals M sowie der zweite Spannungsverlauf M_U2 des Messsignals M weichen von den Verläufen R_I, R_U des Referenzsignals R ab (vergleiche Figur 3a) . Ein ermittelter Fehlerkennwert F durch einen Vergleich der Verläufe M_I2, R_I in einem ersten vorgegebenen Zeitfenster Tl, sowie durch einen Vergleich der Verläufe M_U2, R_U in einem zweiten vorgegebenen Zeitfenster T2 ist daher repräsentativ für einen fehlerhaften Einspritzvorgang.
Bezugs zeichenliste
100 System
1 Inj ektor
3 Schaltkreis
5 integrierte Schaltung
7 Injektor Eingabe/Ausgabe Treiber 9 Inj ektorfunktionseinheit
11 Schnittstelle
13 Sollwertanforderung
15 Sollwertbefehl
17 Stromkennwert
19 Sollwertausführung
21 Mehrfacheinspritzüberwachung 23 Rückmessung
25 Signalaufbereitung
27 Sitzdetektion
29 MikroController
31 Steuereinheit a, b, c Überprüfungsschritte
Sl, S3, S5 Programmschritte
S Steuersignal
A Anforderungskennwert
F Fehlerkennwert
R Referenzsignal
R_I Referenzstromverlauf
R_U Referenzspannungsverlauf
R_s Referenznadelhub
M Messsignal
M_I1, M_I2 Messstromverlauf
M Ul, M U2 Messspannungsverlauf
Strom , n
10
U, Ul, U2, Spannung
s, smax Hubweg
t Zeit
T, Tl, T2 Zeitfenster Ti, Tr Einspritzzeit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Injektors (1) für einen Verbrennungsmotor, bei dem
- ein Anforderungskennwert (A) bereitgestellt wird, der re¬ präsentativ ist für eine einzuspritzende Kraftstoffmenge durch den Inj ektor ( 1 ) ,
- abhängig von dem Anforderungskennwert (A) ein Steuersignal (S) ermittelt und erzeugt wird zur Steuerung der Einspritzmenge des Injektors (1),
- ein Messsignal (M) bereitgestellt wird, das repräsentativ ist für einen Strom- und/oder Spannungsverlauf zur Steuerung einer Einspritzmenge des Injektors (1), und
- abhängig von dem Anforderungskennwert (A) und dem Messsignal (M) ein Fehlerkennwert (F) ermittelt wird, der repräsentativ ist für einen Fehler bei Ermittlung und/oder Erzeugung des Steuersignals (S) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Fehlerkennwert (F) ermittelt wird abhängig von dem Messsignal (M) innerhalb eines vorgegeben Zeitfensters (T) .
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Fehlerkennwert (F) abhängig von einer zeitlichen Veränderung des Messsignals (M) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Fehlerkennwert (F) abhängig von einem Referenzsignal (R) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem
- abhängig von dem Messsignal (M) ein Zustand des Injektors (1) ermittelt wird, und - das Steuersignal (S) abhängig von dem Zustand des Injektors (1) ermittelt wird.
6. Vorrichtung zum Betreiben eines Injektors (1) für einen Verbrennungsmotor, die ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
PCT/EP2016/052409 2015-02-25 2016-02-04 Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines injektors für einen verbrennungsmotor Ceased WO2016134944A1 (de)

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