WO2018069058A1 - Betreiben eines kraftstoffinjektors mit hydraulischem anschlag - Google Patents

Betreiben eines kraftstoffinjektors mit hydraulischem anschlag Download PDF

Info

Publication number
WO2018069058A1
WO2018069058A1 PCT/EP2017/074681 EP2017074681W WO2018069058A1 WO 2018069058 A1 WO2018069058 A1 WO 2018069058A1 EP 2017074681 W EP2017074681 W EP 2017074681W WO 2018069058 A1 WO2018069058 A1 WO 2018069058A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
armature
current profile
value
magnetic force
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/074681
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Stutika
Gerd RÖSEL
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to US16/339,231 priority Critical patent/US11028795B2/en
Priority to CN201780063474.2A priority patent/CN109964020B/zh
Priority to KR1020197013141A priority patent/KR102169755B1/ko
Publication of WO2018069058A1 publication Critical patent/WO2018069058A1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464Characteristics of actuators
    • F02D41/2467Characteristics of actuators for injectors
    • F02D41/247Behaviour for small quantities
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/12Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2048Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit said control involving a limitation, e.g. applying current or voltage limits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2055Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602Fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0614Actual fuel mass or fuel injection amount
    • F02D2200/0616Actual fuel mass or fuel injection amount determined by estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/063Lift of the valve needle

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of operating fuel injectors with hydraulic stop. More specifically, the present invention relates to a method of operating a fuel injector with a hydraulic stop, the fuel injector having a solenoid coil drive and a pole piece, the solenoid drive having a moveable armature and a nozzle needle movable by the armature. The present invention further relates to a motor controller for using the method and to a computer program for carrying out the method.
  • the present invention has for its object to operate a fuel injector with hydraulic stop so that the above problems in the case of a reduced force ⁇ material pressure can be avoided or counteracted.
  • a method for operating a fuel injector with a hydraulic stop, wherein the fuel injector injects a magnetic coil. lenantrieb and a pole piece, wherein the Magnetspu ⁇ lenantrieb has a movable armature and a movable nozzle through the armature needle.
  • the described method comprises: (a) applying to the solenoid drive of the fuel injector a first current profile to perform a first injection and thereby inject a predetermined amount of injection; (b) determining a first value of a system parameter indicative of a relationship between actual injection Fuel quantity and the predetermined amount of fuel is indicative, (c) determining, based on the determined first value of the system parameter, whether the actually injected fuel amount is so much smaller than the predetermined amount of fuel, that of a mismatch between one on the armature in the direction of the pole piece applied magnetic force and an opposite, applied by fuel to the armature hydraulic force could be caused, and (d) if it was determined that a mismatch between the magnetic force and the hydrau ⁇ cal force could be present, B eaufple of Magnetspu- lena drive of the fuel injector with a second current ⁇ profile, to perform a second injection operation, wherein the second current profile is set up as compared with the first current profile so that a smaller magnetic force on the armature toward the
  • the method described is based on the recognition that it can be determined based on a value of a system parameter, whether during a first injection operation which is performed by applying the solenoid actuator with a first flow profile, actually injected fuel quantity so much smaller than a predetermined force ⁇ molar (Target fuel amount) is that this may be caused by a mismatch between a magnetic force applied to the armature in the direction of the pole piece and an opposite hydraulic force applied to the armature by fuel.
  • ⁇ molar Target fuel amount
  • Power profile is set so that the force acting on the armature in the direction of the pole piece magnetic force is smaller than during the first injection process. Due to the lower magnetic force creates a larger gap between the armature and pole piece when the magnetic force is compensated by the opposing hydraulic force, resulting in a larger volume flow of fuel.
  • a “fuel injector with hydraulic stop” refers in particular to a fuel injector in which the fuel flows through a gap between the armature and the pole piece, creating the “hydraulic stop” which causes the armature movement towards the end of a pole piece Slowing down opening process.
  • current profile designates, in particular, a predetermined (for example, realized by regulation) time profile of the current intensity of the current during a Ansteu ⁇ ervorgangs by the magnetic coil of the solenoid drive current.
  • the inventive process begins with an injection ⁇ operation in which the solenoid actuator is supplied with a first current profile which is adapted to an injection of a predetermined injection quantity assuming a given (for example, for the operation of normal or in response to an error detection already reduced) fuel pressure to achieve.
  • the first current profile is provided for the expected (eg, normal) operation (eg, without reduced fuel pressure).
  • a first value of a system parameter is then determined, and based on this first value, it is determined whether the actually injected force value amount of fuel is so much smaller than the predetermined amount of fuel that there may be a mismatch between the magnetic force and the hydraulic force. This would be the case in particular if the fuel pressure is reduced, for example due to a faulty high-pressure pump, that is substantially smaller than the usual (or expected) fuel pressure.
  • the solenoid actuator is beauf ⁇ strike with a second current profile that the effect un from the first current profile ⁇ differs that now a smaller magnetic force on the armature is exerted in the direction of the pole piece. Due to the lower magnetic force, the balance between magnetic force and hydraulic force arises at a larger gap between armature and pole piece than when driven with the first current profile. Thus, a larger volume flow can flow through the gap and ultimately a larger actually injected fuel quantity ⁇ , equal to or closer to the predetermined
  • Fuel quantity is to be achieved.
  • a correct function of the fuel injector can be achieved.
  • the exact regulation of the injected fuel quantity but should be done with other methods known as such. According to one embodiment of the invention relates the
  • the first current profile has a first peak current value and the second current profile has a second peak current value, the second peak current value being smaller than the first peak current value.
  • peak current value refers to the value of the current value at which a voltage pulse is terminated at the beginning of a drive operation, and thus, a smaller peak current value in the second current profile also reduces the maximum magnetic force on the armature in the direction of the pole piece than when using the first current profile.
  • the first current profile has a first holding current value and the second current profile has a second holding current value, the second holding current value being smaller than the first holding current value.
  • holding current value means, in particular, the value of the current set for keeping open the opened fuel injector during the injection.
  • the magnetic force acting on the armature in the direction of the pole piece during injection is also smaller than when the first current profile is used.
  • the first current profile is acted upon by at least a first voltage pulse and the second current profile is acted upon by means of at least a second voltage pulse, wherein the second voltage pulse has a lower voltage than the first voltage pulse.
  • the method further comprises the following: (a) determining a second value of the system parameter, (b) determining, based on which he ⁇ mediated second value of the system parameter whether the actually injected fuel quantityGu so much smaller than the Voted fuel quantity is that this could be caused by a mismatch between the magnetic force exerted on the armature in the direction of the pole piece and the opposite hydraulic force exerted by fuel on the armature, and (c) if it was determined that there was a mismatch between the magnetic force and the hydraulic force could be applied to the solenoid coil drive of the fuel injector with a third current profile to perform a third injection, wherein the third current profile compared to the second current profile is set so that a lower magnetic force on the armature in Richt ung the pole piece is exercised.
  • determining whether the actual injected fuel amount is so much smaller than the predetermined fuel amount that there may be a mismatch between the magnetic force and the hydraulic force comprises comparing the determined value of the system parameter with a reference value.
  • the determined (first and / or second) value of the system parameter is compared with a reference value. If the determined value deviates from the reference value, or if the difference between the detected value and the reference value exceeds a predetermined threshold value, then it is determined that there may be a mismatch between the magnetic force and the hydraulic force.
  • an engine control system for a vehicle that employs a method is arranged according to the first aspect and / or one of the above embodiments.
  • This motor control possible in a simple manner, in particular by changing a current profile as a function of a value of a system parameter, that a malfunction of a motor ⁇ stoffinj ector with hydraulic stop due to a re ⁇ cuted fuel pressure can be counteracted and resolved.
  • a computer program which, when executed by a processor, is adapted to perform the method according to the first aspect and / or one of the above embodiments.
  • the computer program may be implemented as a computer-readable instruction code in any suitable programming language such as JAVA, C ++, etc.
  • the computer program can be stored on a computer-readable storage medium (CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc, removable drive, volatile or non-volatile memory, built-in memory / processor, etc.).
  • the instruction code may program a computer or other programmable device such as, in particular, an engine control unit of a motor vehicle to perform the desired functions.
  • the computer program may be provided in a network, such as the Internet, from where it may be downloaded by a user as needed.
  • the invention can be realized both by means of a computer program, ie a software, and by means of one or more special electrical circuits, ie in hardware or in any hybrid form, ie by means of software components and hardware components.
  • Figure 1 shows a fuel injector with hydraulic
  • FIG. 2 shows the fuel injector shown in FIG. 1 in an open state.
  • FIG. 3 shows time profiles of voltage and current in the conventional operation of a fuel injector with a hydraulic stop.
  • FIG. 4 shows respective time characteristics of the input injection rate of a fuel injector with hydraulic devices ⁇ schem stop at conventional operation in a normal operating condition and in an operating state with a mismatch between magnetic force and Hydraulic force, for example, due to a reduced fuel pressure and a too high magnetic force.
  • FIG. 5 shows a flow chart of an inventive device
  • FIG. 1 shows a fuel injector 1 with a hydraulic stop in a closed state.
  • the fuel injector 1 has a housing 2, a coil 3, a movable armature 4, a mechanically coupled to the armature or (for example via a driver) couplable nozzle needle 5, a pole piece 6 and a calibration spring 7.
  • the valve needle rests in the valve seat 8 and thus blocks the spray holes 9.
  • the gap 10 between the armature 4 and pole piece thus has a maximum width.
  • the volume flow 11 must pass through the gap 10 between the armature and the pole piece 6 and laterally past the armature 4 to the spray holes 9. This results in a pressure drop across the armature 4, which generates a (hydraulic) force that the magnetic force acts against ⁇ ent.
  • the armature 4 thus moves in the direction of pole piece 6 until the force due to the pressure drop is in equilibrium with the magnetic force. If this is the case, so to speak, the upper stop is reached. However, there is no contact between the armature 4 and the pole piece 6, but the hydraulic stop is produced by the volume flow 11.
  • the illustration 30 in FIG. 3 shows time profiles of voltage (U) 31, 32 and current intensity (I) 35 during conventional operation of the fuel injector 1. Control starts with a boost phase in which the solenoid drive 3 starts with a
  • Voltage pulse 31 with voltage Ul boost voltage is applied to move the armature 4 and the nozzle needle from the state in Figure 1 to the state in Figure 2.
  • the voltage pulse 31 ends when the current 35 reaches a predetermined maximum value (peak current) IP. After that, a little lower
  • Coil current IH (also called holding current) maintained by applying the solenoid drive 3 with a series of smaller voltage pulses 32 for the duration of the injection, so that the fuel injector 1 remains open, that is, in the state shown in Figure 2 remains.
  • the holding current IH here denotes the average current value, which results from switching on and off in accordance with the voltage pulses 32.
  • This average current IH leads to a corresponding mean magnetic force. Due to the inertia, the mechanism does not react to the switching on and off, so that the voltage pulses 32 do not cause an armature movement.
  • the map 40 in FIG. 4 shows the respective time courses 41 and 42 of the injection rate ROI in conventional operation (that is, with the drive shown in FIG. 3) of the fuel injector 1 in a normal operating state (with normal fuel pressure) and in an operating state with reduced fuel pressure.
  • the time course 41 corresponds to the normal state in which the injection rate ROI rises approximately from the end of the boost phase until the maximum rate Q is reached and then drops again only at the end of the drive.
  • the time course 42 corresponds to the state with reduced fuel pressure.
  • the injection rate also increases briefly, but falls again before reaching the maximum rate Q and remains until shortly before the end of the drive to zero, because the gap 10 is closed or so small relative to the hydraulic force due to the high magnetic force the pressure drop in the gap becomes too high.
  • FIG. 5 shows a flow chart 500 of a method according to the invention for solving the above problem by adapting a current profile when the actually injected fuel quantity is so much smaller than the predetermined fuel quantity that a mismatch between the magnetic force and the hydraulic force could exist.
  • the method begins at 510 by applying a first current profile to the solenoid drive of the fuel injector 1 to perform a first injection event and thereby inject a predetermined amount of injection.
  • the first current profile is selected so that an injection of the pre ⁇ specific injection amount under normal (or expected) circumstances, especially at normal (or already known, reduced) fuel pressure is to be expected.
  • a first value of a system parameter he ⁇ averages, in particular with respect to a cylinder-specific smoothness, a cylinder-specific lambda measurement or an individual cylinder misfire detection is now. This value is indicative of a relationship between the amount of fuel actually injected and the predetermined amount of fuel in the sense that a faulty injection (in particular a much too small amount of fuel actually injected) is recognizable.
  • the magnetic coil drive of the fuel injector 1 is supplied with a matched (second) current profile to perform a second injection operation.
  • the second current profile is set up such that the magnetic force exerted on the armature 4 in the direction of the pole piece 6 is less than when the first current profile is used. This can be achieved in particular by specifying a smaller peak current value and / or a smaller holding current value and / or a smaller voltage.
  • the second Current profile at 535 is determined at 520 a corresponding (second) value of the system parameter and then it is determined at 530 based on the determined second value of the system parameter, whether the actual injected fuel amount is still so much smaller than the predetermined amount of fuel that this continues could be caused by a mismatch between Mag ⁇ netkraft and hydraulic power.
  • This loop is then repeated until it is determined at 530 that a mismatch between magnetic force and hydraulic force is not present.
  • a lower limit for the magnetic force must be taken into account in order to avoid throttling the nozzle needle 5.
  • a minimum current profile must be taken into account, in which a proper function of the fuel injector is ensured. If a satisfactory value of the system parameter can not be achieved with the minimum current profile, the procedure must be terminated.
  • the method ends at 540.
  • the amount of fuel injected may be given ⁇ be adjusted if necessary more accurate using known as such control method, such as adjustment of a drive time in response to detected opening and / or closing times.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag beschrieben, wobei der Kraftstoffinjektor einen Magnetspulenantrieb und ein Polstück aufweist, wobei der Magnetspulenantrieb einen beweglichen Anker und eine durch den Anker bewegbare Düsennadel aufweist. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen (510) des Magnetspulenantriebes des Kraftstoffinjektors mit einem ersten Stromprofil, um einen ersten Einspritzvorgang durchzuführen und dadurch eine vorbestimmte Einspritzmenge einzuspritzen, (b) Ermitteln (520) eines ersten Werts eines Systemparameters, der für einen Zusammenhang zwischen tatsächlich eingespritzter Kraftstoffmenge und der vorbestimmten Kraftstoffmenge indikativ ist, (c) Bestimmen (530), basierend auf dem ermittelten ersten Wert des Systemparameters, ob die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraftstoffmenge ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen einer auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübten Magnetkraft und einer entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte, und (d) wenn es bestimmt wurde, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte, Beaufschlagen (535) des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinjektors mit einem zweiten Stromprofil, um einen zweiten Einspritzvorgang durchzuführen, wobei das zweite Stromprofil im Vergleich mit dem ersten Stromprofil so eingerichtet ist, dass eine geringere Magnetkraft auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübt wird. Es werden ferner eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm beschrieben.

Description

Beschreibung
Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Betreibens von Kraftstoffinj ektoren mit hydraulischem Anschlag. Spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag, wobei der Kraftstoffinj ektor einen Magnetspulenan- trieb und ein Polstück aufweist, wobei der Magnetspulenantrieb einen beweglichen Anker und eine durch den Anker bewegbare Düsennadel aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Motorsteuerung zum Verwenden des Verfahrens sowie ein Computerprogramm zum Durchführen des Verfahrens.
Bei Kraftstoffinj ektoren mit sogenanntem hydraulischem Anschlag entsteht beim Öffnen des Kraftstoffinj ektors kein direkter Kontakt zwischen Anker und Polstück, da der Kraftstoff zwischen Anker und Polstück fließt und dabei eine der Magnetkraft entgegengesetzte hydraulische Kraft auf den Anker ausübt. Im offenen Zustand des Kraftstoffinj ektors gleichen diese beiden Kräfte einander aus, so dass ein Spalt mit im Wesentlichen konstanter Breite zwischen Anker und Polstück vorhanden ist. Falls die hydraulische Kraft aber zu gering ist, zum Beispiel im Falle einer defekten Kraftstoffpumpe (Hochdruckpumpe) , kann die notwendige Spaltbreite nicht aufrechterhalten werden und die Einspritzung von Kraftstoff wird nach sehr kurzer Zeit aufgrund des entsprechend hohen Druckabfalls im kleinen (bzw. im schlimmsten Falle geschlossenen) Spalt blockiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinj ektor mit hydraulischem Anschlag so zu betreiben, dass die obigen Probleme im Falle eines reduzierten Kraft¬ stoffdrucks vermieden bzw. entgegengesteuert werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag beschrieben, wobei der Kraftstoffinj ektor einen Magnetspu- lenantrieb und ein Polstück aufweist, wobei der Magnetspu¬ lenantrieb einen beweglichen Anker und eine durch den Anker bewegbare Düsennadel aufweist. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Beaufschlagen des Magnetspulenantriebes des Kraftstoffinj ektors mit einem ersten Stromprofil, um einen ersten Einspritzvorgang durchzuführen und dadurch eine vorbestimmte Einspritzmenge einzuspritzen, (b) Ermitteln eines ersten Werts eines Systemparameters, der für einen Zusammenhang zwischen tatsächlich eingespritzter Kraftstoffmenge und der vorbestimmten Kraftstoffmenge indikativ ist, (c) Bestimmen, basierend auf dem ermittelten ersten Wert des Systemparameters, ob die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraftstoffmenge ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen einer auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübten Magnetkraft und einer entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte, und (d) wenn es bestimmt wurde, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydrau¬ lischen Kraft vorliegen könnte, Beaufschlagen des Magnetspu- lenantriebs des Kraftstoffinj ektors mit einem zweiten Strom¬ profil, um einen zweiten Einspritzvorgang durchzuführen, wobei das zweite Stromprofil im Vergleich mit dem ersten Stromprofil so eingerichtet ist, dass eine geringere Magnetkraft auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübt wird (damit ein größerer Spalt zwischen Polstück und Anker entsteht) .
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es anhand eines Wertes eines Systemparameters bestimmt werden kann, ob eine während eines ersten Einspritzvorgangs, welcher durch Beaufschlagen des Magnetspulenantriebes mit einem ersten Stromprofil durchgeführt wird, tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge so viel kleiner als eine vorbestimmte Kraft¬ stoffmenge (Soll-Kraftstoffmenge) ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen einer auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübten Magnetkraft und einer entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte. Ein solches Missverhältnis führt dazu, dass der Spalt zwischen Anker und Polstück so klein (bzw. nicht vorhanden) ist, dass sehr wenig (bzw. kein) Kraftstoff eingespritzt wird, das heißt, der Kraftstoffinj ektor kann nicht normal funktionieren. Dies kann gegebenenfalls durch Beauf¬ schlagen des Magnetspulenantriebes mit einem zweiten Stromprofil (zumindest teilweise) behoben werden, indem das zweite
Stromprofil so eingerichtet ist, dass die auf den Anker in Richtung des Polstücks wirkende Magnetkraft kleiner ist, als während des ersten Einspritzvorgangs. Aufgrund der geringeren Magnetkraft entsteht einen größeren Spalt zwischen Anker und Polstück, wenn die Magnetkraft durch die entgegengerichtete hydraulische Kraft ausgeglichen wird, was zu einem größeren Volumenstrom von Kraftstoff führt.
In diesem Dokument bezeichnet ein „Kraftstoffinj ektor mit hydraulischem Anschlag" insbesondere einen Kraftstoffinj ektor, in dem der Kraftstoff durch einen Spalt zwischen Anker und Polstück fließt. Durch diesen Volumenstrom entsteht der „hydraulische Anschlag", der die Ankerbewegung in Richtung des Polstücks gegen Ende eines Öffnungsvorgangs abbremst.
In diesem Dokument bezeichnet „Stromprofil" insbesondere einen vorbestimmten (zum Beispiel durch Regelung realisierten) zeitlichen Verlauf der Stromstärke des während eines Ansteu¬ ervorgangs durch die Magnetspule des Magnetspulenantriebes laufenden Stromes.
Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit einem Einspritz¬ vorgang, in dem der Magnetspulenantrieb mit einem ersten Stromprofil beaufschlagt wird, das dazu eingerichtet ist, eine Einspritzung von einer vorbestimmten Einspritzmenge unter der Annahme eines bestimmten (zum Beispiel für den Betrieb normalen oder als Reaktion auf eine Fehlerdetektion schon reduzierten) Kraftstoffdrucks zu erzielen. Mit anderen Worten ist das erste Stromprofil für den erwarteten (zum Beispiel normalen) Betrieb (zum Beispiel ohne reduzierten Kraftstoffdruck) vorgesehen. In Verbindung mit dieser Ansteuerung wird dann ein erster Wert eines Systemparameters ermittelt, und basierend auf diesem ersten Wert wird es bestimmt, ob die tatsächlich eingespritzte Kraft- stoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraftstoffmenge ist, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte. Dies wäre insbesondere der Fall, wenn der Kraftstoffdruck zum Beispiel aufgrund einer fehlerhaften Hochdruckpumpe reduziert, das heißt wesentlich kleiner als der übliche (oder erwartete) Kraftstoffdruck ist.
Wurde es bestimmt, dass ein Missverhältnis zwischen der Mag¬ netkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte, dann wird der Magnetspulenantrieb mit einem zweiten Stromprofil beauf¬ schlagt, das sich von dem ersten Stromprofil dahingehend un¬ terscheidet, dass nun eine geringere Magnetkraft auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübt wird. Aufgrund der geringeren Magnetkraft entsteht das Gleichgewicht zwischen Magnetkraft und hydraulischer Kraft bei einem größeren Spalt zwischen Anker und Polstück als bei Ansteuerung mit dem ersten Stromprofil. Somit kann ein größerer Volumenstrom durch den Spalt fließen und letztendlich eine größere tatsächlich eingespritzte Kraft¬ stoffmenge, die gleich oder näher an der vorbestimmten
Kraftstoffmenge ist, erzielt werden. Mit anderen Worten kann eine korrekte Funktion des Kraftstoffinj ektors erreicht werden. Die genaue Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge soll aber mit anderen, als solchen bekannten Verfahren erfolgen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht der
Systemparameter sich auf eine zylinderindividuelle Laufruhe, eine zylinderindividuelle Lambdamessung oder eine zylinder¬ individuelle Fehlzündungsdetektion . Abweichungen in der zylinderindividuellen Laufruhe oder der zylinderindividuellen Lambdamessung gegenüber den entsprechenden, bei normalem Betrieb auftretenden Referenzwerten deutet auf eine im Vergleich mit der vorbestimmten Einspritzmenge fehlerhafte bzw. nicht korrekte tatsächliche Einspritzmenge hin. Auch wenn eine Fehlzündung detektiert wird, deutet dies auf eine erheblich abweichende tatsächliche Einspritzmenge hin. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das erste Stromprofil einen ersten Peakstromwert auf und das zweite Stromprofil weist einen zweiten Peakstromwert auf, wobei der zweite Peakstromwert kleiner als der erste Peakstromwert ist.
In diesem Dokument bezeichnet „Peakstromwert" insbesondere den Wert der Stromstärke, bei welchem ein Spannungspuls am Anfang eines Ansteuervorgangs beendet wird. Mit einem kleineren Peakstromwert im zweiten Stromprofil wird somit auch die maximale Magnetkraft auf den Anker in Richtung des Polstücks kleiner als bei Verwendung des ersten Stromprofils.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das erste Stromprofil einen ersten Haltestromwert auf und das zweite Stromprofil weist einen zweiten Haltestromwert auf, wobei der zweite Haltestromwert kleiner als der erste Haltestromwert ist.
In diesem Dokument bezeichnet „Haltestromwert" insbesondere den Wert der Stromstärke, der für das Offenhalten des geöffneten Kraftstoffinj ektors während der Einspritzung eingestellt wird.
Mit einem kleineren Haltestromwert im zweiten Stromprofil wird somit auch die während der Einspritzung auf den Anker in Richtung des Polstücks wirkende Magnetkraft kleiner als bei Verwendung des ersten Stromprofils.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das erste Stromprofil mittels zumindest eines ersten Spannungspulses beaufschlagt und das zweite Stromprofil wird mittels zumindest eines zweiten Spannungspulses beaufschlagt, wobei der zweite Spannungspuls eine kleinere Spannung als der erste Spannungspuls aufweist . Durch Verwendung einer kleineren Spannung zur Erzeugung des zweiten Stromprofils steigt die Stromstärke (und damit die Magnetkraft) weniger schnell an als in dem ersten Stromprofil. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner folgendes auf: (a) Ermitteln eines zweiten Werts des Systemparameters, (b) Bestimmen, basierend auf dem er¬ mittelten zweiten Wert des Systemparameters, ob die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbe¬ stimmte Kraftstoffmenge ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen der auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübten Magnetkraft und der entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte, und (c) wenn es bestimmt wurde, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte, Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs des Kraftstoffinj ektors mit einem dritten Stromprofil, um einen dritten Einspritzvorgang durchzuführen, wobei das dritte Stromprofil im Vergleich mit dem zweiten Stromprofil so eingerichtet ist, dass eine geringere Magnetkraft auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübt wird .
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein zweiter Wert des Sys- temparameters (entsprechend der Ansteuerung mit dem zweiten
Stromprofil) ermittelt und basierend auf diesem zweiten Wert wird es bestimmt, ob auch die tatsächlich eingespritzte Kraft¬ stoffmenge (bei der Ansteuerung mit dem zweiten Stromprofil) so viel kleiner als die vorbestimmte Kraftstoffmenge ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen der auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübten Magnetkraft und der entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte. Es wird mit anderen Worten überprüft, ob das zweite Stromprofil zu einer korrekten Einspritzung in dem Sinne führt, dass der Kraftstoffinj ektor zweckgemäß funktio¬ niert. Ist dies nicht der Fall, wird der Magnetspulenantrieb mit einem dritten Stromprofil beaufschlagt, das sich von dem zweiten Stromprofil dahingehend unterscheidet, dass nun eine noch geringere Magnetkraft auf den Anker in Richtung des Polstücks ausgeübt wird. Aufgrund der geringeren Magnetkraft entsteht das Gleichgewicht zwischen Magnetkraft und hydraulischer Kraft bei einem größeren Spalt zwischen Anker und Polstück als bei Ansteuerung mit dem zweiten (und ersten) Stromprofil. Somit kann ein (noch) größerer Volumenstrom durch den Spalt fließen und letztendlich eine größere tatsächlich eingespritzte kraft¬ stoffmenge, die näher an der vorbestimmten Kraftstoffmenge ist, erzielt werden.
Die zusätzlichen Verfahrensschritte gemäß diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel können insbesondere so oft wiederholt werden, bis es nicht mehr bestimmt wird, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte, das heißt so oft, dass eine korrekte Funktion des Kraftstoffinj ektors sichergestellt ist. Dabei muss es, zum Beispiel durch Beachtung eines Schwellenwerts, sichergestellt werden, dass eine Dros¬ selung im Nadelhub (oben im Spalt sowie unten am Ende der Nadel) verhindert wird. Wie oben erwähnt muss die eingespritzte Kraftstoffmenge gegebenenfalls noch (zum Beispiel durch ein als solche bekanntes Regelungsverfahren) nachgeregelt werden, nachdem eine korrekte Funktion des Kraftstoffinj ektors si¬ chergestellt worden ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Bestimmen, ob die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraftstoffmenge ist, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte, ein Vergleich des ermittelten Werts des Systemparameters mit einem Referenzwert auf.
Mit anderen Worten wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der ermittelte (erste und/oder zweite) Wert des Systemparameters mit einem Referenzwert verglichen. Weicht der ermittelte Wert von dem Referenzwert ab oder überschreitet die Differenz zwischen dem ermittelten Wert und dem Referenzwert einen vorbestimmten Schwellenwert, dann wird es bestimmt, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte .
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug beschrieben, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet ist.
Diese Motorsteuerung ermöglicht in einfacher Weise, insbesondere durch Änderung eines Stromprofils in Abhängigkeit von einem Wert eines Systemparameters, dass eine Fehlfunktion eines Kraft¬ stoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag aufgrund eines re¬ duzierten Kraftstoffdrucks entgegengewirkt und behoben werden kann .
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm beschrieben, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele durchzuführen .
Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Com¬ puterprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Pro¬ gramm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen .
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-ROM, DVD, Blu-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände be¬ schrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt einen Kraftstoffinj ektor mit hydraulischem
Anschlag in einem geschlossenen Zustand.
Figur 2 zeigt den in Figur 1 gezeigten Kraftstoffinj ektor in einem geöffneten Zustand. Figur 3 zeigt zeitliche Verläufe von Spannung und Stromstärke bei herkömmlichem Betreiben eines Kraftstoffinj ektors mit hydraulischem Anschlag.
Figur 4 zeigt jeweilige zeitliche Verläufe von der Ein- spritzrate eines Kraftstoffinj ektors mit hydrauli¬ schem Anschlag bei herkömmlichem Betrieb in einem normalen Betriebszustand und in einem Betriebszustand mit einem Missverhältnis zwischen Magnetkraft und hydraulischer Kraft, zum Beispiel aufgrund eines reduzierten Kraftstoffdrucks und einer zu hohen Magnetkraft . Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen
Verfahrens .
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an mög- liehen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
Die Figur 1 zeigt einen Kraftstoffinj ektor 1 mit hydraulischem Anschlag in einem geschlossenen Zustand. Der Kraftstoffinj ektor 1 weist ein Gehäuse 2, eine Spule 3, einen beweglichen Anker 4, eine mit dem Anker mechanisch gekoppelte bzw. (zum Beispiel über einen Mitnehmer) koppelbare Düsennadel 5, ein Polstück 6 und eine Kalibrationsfeder 7 auf. In dem in der Figur 1 abgebildeten Zustand ruht die Ventilnadel im Ventilsitz 8 und blockiert somit die Spritzlöcher 9. In diesem Zustand weist der Spalt 10 zwischen Anker 4 und Polstück folglich eine maximale Breite auf.
Beim Anlegen einer Spannung an die Spule 3 wird durch elektromagnetische Kräfte der Anker 4 in Richtung Polstück 6 bewegt. Durch mechanische Kopplung bewegt sich ebenfalls die Düsennadel 5 und gibt die Einspritzlöcher 9 zur Kraftstoffzufuhr frei. Bei Kraftstoffinj ektoren mit Leerhub findet die mechanische Kopplung zwischen Anker 4 und Düsennadel 5 erst statt, wenn der Anker 4 den Leerhub überwunden hat. Bei Kraftstoffinj ektoren ohne Leerhub beginnt die Nadelbewegung gleichzeitig mit der An- kerbewegung. Dieser Zustand ist in der Figur 2 gezeigt. Wie es der Figur 2 entnommen werden kann, ist der Spalt 10 zwischen Anker 4 und Polstück 6 nun deutlich kleiner als in der Figur 1 und die Düsennadel 5 ist dementsprechend mit einem Abstand zum Ventilsitz 8 positioniert. Innerhalb des Kraftstoffinj ektors 1 gibt es nun einen Pfad für den Kraftstofffluss 11. Der Volumenstrom 11 muss durch den Spalt 10 zwischen Anker und Polstück 6 und seitlich am Anker 4 vorbei zu den Spritzlöchern 9. Dadurch kommt es zu einem Druckabfall über den Anker 4, welcher eine (hydraulische) Kraft erzeugt, die der Magnetkraft ent¬ gegenwirkt. Je kleiner der Spalt 10 wird, desto höher der Druckabfall und somit desto höher die Kraft in Schließrichtung. Der Anker 4 bewegt sich also solange in Richtung Polstück 6 bis die Kraft durch den Druckabfall sich im Gleichgewicht mit der Magnetkraft befindet. Ist das der Fall, ist sozusagen der obere Anschlag erreicht. Zwischen Anker 4 und Polstück 6 besteht aber kein Kontakt, sondern durch den Volumenstrom 11 entsteht der hydraulische Anschlag.
Die Abbildung 30 in Figur 3 zeigt zeitliche Verläufe von Spannung (U) 31, 32 und Stromstärke (I) 35 bei herkömmlichem Betreiben des Kraftstoffinj ektors 1. Die Ansteuerung beginnt mit einer Boostphase, in welcher der Magnetspulenantrieb 3 mit einer
Spannungspuls 31 mit Spannung Ul (Boostspannung) beaufschlagt wird, um den Anker 4 und die Düsennadel von dem Zustand in der Figur 1 zu dem Zustand in der Figur 2 zu bewegen. Der Spannungspuls 31 endet, wenn die Stromstärke 35 einen vorbestimmten Maximalwert (Peakstrom) IP erreicht. Danach wird eine etwas niedrigere
Spulenstrom IH (auch Haltestrom bezeichnet) durch Beaufschlagen des Magnetspulenantriebs 3 mit einer Reihe von kleineren Spannungspulsen 32 für die Dauer der Einspritzung aufrechterhalten, damit der Kraftstoffinj ektor 1 offen bleibt, das heißt in dem in der Figur 2 gezeigten Zustand verbleibt. Der Haltestrom IH bezeichnet hier den mittleren Stromwert, der sich durch das Ein- und Abschalten entsprechend den Spannungspulsen 32 ergibt. Dieser Durchschnittsstrom IH führt zu einer entsprechenden mittleren Magnetkraft. Durch die Trägheit reagiert die Mechanik nicht auf das Ein- und Abschalten, so dass die Spannungspulse 32 keine Ankerbewegung verursachen.
Bei ungünstigem Verhältnis zwischen Magnetkraft und hydrau¬ lischer Kraft durch Druckabfall kann es passieren, dass durch einen zu hoch gewählten Strom (und somit zu hoher Magnetkraft) der Spalt 10 zwischen Anker 4 und Polstück 6 geschlossen wird bzw. der Druckabfall so hoch wird, dass kein Volumenstrom mehr für die Einspritzung zur Verfügung steht. Dieser Fall kann in einem Fahrzeug z.B. bei Ausfall der Hochdruckpumpe auftreten (sog. Low Pressure Limp Home) . Somit steht nur noch der Vorförderdruck (bis ca. lObar) zur Verfügung. Der Injektor 1 ist typischerweise für Betrieb bei wesentlich höheren Drücken ausgelegt und somit ist die Auslegung des Magnetkreises zu stark für den Betrieb bei 5 bis lObar.
Die Abbildung 40 in der Figur 4 zeigt die jeweiligen zeitlichen Verläufe 41 und 42 der Einspritzrate ROI bei herkömmlichem Betrieb (das heißt mit der in der Figur 3 gezeigten Ansteuerung) des Kraftstoffinj ektors 1 in einem normalen Betriebszustand (mit normalem Kraftstoffdruck) und in einem Betriebszustand mit reduziertem Kraftstoffdruck . Der zeitliche Verlauf 41 entspricht dem Normalzustand, in dem die Einspritzrate ROI ungefähr ab Ende der Boostphase bis zum Erreichen der Maximalrate Q ansteigt und dann erst am Ende der Ansteuerung wieder abfällt. Der zeitliche Verlauf 42 entspricht dagegen dem Zustand mit reduziertem Kraftstoffdruck . Hier steigt die Einspritzrate auch kurz an, fällt aber vor Erreichen der Maximalrate Q wieder ab und bleibt bis kurz vor dem Ende der Ansteuerung auf null, da der Spalt 10 aufgrund der hohen Magnetkraft relativ zu der hydraulischen Kraft geschlossen bzw. so klein wird, dass der Druckabfall im Spalt zu hoch wird. Erst wenn die Magnetkraft nach Abstellen des Hal¬ testromes IH (vgl. Figur 3) wieder gesunken ist, wird der Spalt 10 wieder kurzfristig geöffnet bzw. ausreichend groß, um einen Volumenstrom durchzulassen . Am Ende des Schließvorgangs sind die Einspritzlöcher 9 von der Düsennadel 5 geschlossen und die Breite des Spaltes 10 ist maximal. Es wird in diesem Falle folglich insgesamt erheblich weniger Kraftstoff eingespritzt und eine Weiterfahrt ist kaum möglich, weil die benötigte Kraftstoffmenge nicht geliefert werden kann.
Die Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm 500 eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lösung des obigen Problems durch Anpassung eines Stromprofils, wenn die tatsächlich eingespritzte Kraftstoff¬ menge so viel kleiner als die vorgegebene Kraftstoffmenge ist, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte. Das Verfahren beginnt bei 510, indem der Magnetspulenantrieb des Kraftstoffinj ektors 1 mit einem ersten Stromprofil beaufschlagt wird, um einen ersten Einspritzvorgang durchzuführen und dadurch eine vorbestimmte Einspritzmenge einzuspritzen. Das erste Stromprofil ist so gewählt, dass eine Einspritzung der vor¬ bestimmten Einspritzmenge unter normalen (bzw. erwarteten) Umständen, insbesondere bei normalem (oder schon bekanntem, reduziertem) Kraftstoffdruck, zu erwarten ist. Bei 520 wird nun ein erster Wert eines Systemparameters er¬ mittelt, insbesondere in Bezug auf eine zylinderindividuelle Laufruhe, eine zylinderindividuelle Lambdamessung oder eine zylinderindividuelle Fehlzündungsdetektion . Dieser Wert ist indikativ für einen Zusammenhang zwischen tatsächlich einge- spritzter Kraftstoffmenge und der vorbestimmten Kraftstoffmenge in dem Sinne, dass eine fehlerhafte Einspritzung (insbesondere eine viel zu kleine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge) erkennbar ist. Bei 530 wird dann basierend auf dem ermittelten ersten Wert des Systemparameters bestimmt, ob die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraft- stoffmenge ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen einer auf den Anker 4 in Richtung des Polstücks 6 ausgeübten Magnetkraft und einer entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker 4 ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte.
Wird es bei 530 bestimmt, dass ein solches Missverhältnis gegeben ist (JA) , dann erfolgt bei 535 ein Beaufschlagen des Magnet- spulenantriebs des Kraftstoffinj ektors 1 mit einem angepassten (zweiten) Stromprofil, um einen zweiten Einspritzvorgang durchzuführen. Im Vergleich mit dem ersten Stromprofil ist das zweite Stromprofil so eingerichtet, dass die auf den Anker 4 in Richtung des Polstücks 6 ausgeübte Magnetkraft geringer ist als bei Verwendung des ersten Stromprofils. Dies kann insbesondere durch Vorgabe eines kleineren Peakstromwertes und/oder eines kleineren Haltestromwertes und/oder einer kleineren Spannung erreicht werden. Nach dem Beaufschlagen mit dem zweiten Stromprofil bei 535 wird bei 520 ein entsprechender (zweiter) Wert des Systemparameters ermittelt und dann wird es bei 530 basierend auf dem ermittelten zweiten Wert des Systemparameters bestimmt, ob die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge immer noch so viel kleiner als die vorbestimmte Kraftstoffmenge ist, dass dies weiterhin von einem Missverhältnis zwischen Mag¬ netkraft und hydraulischer Kraft verursacht werden könnte. Diese Schleife wird dann so oft durchgeführt, bis es bei 530 bestimmt wird, dass ein Missverhältnis zwischen Magnetkraft und hyd- raulischer Kraft nicht gegeben ist. Dabei muss aber eine untere Grenze für die Magnetkraft berücksichtigt werden, um eine Drosselung der Düsennadel 5 zu vermeiden. Mit anderen Worten muss ein Minimal-Stromprofil berücksichtigt werden, bei dem eine zweckmäßige Funktion des Kraftstoffinj ektors sichergestellt ist. Kann ein zufriedenstellender Wert des Systemparameters nicht mit dem Minimal-Stromprofil erreicht werden, muss das Verfahren beendet werden.
Wenn es bei 530 bestimmt wird, dass der Wert des Systemparameters nicht mehr auf ein Missverhältnis zwischen Magnetkraft und hydraulischer Kraft hinweist bzw. hinweisen kann (NEIN), dann endet das Verfahren bei 540. Nachdem das Missverhältnis somit behoben ist, kann die eingespritzte Kraftstoffmenge gegebe¬ nenfalls genauer justiert werden unter Verwendung von als solchen bekannten Regelungsverfahren, wie zum Beispiel Anpassung einer Ansteuerzeit in Abhängigkeit von erfassten Öffnungs- und/oder Schließ zeiten.
, n
15
Bezugs zeichenliste
1 Kraftstoffinjektor
2 Gehäuse
3 Spule
4 Anker
5 Düsennadel
6 Polstück
7 Kalibrationsfeder
8 Ventilsitz
9 Spritzloch
10 Spalt
11 Kraftstofffluss
30 Abbildung
31 Spannungspuls
32 Spannungspuls
35 Stromstärke
IP Peakstrom
Ul BoostSpannung
IH Haltestrom
t Zeit
40 Abbildung
41 Einspritzrateverlauf
42 Einspritzrateverlauf
Q Einspritzrate
500 Flussdiagramm
510 Verfahrensschritt
520 Verfahrensschritt
530 Verfahrensschritt
535 Verfahrensschritt
540 Verfahrensschritt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinj ektors (1) mit hydraulischem Anschlag, wobei der Kraftstoffinj ektor (1) einen Magnetspulenantrieb und ein Polstück (6) aufweist, wobei der Magnetspulenantrieb einen beweglichen Anker (4) und eine durch den Anker (4) bewegbare Düsennadel (5) aufweist, das Verfahren aufweisend
Beaufschlagen (510) des Magnetspulenantriebes des
Kraftstoffinj ektors (1) mit einem ersten Stromprofil, um einen ersten Einspritzvorgang durchzuführen und dadurch eine vorbestimmte Einspritzmenge einzuspritzen,
Ermitteln (520) eines ersten Wertes eines Systemparameters, der für einen Zusammenhang zwischen tatsächlich eingespritzter Kraftstoffmenge und der vorbestimmten Kraftstoffmenge indikativ ist,
Bestimmen (530), basierend auf dem ermittelten ersten Wert des Systemparameters, ob die tatsächlich eingespritzte
Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraft- stoffmenge ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen einer auf den Anker (4) in Richtung des Polstücks (6) ausgeübten Magnetkraft und einer entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker (4) ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte, und
wenn es bestimmt wurde, dass ein Missverhältnis zwischen der
Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte, Beaufschlagen (535) des Magnetspulenantriebs des Kraftstoff¬ injektors (1) mit einem zweiten Stromprofil, um einen zweiten Einspritzvorgang durchzuführen,
wobei das zweite Stromprofil im Vergleich mit dem ersten
Stromprofil so eingerichtet ist, dass eine geringere Magnetkraft auf den Anker (4) in Richtung des Polstücks (6) ausgeübt wird.
2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Systemparameter sich auf eine zylinderindividuelle Laufruhe, eine zylinderindividuelle Lambdamessung oder eine zylinder¬ individuelle Fehlzündungsdetektion bezieht.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Stromprofil einen ersten Peakstromwert aufweist und das zweite Stromprofil einen zweiten Peakstromwert aufweist, und wobei der zweite Peakstromwert kleiner als der erste Peak- stromwert ist.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Stromprofil einen ersten Haltestromwert aufweist und das zweite Stromprofil einen zweiten Haltestromwert aufweist, und wobei der zweite Haltestromwert kleiner als der erste Haltestromwert ist.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Stromprofil mittels zumindest eines ersten Span- nungspulses beaufschlagt wird und das zweite Stromprofil mittels zumindest eines zweiten Spannungspulses beaufschlagt wird, und wobei der zweite Spannungspuls eine kleinere Spannung als der erste Spannungspuls aufweist.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend
Ermitteln (520) eines zweiten Werts des Systemparameters,
Bestimmen (530) , basierend auf dem ermittelten zweiten Wert des Systemparameters, ob die tatsächlich eingespritzte
Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraft¬ stoffmenge ist, dass dies von einem Missverhältnis zwischen der auf den Anker (4) in Richtung des Polstücks (6) ausgeübten Magnetkraft und der entgegengesetzten, von Kraftstoff auf den Anker (4) ausgeübten hydraulischen Kraft verursacht werden könnte, und
wenn es bestimmt wurde, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydraulischen Kraft vorliegen könnte, Beaufschlagen (535) des Magnetspulenantriebs des Kraftstoff¬ injektors mit einem dritten Stromprofil, um einen dritten Einspritzvorgang durchzuführen,
wobei das dritte Stromprofil im Vergleich mit dem zweiten Stromprofil so eingerichtet ist, dass eine geringere Magnetkraft auf den Anker (4) in Richtung des Polstücks (6) ausgeübt wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen, ob die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge so viel kleiner als die vorbestimmte Kraftstoffmenge ist, dass ein Missverhältnis zwischen der Magnetkraft und der hydrau¬ lischen Kraft vorliegen könnte, ein Vergleich des ermittelten Werts des Systemparameters mit einem Referenzwert aufweist.
8. Motorsteuerung für ein Fahrzeug, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist .
9. Computerprogramm, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
PCT/EP2017/074681 2016-10-12 2017-09-28 Betreiben eines kraftstoffinjektors mit hydraulischem anschlag WO2018069058A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/339,231 US11028795B2 (en) 2016-10-12 2017-09-28 Operation of a fuel injector having a hydraulic stop
CN201780063474.2A CN109964020B (zh) 2016-10-12 2017-09-28 具有液压止挡的燃料喷射器的运行方法及装置
KR1020197013141A KR102169755B1 (ko) 2016-10-12 2017-09-28 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기의 동작

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016219891.2 2016-10-12
DE102016219891.2A DE102016219891B3 (de) 2016-10-12 2016-10-12 Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018069058A1 true WO2018069058A1 (de) 2018-04-19

Family

ID=60022076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/074681 WO2018069058A1 (de) 2016-10-12 2017-09-28 Betreiben eines kraftstoffinjektors mit hydraulischem anschlag

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11028795B2 (de)
KR (1) KR102169755B1 (de)
CN (1) CN109964020B (de)
DE (1) DE102016219891B3 (de)
WO (1) WO2018069058A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11028795B2 (en) 2016-10-12 2021-06-08 Vitesco Technologies GmbH Operation of a fuel injector having a hydraulic stop

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017120416A1 (de) * 2017-09-05 2017-12-21 FEV Europe GmbH Verfahren zum betreiben eines injektors

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6513371B1 (en) * 2001-07-31 2003-02-04 Diesel Technology Company Method for determining fuel injection rate shaping current in an engine fuel injection system
DE102015111086A1 (de) * 2014-07-31 2016-02-04 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsteuerung
DE102014017987A1 (de) * 2014-12-04 2016-06-09 Daimler Ag Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kraftstoffinjektors und Vorrichtung
DE102015210794B3 (de) * 2015-06-12 2016-07-21 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Referenzstromwertes zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6079641A (en) * 1998-10-13 2000-06-27 Caterpillar Inc. Fuel injector with rate shaping control through piezoelectric nozzle lift
DE102008017163B3 (de) * 2008-04-03 2009-11-26 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Anpassen tatsächlicher Einspritzmengen, Einspritzvorrichtung und Verbrennungsmotor
DE102009009796B3 (de) * 2009-02-20 2010-10-07 L'orange Gmbh Verfahren zur Diagnose und/oder Steuerung von Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen
WO2010144559A2 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Cummins Intellectual Properties, Inc. Piezoelectric direct acting fuel injector with hydraulic link
DE102009028048A1 (de) * 2009-07-28 2011-02-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils, insbesondere Einspritzventils einer Kraftstoffeinspritzanlage
DE102009045469A1 (de) 2009-10-08 2011-04-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Ventils
EP2383454A1 (de) 2010-04-27 2011-11-02 C.R.F. Società Consortile per Azioni Kraftstoffeinspritzratenmodellierung in einem Verbrennungsmotor
DE102010022910B4 (de) * 2010-06-07 2017-09-21 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils
DE102010027267A1 (de) * 2010-07-15 2011-04-28 Daimler Ag Adaptionsverfahren
DE102011005285B4 (de) * 2011-03-09 2015-08-20 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Leerhubes eines Piezoinjektors mit direkt betätigter Düsennadel
DE102011075269B4 (de) 2011-05-04 2014-03-06 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Ventils
EP3069002A1 (de) * 2013-11-15 2016-09-21 Sentec Ltd Steuereinheit für einen kraftstoffinjektor
US9726100B2 (en) * 2014-03-20 2017-08-08 GM Global Technology Operations LLC Actuator with deadbeat control
DE102014210847A1 (de) * 2014-06-06 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Luftfehlers und eines Kraftstofffehlers
JP6511266B2 (ja) * 2014-12-25 2019-05-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁制御装置
DE102016219888B3 (de) * 2016-10-12 2017-11-23 Continental Automotive Gmbh Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag
DE102016219891B3 (de) 2016-10-12 2018-02-08 Continental Automotive Gmbh Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag
JP6316471B1 (ja) 2017-03-17 2018-04-25 三菱電機株式会社 エンジン制御装置およびエンジン制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6513371B1 (en) * 2001-07-31 2003-02-04 Diesel Technology Company Method for determining fuel injection rate shaping current in an engine fuel injection system
DE102015111086A1 (de) * 2014-07-31 2016-02-04 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsteuerung
DE102014017987A1 (de) * 2014-12-04 2016-06-09 Daimler Ag Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kraftstoffinjektors und Vorrichtung
DE102015210794B3 (de) * 2015-06-12 2016-07-21 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Referenzstromwertes zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11028795B2 (en) 2016-10-12 2021-06-08 Vitesco Technologies GmbH Operation of a fuel injector having a hydraulic stop

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190057392A (ko) 2019-05-28
CN109964020B (zh) 2022-02-01
KR102169755B1 (ko) 2020-10-26
DE102016219891B3 (de) 2018-02-08
US20190234335A1 (en) 2019-08-01
US11028795B2 (en) 2021-06-08
CN109964020A (zh) 2019-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2386021B1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems
EP2379868B1 (de) Verfahren zur regelung eines magnetventils einer mengensteuerung in einer brennkraftmaschine
EP1825124B1 (de) Verfahren zum steuern eines piezoelektrischen aktors und steuereinheit zum steuern eines piezoelektrischen aktors
DE102010041320B4 (de) Bestimmung des Schließzeitpunkts eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors
DE102013206600B4 (de) Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine und Regelverfahren für ein solches Einspritzsystem
WO2014131540A1 (de) Verfahren zur steuerung eines einspritzvorgangs eines magnetinjektors
WO2016166142A1 (de) Steuern eines kraftstoffeinspritz-magnetventils
DE102010042467A1 (de) Ermittlung des Öffnungszeitpunkts eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffnjektors
DE112005002990T5 (de) Verfahren zum Detektieren und Steuern einer Bewegung einer betätigten Komponente
DE102010041880B4 (de) Ermitteln der ballistischen Flugbahn eines elektromagnetisch angetriebenen Ankers eines Spulenaktuators
DE102016219888B3 (de) Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag
DE102018116364A1 (de) Optimierung des stromverlaufs der einspritzung für elektromagnetisch betriebene einspritzdüsen
DE102015000310A1 (de) Stromflussendzeitpunktkorrektur für Common-Rail-Kraftstoffsysteme
WO2013068173A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102018214135A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors
WO2017063824A1 (de) Erkennen eines vorbestimmten öffnungszustandes eines einen magnetspulenantrieb aufweisenden kraftstoffinjektors
DE102016219881B3 (de) Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag
EP1664511A1 (de) Verfahren zur bestimmung der ansteuerspannung eines piezoelektrischen aktors eines einspritzventils
EP2459860A1 (de) Verfahren zum betreiben eines magnetventils, insbesondere einspritzventils einer kraftstoffeinspritzanlage
DE102013211469A1 (de) Verfahren zum Betreiben von mindestens einem Einspritzventil
WO2018069058A1 (de) Betreiben eines kraftstoffinjektors mit hydraulischem anschlag
EP2724011B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kraftstofffördereinrichtung einer brennkraftmaschine
EP1551065A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Ansteuerspannung für einen piezoelektrischen Aktor eines Einspritzventils
DE102008040222A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Injektors und Steuergerät hierfür
DE102016200836A1 (de) Verfahren zur Regelung eines Magnetventil-Injektors

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17780362

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197013141

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17780362

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1