DE102023202731A1

DE102023202731A1 - Verfahren zum Betätigen eines Injektors, Computerprogramm, Steuergerät, Verbrennungskraftmaschine und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102023202731A1
Application number: DE102023202731.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel August; Christian Steinbrecher; Philipp Hackmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2023-03-27
Filing date: 2023-03-27
Publication date: 2024-10-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen eines Injektors (1), insbesondere eines Hochdruckeinspritzventils, für eine Verbrennungskraftmaschine (100) mit mehreren Zylindern (51), umfassend:- Ermitteln einer notwendigen Einspritzmasse (30), die über den Injektor (1) in einen Zylinder (101) geleitet wird, wobei die Einspritzmasse (31) während einer Öffnungsphase (33) und die Einspritzmasse (35) während einer Schließphase (37) des Injektors (1) vollständig berücksichtig werden;- Ermitteln eines Schließzeitpunkts (39), bei dem ein Massenfluss (41) durch den Injektor (1) einen bestimmten Wert unterschreitet;- Ermitteln einer Ansteuerzeit (43) des Injektors (1), unter Berücksichtigung des ermittelten Schließzeitpunkts (39) und der ermittelten Einspritzmasse (30).Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm (150) die einen Computer veranlassen das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, ein Steuergerät (160) das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, eine Verbrennungskraftmaschine (100) mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät (160) sowie ein Kraftfahrzeug (200) mit der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen eines Injektors, insbesondere eines Hochdruckeinspritzventils, sowie ein Computerprogramm, ein Steuergerät, eine Verbrennungskraftmaschine und ein Kraftfahrzeug.
Injektoren werden in Verbrennungskraftmaschinen verwendet, um vor jedem Verbrennungstakt Kraftstoff in der richtigen Dosis in den Brennraum einzuspritzen. Ein Motorsteuergerät steuert dabei das in dem Injektor integrierte Schaltventil, wodurch sich eine Einspritzdüse öffnet und schließt. Entsprechend einer Öffnungsdauer kann die Einspritzmasse an Kraftstoff durch den Injektor reguliert oder gesteuert werden.
Bei einer elektrischen Ansteuerung der Injektoren, beispielsweise bei Magnetventilinjektoren, kann es dazu kommen, dass ein Öffnen und Schließen dieser Ventile mit einem gewissen Verzug stattfindet. Der Verzug der einzelnen Injektoren unterliegt Toleranzen mit der Folge, dass die Injektoren unterschiedliche Öffnungsdauern trotz gleicher Ansteuerzeit aufweisen. Daraus resultiert eine unerwünschte Ungleichverteilung der Kraftstoffmasse. Das kann zu einem erhöhten Schadstoffausstoß führen.
Eine Öffnungsdauer setzt sich dabei in der Regel aus der Ansteuerung, abzüglich der Öffnungsverzugszeit und der Schließzeit zusammen.
Bisher erfolgt die Regelung der Injektoren über die Bestimmung eines Öffnungsverzugs und eines Schließverzugs. Über diese beiden Größen wird eine effektive Öffnungszeit bestimmt.
Die WO 2011/000650 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem mittels eines elektromagnetischen Einspritzventils Kraftstoff in den Brennraum gelangt. Dabei wird eine charakterisierende elektrische Betriebsgröße des Einspritzventils für unterschiedliche Ansteuerdauern des Einspritzventils analysiert. Daraus wird eine Öffnungsverzugszeit des Einspritzventils ermittelt. Das Verfahren basiert darauf, eine Ansteuerdauer zu ermitteln, bei der eine Hubbewegung des Ventilelements gerade nicht mehr oder gerade noch nicht möglich ist und das Ventil dadurch geschlossen bleibt. Damit gibt es keine Ventilöffnungsdauer und keine Schließzeit.
Die Messung eines Öffnungsverzugs im Fahrzeug ist allerdings aufwendig und erfordert zum Teil ein anderes Einspritzmuster des Kraftstoffs in den Motor. Dadurch kann es zu einer Verschlechterung des Abgases kommen. Daher wird der Öffnungsverzug meist nur einmal im Fahrzyklus oder nach einem bestimmten Kilometerintervall bestimmt. Dadurch kann es zu einem erhöhten Schadstoffausstoß kommen.
Ein weiterer Nachteil bestehender Verfahren ist, dass der Öffnungsverzug und der Schließverzug nicht fest definiert sind. Beim Öffnen und Schließen des Injektors entstehen im Massenfluss Rampen von Injektor geschlossen zu Injektor geöffnet und umgekehrt. Diese Rampen können durch einfache Verzugszeiten nur unzureichend abgebildet werden. Dadurch kann es zu Abweichungen der eingespritzten Masse kommen.
Es hat sich zudem gezeigt, dass bestehende Verfahren jeweils nur für bestimmte Injektoren angewandt werden können. Weiterhin kann es bei einem Zusammenspiel verschiedener Komponenten zu zusätzlichen Fehlern kommen, die sich aus der jeweiligen Softwareumsetzung der verschiedenen Komponenten ergeben können. Beispielsweise kann es zu einer Fehlerfortpflanzung kommen. Die Fehlerfortpflanzung kann aus der Verwendung von interpolierten Werten resultieren. Die interpolierten Werte können aus der jeweiligen Softwareumsetzung kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betätigen des Injektors, ein verbessertes Computerprogramm, ein verbessertes Steuergerät, eine verbesserte Verbrennungskraftmaschine und ein verbessertes Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei der die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwunden werden.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1, das erfindungsgemäße Computerprogramm nach Anspruch 12, das Steuergerät nach Anspruch 13, die Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 14 und das Kraftfahrzeug nach Anspruch 15 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen eines Injektors, insbesondere eines Hochdruckeinspritzventils für eine Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Zylindern, umfassend:

- Ermitteln einer notwendigen Einspritzmasse, die über den Injektor in einen Zylinder geleitet wird, wobei die Masse während einer Öffnungsphase und die Masse während einer Schließphase des Injektors vollständig berücksichtigt werden;
- Ermitteln eines Schließzeitpunkts, bei dem ein Massenfluss durch den Injektor einen bestimmten Wert unterschreitet;
- Ermitteln der Ansteuerzeit des Injektors unter Berücksichtigung des ermittelten Schließzeitpunkts und der ermittelten Einspritzmasse.

Das Betätigen des Injektors kann eine Regelung des Injektors sein. Das Betätigen des Injektors kann eine Steuerung des Injektors sein. Das Betätigen des Injektors kann eine Regelung und eine Steuerung des Injektors sein. Über das Verfahren kann der Injektor über die Ansteuerzeit und die Schließverzugszeit geregelt werden. Mit dem Verfahren kann auch eine Ansteuerzeit zum Betätigen des Injektors weitergegeben werden.
Der Injektor kann ein Magnetventil-Injektor sein. Der Injektor kann auch ein anderes Einspritzventil oder Einspritzdüse sein. Mit dem Verfahren kann jeweils ein Injektor betätigt werden. Das Verfahren kann für mehrere Injektoren in der Verbrennungskraftmaschine angewendet werden. Das Verfahren kann je Injektor angewendet werden.
Die notwendige Einspritzmasse kann die Menge an Kraftstoff sein, die bei einer Injektion in den Brennraum eines Zylinders eingespritzt wird. Für das Verfahren zum Betätigen des Injektors kann die Einspritzmasse in der Einheit Gramm verwendet werden. Die Einspritzmasse kann von einer Einspritzzeit in die Einspritzmasse umgerechnet werden. Die notwendige Einspritzmasse kann je nach Gegebenheit und Bedingungen variieren. Die notwendige Einspritzmasse kann von einer Temperatur und einem Druck abhängig sein.
Es ist erstrebenswert, dass in jeden Zylinder bzw. Brennraum gleiche Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Dadurch kann eine höhere Laufruhe der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden und eine Partikelemission und CO₂-Emission verringert werden.
Beispielsweise kann eine dahingehend bereits optimierte Einspritzmasse von einem separaten Verfahren zur Verfügung gestellt werden oder von dem separaten Verfahren ermittelt werden. Die Einspritzmasse kann beispielsweise auch von einer Datenbank oder einem Kennfeld abgerufen bzw. ermittelt werden. Die Einspritzmasse kann auch durch allgemein bekannte Verfahren ermittelt werden. Die Einspritzmasse kann auch von einem anderen Steuergerät ermittelt bzw. zur Verfügung gestellt werden. Die Einspritzmasse kann von einer vorhandenen Software zur Verfügung gestellt werden. Die Einspritzmasse kann von dem erfindungsgemäßen Verfahren angefordert werden.
Über die Anforderung kann beispielsweise lediglich die Einspritzzeit zur Verfügung gestellt werden. Anschließend kann die Einspritzzeit durch einen globalen Faktor in die notwendige Einspritzmasse umgerechnet werden.
Die ermittelte Einspritzmasse kann beispielsweise eine Einspritzmasse sein, die bereits hinsichtlich eines Einspritzmengenunterschieds mit mehreren Zylindern optimiert wurde.
In einem Beispiel kann der Einspritzmengenunterschied einen Unterschied zwischen einer ersten Einspritzmenge in einen ersten Zylinder der mehreren Zylinder und einer zweiten Einspritzmenge in einen zweiten Zylinder der mehreren Zylinder umfassen.
Bei einem solchen Verfahren zur Optimierung der Einspritzmasse kann für den ersten Zylinder und den zweiten Zylinder, vorzugsweise für jeden Zylinder, folgendes durchgeführt werden: in dem jeweiligen Zylinder werden mehrere zeitlich aufeinanderfolgende erste Druckwerte in einem Druckrohr (Hochdruckrail) vor einer Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder erfasst und mehrere zeitlich aufeinanderfolgende zweite Druckwerte in dem Druckrohr nach der Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder erfasst. Die mehreren ersten Druckwerte können statistisch analysiert werden und die mehreren zweiten Druckwerte können statistisch analysiert werden. Auf der Grundlage der mehreren ersten Druckwerte und der mehreren zweite Druckwerte kann für den jeweiligen Zylinder ein jeweiliger Differenzdruckwert bestimmt werden, wenn die mehreren ersten Druckwerte und die mehreren zweiten Druckwerte mindestens eine vorbestimmte statistische Eigenschaft erfüllen.
Die dahingehend optimierte Einspritzmasse kann dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verfügung gestellt werden.
Der Schließzeitpunkt kann ein Zeitpunkt sein, bei dem der Massenfluss durch den Injektor einen festen Wert unterschreitet. Der Schließzeitpunkt kann ein Wert sein, der je nach Injektor unterschiedlich ausfallen kann. Der Schließzeitpunkt kann ein Wert sein, der vom Injektor anhängig ist. Der Schließzeitpunkt kann ein Wert sein, der nicht einstellbar ist.
Der Schließzeitpunkt kann sich immer am selben Ort (bei gleichem Massenfluss) in der Schließphase befinden. Der Schließzeitpunkt kann ein fester Wert für alle Ansteuerzeiten sein. Der Schließzeitpunkt kann beispielsweise aus einer Datenbank ermittelt werden. Der Schließzeitpunkt kann beispielsweise vom Hersteller des Injektors ermittelt werden. Der Schließzeitpunkt kann beispielsweise durch bekannte Verfahren ermittelt werden.
Der Schließzeitpunkt kann beispielsweise von einem anderen Verfahren zur Verfügung gestellt werden. Der Schließzeitpunkt kann beispielsweise von einem anderen Steuergerät zur Verfügung gestellt werden. Der Schließzeitpunkt kann beispielsweise von einer anderen Software zur Verfügung gestellt werden. Der Schließzeitpunkt kann durch bekannte Verfahren gemessen werden. Der Schließzeitpunkt kann durch bekannte Verfahren beispielsweise in Versuchen gemessen werden.
Beispielsweise kann der Schließzeitpunkt mithilfe eines Ansteuerstrom-Diagramms und eines Ventilhub-Diagramms ermittelt werden. Darin kann eine Schließverzugszeit zwischen dem Abschalten eines Ansteuerstroms zu einem Abschaltzeitpunkt und einem Erreichen des tatsächlichen Schließzeitpunkts einer Ventilnadel des Injektors ermittelt werden. Daraus kann der Schließzeitpunkt für das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt werden.
Der Schließzeitpunkt kann beispielsweise aus der Auswertung eines Spannungssignals bzw. eines Spannungsverlaufs ermittelt werden. Beispielsweise kann der Schließzeitpunkt aus einer zweiten zeitlichen Ableitung des Spannungsverlaufs an einer Spule nach dem Abschalten des Ansteuerstroms ermittelt werden.
Die Ansteuerzeit kann eine Zeitdauer der Bestromung der Spule sein. Die Ansteuerzeit kann aus den zuvor ermittelten Werten ermittelt werden. Die Ansteuerzeit kann mit den zuvor ermittelten Werten berechnet werden. Die Ansteuerzeit kann aus der Einspritzmasse und dem Schließzeitpunkt berechnet werden.
Mit dem Verfahren kann die notwendige Ansteuerzeit berechnet werden, um eine gewünschte Einspritzmasse zu erreichen, wenn der Schließzeitpunkt bestimmbar ist. Mit dem Verfahren ist es möglich, den Injektor lediglich über die Ansteuerzeit und die Schließverzugszeit zu bestimmen.
Mit dem Verfahren entfällt die Bestimmung einer Öffnungsverzugszeit. Mit dem Verfahren ist kein aufwändiges Erkennen der Öffnung des Injektors notwendig. Das Verfahren kann unabhängig vom verbauten Injektor verwendet werden. Durch das Verfahren wird keine Definition eines Massenstromwerts für das Öffnen und Schließen des Injektors benötigt. Durch das Verfahren können die Rampen bzw. Flanken eines Massenflusses beim Öffnen und Schließen des Injektors berücksichtigt werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die Einspritzmasse wie folgt bestimmt wird: $M = q_{i} * (t_{A} + t_{V}) + K;$
wobei

q_i der Massenfluss durch den Injektor;
t_A die Ansteuerzeit zur Öffnung des Injektors;
t_V der Schließzeitpunkt; und
K ein Koeffizient ist.

Mit dieser Formel kann der Massenfluss unter Nutzung der globalen Eigenschaften berechnet werden. Durch Umstellen der Formel kann die Ansteuerzeit unter Berücksichtigung des ermittelten Schließzeitpunkts und der notwendigen Einspritzmasse ermittelt werden. Die Ansteuerzeit kann aus der Formel berechnet werden.
Der Massenfluss q_i kann ebenfalls ein Koeffizient sein. Die beiden Koeffizienten q_i und K können Konstanten sein, die temperatur- und druckabhängig sind. Durch Einbezug des Koeffizienten K und dem Massenfluss q_i als Koeffizienten kann auf eine komplizierte Bestimmung der Öffnungsverzugszeit verzichtet werden. Weiterhin wird keine Definition des Massenflusses für das Öffnen und das Schließen benötigt. Dadurch können auch Fehlerfortpflanzungen reduziert werden und die Ansteuerzeit des Injektors verbessert werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen der Koeffizient K mittels des Öffnungsverzugs, einer Einspritzmasse während der Öffnungsphase und einer Einspritzmasse während einer Schließphase bestimmbar ist. Der Koeffizient K kann vom Öffnungsverzug, der Einspritzmasse während der Öffnungsphase und der Einspritzmasse während einer Schließphase abhängen.
Der Koeffizient kann temperatur- und druckabhängig sein. Die Werte zur Temperatur und zum Druck können über einen oder mehrere Sensoren ermittelt werden.
Ein Öffnungsverzug kann zwischen dem Start einer Ansteuerung des Injektors und dem tatsächlichen Öffnen des Injektors bzw. dem Beginn eines Massenflusses durch den Injektor auftreten. Beispielsweise resultiert ein Öffnungsverzug daraus, dass eine Vorspannkraft eines Vorspannelements überwunden werden muss, bis sich die Ventilnadel aus einem Ventilsitz hebt.
Der Öffnungsverzug kann für im Verfahren relevante Ansteuerzeiten konstant sein. Diese Annahme kann aus einem entsprechenden Versuchsaufbau gefolgert werden. Trotz mehrerer Hundert Einspritzungen mit unterschiedlichen Ansteuerzeiten hat der Massenfluss durch den Injektor, während er Öffnungsphase die gleiche Form. Die unterschiedlichen Ansteuerzeiten, bei denen die Öffnungsphase die gleiche Form hat, können vom Injektor abhängig sein. Die unterschiedlichen Ansteuerzeiten im Versuchsaufbau wurden im Bereich zwischen 0 ms und 1 ms gewählt. Im Versuch hat sich gezeigt, dass sich das Verhalten des Injektors ab einer oberen Grenze von 1 ms nicht mehr wesentlich verändert. Die obere Grenze der unterschiedlichen Ansteuerzeiten kann nach oben hin jedoch beliebig gewählt werden. Die obere Grenze kann von einer Drehzahl im Motor begrenzt werden. Eine Einspritzzeit kann ein halbes Arbeitsspiel nicht überschreiten. Die obere Grenze kann auch deutlich mehr als 1 ms sein. Eine untere Grenze kann beispielsweise bei ca. 0,2 ms liegen. Unterhalb von ca. 0,2 ms kann es Unterschiede in der Form geben. Das kann daraus resultieren, dass der Injektor erst ab einer bestimmten Ansteuerzeit öffnet. Beispielsweise öffnet im Versuchsaufbau der Injektor bei einer Ansteuerzeit, die größer als ca. 0,17 ms ist.
Zusammengefasst ergibt sich aus dem Versuchsaufbau, dass die Öffnungsphase einen injektortypischen Verlauf hat, der unabhängig von der Ansteuerzeit ist. Folglich kann die Öffnungsphase für die relevanten Ansteuerzeiten als konstant erachtet werden.
Die Einspritzmasse, während der Öffnungsphase kann die Einspritzmasse sein, die in einer Zeitspanne zwischen Injektor geschlossen und Injektor geöffnet durch den Injektor eingespritzt wird. Die Einspritzmasse während der Schließphase kann die Einspritzmasse sein, die in einer Zeitspanne zwischen Injektor geöffnet und Injektor geschlossen durch den Injektor eingespritzt wird. Die Einspritzmasse während er Öffnungsphase und während der Schließphase kann über der Zeitspanne jeweils einen rampenförmigen Verlauf haben.
Die Rampe der Öffnungsphase kann eine positive Steigung haben. Die Rampe der Schließphase kann eine negative Steigung haben.
Die Öffnungsphase und die Schließphase haben einen Verlauf, der unabhängig von der Ansteuerzeit ist. Aus Versuchen ist erkennbar, dass die Öffnungsphase und die Schließphase trotz unterschiedlicher Ansteuerzeiten immer jeweils die gleiche Form hat. Diese Beobachtung bezieht sich auf für das Verfahren relevante Ansteuerzeiten.
Daraus ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass eine Modellierung der Rampen während der Öffnungsphase und der Schließphase enthalten ist. Weiterhin wird keine Definition des Massenflusswerts für das Öffnen und Schließen benötigt.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die Ansteuerzeit und eine Gesamtdauer einer Öffnung des Injektors wie folgt zusammenhängen: $t_{G} = t_{A} - t_{V0} + t_{VS};$
wobei

t_G eine Gesamtdauer der Öffnung;
t_V0 der Öffnungsverzug; und
t_VS der Schließverzug ist.

Die Ansteuerzeit und die Gesamtdauer t_G der Öffnung können zeitlich auseinanderfallen. Ein Grund kann ein Verzug sein, der während des Öffnens und des Schließens des Injektors auftritt. Daher kann sich beispielsweise der Start einer Ansteuerung zeitlich vor der Gesamtdauer t_G der Öffnung befinden. Weiterhin kann sich beispielsweise ein Abschaltzeitpunkt der Ansteuerung vor einem Ende der Gesamtdauer der Öffnung befinden.
Die Gesamtdauer t_G der Öffnung ist die Zeitspanne, in der Kraftstoff durch den Injektor eingespritzt wird. Während der Gesamtdauer t_G der Öffnung existiert ein Massenfluss durch den Injektor.
Der Öffnungsverzug t_V0 kann die Zeitspanne sein, die zwischen dem Ansteuern des Injektors und dem tatsächlichen Öffnen des Injektors liegt. Beispielsweise muss zum Heben der Ventilnadel aus dem Ventilsitz eine Vorspannkraft eines Vorspannelements überwunden werden. Hieraus kann der Öffnungsverzug t_V0 resultieren.
Der Schließverzug t_Vs kann die Zeitspanne sein, die zwischen dem Abschalten eines Stroms in einer Spule und dem tatsächlichen Schließen des Injektors liegt.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen aus dem Schließzeitpunkt und der Ansteuerzeit eine absolute Schließzeit einer Injektion nach dem Start der Ansteuerung bestimmt wird. Weiterhin wird eine Kennlinie bestimmt, wobei die Kennlinie temperaturabhängig und druckabhängig ist.
Die absolute Schließzeit kann aus einem Aufaddieren des Schließzeitpunkts auf die Ansteuerzeit ermittelt werden. Die absolute Schließzeit kann der Abstand zum Start der Ansteuerung sein.
In der Kennlinie kann die absolute Schließzeit über der Ansteuerzeit aufgetragen sein. Aus der Kennlinie kann beispielsweise bei bekannter absoluter Schließzeit eine entsprechende Ansteuerzeit abgelesen werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen mehrere Werte aus der Einspritzmasse und der absoluten Schließzeit bestimmt werden, wobei die Werte abhängig von einer Temperatur und einem Druck in einem Hochdruckrail zugeordnet werden.
Das Hochdruckrail kann ein Druckrohr sein. Das Hochdruckrail kann eine zentrale Hydraulikkomponente sein, die eine Kraftstoffpumpe und die Injektoren miteinander verbindet. Das Hochdruckrail kann einen verdichteten Kraftstoff speichern und den Kraftstoff den Injektoren zur Verfügung stellen. An dem Hochdruckrail können mehrere Injektoren angeschlossen sein, die den Kraftstoff direkt in den ihnen zugeordneten Zylinder bzw. Brennraum einspritzen. Das Hochdruckrail kann ein gemeinsames Druckrohr für die mehreren Injektoren sein. Diese Anordnung wird auch als Common-Rail-Einspritzung bezeichnet.
Die mehreren Werte, die bestimmt werden, können Messwerte sein, die gesammelt werden. Die Messwerte können abhängig von einer Temperatur und einem Druck im Hochdruckrail gesammelt werden. Die Messwerte können anschließend in einem Raster oder einem Kennfeld zugeordnet bzw. einsortiert werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen der Massenfluss q_i und der Koeffizient K über eine lineare Regression bestimmbar sind.
Der Massenfluss und der Koeffizient können in Abhängigkeit der Temperatur und des Drucks über die lineare Regression bestimmt werden. Die lineare Regression kann anhand der Messwerte erfolgen, die zuvor in dem Raster bzw. dem Kennfeld einsortiert wurden. Die lineare Regression kann durchgeführt werden, sobald eine ausreichende Anzahl an Messwerten für eine Temperatur und einen Druck bestimmt bzw. gesammelt wurden. Die daraus ermittelten Koeffizienten q_i und K können in die zuvor erläuterte Formel (M = q_i * (t_A + t_V) + K) eingesetzt werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen eine Kennlinie (71) mit der Einspritzmasse über die absolute Schließzeit invertiert wird. Aus der Kennlinie kann bei einer gewünschten Einspritzmasse eine absolute Schließzeit ermittelt werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen der Massenfluss während der Öffnungsphase und der Massenfluss während der Schießphase für alle relevanten Ansteuerzeiten jeweils eine gleiche Form hat.
Die Form während der Öffnungsphase und die Form während der Schließphase kann unterschiedlich sein. Die Form während der Öffnungsphase und während der Schließphase kann jeweils rampenförmig sein. Die Rampe kann eine Flanke sein. Die Form während der Öffnungsphase kann eine ansteigende Rampe (positive Steigung) sein. Die Form während der Schließphase kann eine abfallende Rampe (negative Steigung) sein.
Die Form kann für unterschiedliche Ansteuerzeiten gleichbleiben. Die unterschiedlichen Ansteuerzeiten bei denen die Form gleich bleibt, kann den relevanten Ansteuerzeiten entsprechen. Die unterschiedlichen Ansteuerzeiten, bei denen die Öffnungsphase die gleiche Form hat, können vom Injektor abhängig sein. Aus den entsprechenden Versuchen lässt sich ableiten, dass die Form trotz unterschiedlicher Ansteuerzeiten jeweils gleichbleibt. Im Versuch hat sich gezeigt, dass sich das Verhalten des Injektors ab einer oberen Grenze von 1 ms nicht mehr wesentlich verändert. Die obere Grenze der unterschiedlichen Ansteuerzeiten kann nach oben hin beliebig gewählt werden. Die obere Grenze kann von einer Drehzahl im Motor begrenzt werden. Eine Einspritzzeit kann ein halbes Arbeitsspiel nicht überschreiten. Die obere Grenze kann auch deutlich mehr als 1 ms sein. Eine untere Grenze kann beispielsweise bei ca. 0,2 ms liegen. Unterhalb von ca. 0,2 ms kann es Unterschiede in der Form geben. Das kann daraus resultieren, dass der Injektor erst ab einer bestimmten Ansteuerzeit öffnet. Beispielsweise öffnet im Versuchsaufbau der Injektor bei einer Ansteuerzeit, die größer als ca. 0,17 ms ist. Aufgrund der gleichbleibenden Form ist in der zuvor erläuterten Formel die Modellierung der Rampen während der Öffnungsphase und der Schließphase enthalten. Es kann auf eine Definition des Massenflusswertes während der Öffnungsphase und der Schließphase verzichtet werden.
Durch den vollständigen Einbezug der Rampen können kleinere Abweichungen der eingespritzten Masse vermieden werden. Dadurch kann der Schadstoffausstoß reduziert werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen das Verfahren entsprechend der Anzahl an Injektoren in der Verbrennungskraftmaschine angewendet wird.
Wenn die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise vier Zylinder mit insgesamt vier Injektoren umfasst, muss das Verfahren entsprechend viermal angewendet werden. Dadurch kann jeder Injektor optimal betätigt werden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass eine optimale Kraftstoffmenge in jeden Zylinder eingespritzt wird.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen das Verfahren dauerhaft im Fahrbetrieb anwendbar ist.
Das Verfahren kann während der Fahrt wiederholend ausgeführt werden. Der Injektor kann während der Fahrt dauerhaft nachgeregelt werden. Der Injektor kann sich während der Fahrt nachregeln. Eine Nachregulierung kann beispielsweise aufgrund einer Veränderung eines Fahrprofils oder der Umgebung notwendig sein. Durch das Verfahren kann ein Einspritzmuster während der Fahrt angepasst werden. Durch die dauerhafte Anwendung kann eine Verschlechterung des Abgases in Folge einer falschen Ansteuerzeit vermieden werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm kann auf einem elektrischen Speichermedium abgespeichert sein.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät, das eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine kann den oben beschriebenen Injektor aufweisen. Die Verbrennungskraftmaschine kann über das oben beschriebene Steuergerät betätigt werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann über das oben beschriebene Steuergerät gesteuert werden. Die Verbrennungskraftmaschine ist eingerichtet und ausgebildet, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Steuergerät. Das Kraftfahrzeug ist eingerichtet und ausgebildet, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Dabei zeigt:

1 schematisch eine Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Injektoren, die über ein Steuergerät betätigt werden;
2a, 2b schematisch einen Injektor;
3a schematisch ein Diagramm für einen Massefluss durch den Injektor während einer Gesamtdauer der Öffnung;
3b schematisch Diagramme für einen Ansteuerstrom und für einen Ventilhub;
4 schematisch ein Verfahren zum Betätigen des Injektors;
5 schematisch mehrere Verläufe des Masseflusses während einer Öffnungsphase;
6 schematisch mehrere Verläufe des Masseflusses während einer Schließphase;
7a, 7b einen Verlauf der Einspritzmasse über der Schließzeit bzw. über der Ansteuerzeit;
8 einen Verlauf der absoluten Schließzeit über der Ansteuerzeit;
9 schematisch ein Ablaufdiagramm zur Steuerung und Regelung des Injektors; und
10 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät gemäß einer Ausführungsform.

1 zeigt schematisch eine Verbrennungskraftmaschine 100 mit vier Zylindern 101a-101d. Jedem Zylinder ist jeweils ein Injektor 1a-1d zugeordnet. Eingangsseitig sind die Injektoren 101a-101d über jeweils zugeordnete Leitungen 102a-102d mit einem Hochdruckrail 103 verbunden. Ausgangsseitig stehen die Injektoren 1a-1d mit den Innenräumen bzw. Brennräumen der Zylinder 101a-101d in Verbindung. Mithilfe einer Kraftstoffpumpe 105 wird Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 107 in das Hochdruckrail 103 geleitet. Die Kraftstoffpumpe 105 baut beim Pumpen des Kraftstoffs einen Druck in dem Hochdruckrail 103 auf, der ausreichend groß ist, um den Kraftstoff bei geöffneten Injektoren 1a-1d in die Zylinder 101a-101d einzuspritzen. Das Hochdruckrail 103 ist mit einem Steuergerät 160 gekoppelt. Über ein in dem Steuergerät 160 befindliches Computerprogramm 150 können die Injektoren 1a-1d betätigt werden.
2a zeigt den Injektor 1 schematisch in einer detaillierteren Ansicht in einer geschlossenen Ventilstellung. Der Injektor 1 in 2a weist eine Magnetspule 3, einen Anker 5, eine Ventilnadel 7, ein Vorspannelement 8 sowie einen Ventilsitz 9 mit Einspritzöffnung 11 auf. Das Vorspannelement 8 ist vorliegend als Feder ausgeführt. Der Anker 5 ist vorliegend fest mit der Ventilnadel 7 verbunden. Alternativ ist ein axiales Spiel zwischen dem Anker 5 und der Ventilnadel 7 ist möglich.
Im geschlossenen Zustand, wenn der Injektor 1 nicht bestromt wird, wird durch eine Kraft des Vorspannelements 8 der Anker 5 mit Ventilnadel 7 in Richtung des Ventilsitzes 9 gedrückt und die Einspritzöffnung 11 geschlossen. Die Ventilnadel 7 sitzt in dem Ventilsitz 9. Dadurch wird eine Einspritzung bzw. ein Massenfluss 41 durch den Injektor 1 blockiert.
2b zeigt den Injektor 1 aus 2a in einer geöffneten Ventilstellung. An die Magnetspule 3 wird ein Strom angelegt. Dadurch wird der Anker 5 in Richtung der Magnetspule und gegen das Vorspannelement 8 gedrückt. Während einer Öffnungsphase übersteigt eine magnetische Kraft der Magnetspule 3 die Kraft des Vorspannelements 8. Dadurch wird der Anker 5 in Richtung der Magnetspule 3 angehoben. Gleichzeitig hebt sich die Ventilnadel 7 aus dem Ventilsitz 9 und legt die Einspritzöffnung 11 frei. Dadurch kann Kraftstoff über den Massenfluss 41 durch die Einspritzöffnung 11 in die Zylinder 101 der Verbrennungskraftmaschine 100 einspritzt werden.
3a zeigt eine Prinzipdarstellung des Massenflusses 41 durch den Injektor 1 über die Zeit t während einer Gesamtdauer 45 einer Öffnung des Injektors 1. In 3a ist der gesamte Massenfluss des Injektors von Zustand geschlossen zu Zustand geöffnet und von Zustand geöffnet zu Zustand geschlossen über die Zeit t dargestellt. Die Gesamtdauer 45 der Öffnung umfasst am Anfang des Verlaufs eine Öffnungsphase 33 und am Ende des Verlaufs eine Schließphase 37. Die Einspritzmasse 31 während der Öffnungsphase 33 und die Einspritzmasse 35 während der Schließphase 37 sind jeweils rampenförmig ausgebildet. Zwischen den Rampen ist die Einspritzmasse 38 während eines offenen Zustands des Injektors 1 dargestellt. Die Einspritzmassen 31, 35 und 38 lassen sich zu der Einspritzmasse 30 während der Gesamtdauer 45 der Öffnung zusammenfassen.
Die ansteigende Rampe während der Öffnungsphase 33 umfasst die Einspritzmasse 31 während der Öffnungsphase 33. Die abfallende Rampe während der Schließphase 37 umfasst die Einspritzmasse 35 während der Schließphase 37.
Die Einspritzmasse 30 ergibt sich zu $M = q_{i} * (t_{G} - t_{0} - t_{S}) + m_{0} + m_{s};$
wobei

q_i der Massenfluss 41;
t_G die Gesamtdauer 45 der Öffnung;
t_G die Dauer der Öffnungsphase 33;
t_S die Dauer der Schließphase 37;
m₀ die Einspritzmasse 31 während der Öffnungsphase 33; und
m_s die Einspritzmasse 35 während der Schließphase 35 ist.

Im Bereich der Schießphase 37 befindet sich ein Schließzeitpunkt 39. Der Schließzeitpunkt 39 ist der Zeitpunkt, bei dem der Massenfluss 41 durch den Injektor 1 einen bestimmten Wert unterschreitet. Das bedeutet, dass beim Schließzeitpunkt 39 noch eine Massenfluss 41 durch den Injektor 1 stattfindet. Ein Start einer Ansteuerzeit 42 erfolgt vor dem Beginn der Öffnungsphase 33, bei dem ein Massenfluss 41 stattfindet. Ein Abstand zwischen dem Start der Ansteuerzeit 42 und dem Beginn der Öffnungsphase 33 ist ein Öffnungsverzug 34. Eine Ansteuerzeit 43 des Injektors 1 ist zwischen dem Start der Ansteuerzeit 42 und der abfallenden Rampe eingetragen. Die Ansteuerzeit 43 kann anhängig vom Injektor 1 auch an einer anderen Position eingetragen sein.
3b zeigt schematisch zwei Diagramme, für einen Ansteuerstrom und für einen Ventilhub über einen zeitlichen Verlauf. In dem oberen Ansteuerstrom-Diagramm ist der Ansteuerstrom 50 über einem zeitlichen Verlauf t aufgetragen. Der Ansteuerstrom 50 wird an die Magnetspule 3 angelegt.
Das Ansteuerstrom-Diagramm zeigt ein Anlegen des Ansteuerstrom 50 zum Start einer Ansteuerung 42 zum Öffnen des Injektors 1. Die Dauer des anliegenden Ansteuerstroms 50 entspricht in 3b der eingetragenen Ansteuerzeit 43. Dabei weist der zeitliche Verlauf unmittelbar nach dem Start der Ansteuerung 42 eine steile Flanke bzw. Rampe auf, sodass der Ansteuerstrom 50 vergleichsweise schnell einen entsprechenden Wert für eine Anzugsstromphase 51 (Anzugstrom) zum Anzugzeitpunkt 52 erreicht. Die Zeit zwischen dem Ansteuerzeitpunkt 51 und dem Anzugzeitpunkt 52 entspricht einer Boostphase während einer Öffnungsphase 33 des Magnetventils. Zum Haltezeitpunkt wird der Ansteuerstrom 50 auf einen Wert für eine Haltestromphase 53 (Haltestrom) abgesenkt. Zum Abschaltzeitpunkt 55 wird der Ansteuerstrom 50 abgeschaltet und erreicht dann zum Ansteuerendzeitpunkt 57 den Wert Null. Zur Beschleunigung des Schließvorgangs des Injektors kann wahlweise auch eine stark negative Spannung angelegt werden.
Das Ventilhub-Diagramm zeigt schematisch den Verlauf des Ventilhubs 60 des Injektors 1. Dabei ist ein Hub bzw. eine Auslenkung einer Ventilnadel 7 relativ zum Ventilsitz 9 gemeint.
Aus dem Ventilhub-Diagramm ist erkennbar, dass eine Schließverzugszeit 69 zwischen dem Abschalten des Ansteuerstroms 50 zum Abschaltzeitpunkt 55 und ein Erreichen der geschlossenen Ventilstellung zum tatsächlichen Ventilschließzeitpunkt 67 vorliegt. Nach dem Abschalten des Ansteuerstroms 50 nimmt auch das zuvor aufgebaute magnetische Feld kontinuierlich ab. Anschließend ist das magnetische Feld derart abgeschwächt, sodass das Vorspannelement 8 zum Zeitpunkt 65 die Ventilnadel 7 in Richtung des Ventilsitzes 9 bewegt, bis sich der Injektor 1 zum tatsächlichen Ventilschließzeitpunkt 67 in der geschlossenen Ventilstellung befindet, also die Ventilnadel 7 die Einspritzöffnung 11 verschließt.
4 zeigt schematisch ein Verfahren 300 gemäß einer Ausführungsform, mit dem eine Ansteuerzeit 43 des Injektors 1 ermittelt wird.
In Block 310 wird die notwendige Einspritzmasse 30 ermittelt, die über den Injektor 1 in einen Zylinder 1 geleitet wird. Dabei werden die Einspritzmasse 31 während der Öffnungsphase 33 und die Einspritzmasse 35 während der Schließphase 37 vollständig berücksichtigt. Die Einspritzmasse 31 wird in dieser Ausführungsform von einer Software im Kraftfahrzeug 200 zur Verfügung gestellt. Die Einspritzmasse 35 wird dabei aus einer angeforderten Einspritzzeit umgerechnet.
In Block 320 wird ein Schließzeitpunkt 39 ermittelt. Der Schließzeitpunkt 39 ist ein Wert, bei dem der Massenfluss 41 durch den Injektor 1 einen bestimmten Wert unterschreitet. Der Schließzeitpunkt 39 wird von einem separaten Verfahren im Kraftfahrzeug 200 ermittelt und anschließend für das Verfahren 300 zur Verfügung gestellt.
In Block 330 wird die Ansteuerzeit 43 ermittelt. Dabei wird die Ansteuerzeit 43 unter Einbezug der Einspritzmasse 30 und dem Schließzeitpunkt 39 über folgende Formel berechnet: $M = q_{i} * (t_{A} + t_{V}) + K$
Dabei ist M die Einspritzmasse 30, q_i der Massenfluss 41, t_A die Ansteuerzeit 43, t_V der Schließzeitpunkt 39 und K ein Koeffizient.
Durch Umstellen der obigen Formel kann unter Berücksichtigung der gewünschten Einspritzmasse 30 und dem bestimmbaren Schließzeitpunkt 39 die daraus notwendige Ansteuerzeit 43 berechnet werden.
Der Koeffizient K hängt dabei vom Öffnungsverzug 34, der Einspritzmasse 31 während der Öffnungsphase 33 und der Einspritzmasse 35 während der Schließphase 37 ab. Diese Annahmen ergeben sich unter anderem aus Versuchen, die in 5 und 6 dargestellt sind.
5 zeigt schematisch den Verlauf des Massenflusses 41 über die Zeit t für verschiedene Ansteuerzeiten 43, mit denen der Injektor 1 angesteuert wird. Jede Kurve entspricht einer anderen Ansteuerzeit 43a, 43b, 43c. Der Verlauf in 5 zeigt den Verlauf des Massenflusses 41 mit der rampenförmigen Öffnungsphase 33. Die Schließphase 37 ist in 5 nicht dargestellt.
Beim Versuchsaufbau wurde der Injektor 1 mit verschiedenen Ansteuerzeiten 43 zwischen 0 ms und 1 ms angesteuert. Es wurden ca. 700 Einspritzungen mit einem linearen Anstieg der Ansteuerzeit zwischen 0 ms und 1 ms durchgeführt. Exemplarisch sind (zur besseren Übersicht) in 5 lediglich drei verschiedene Ansteuerzeiten 43a, 43b, 43c übereinandergelegt dargestellt. Aus dem Massenfluss 41 in 5 ist erkennbar, dass der Massenfluss 41 trotz verschiedener Ansteuerzeiten 43a, 43b, 43c immer die gleiche Form hat. Die Öffnungsphase hat einen injektortypischen Verlauf. Im Bereich der Öffnungsphase 33 (eingekreister Bereich) ist nahezu eine Kurvenschar der Ansteuerzeiten 43a, 43b, 43c erkennbar. Daraus kann gefolgert werden, dass die Öffnungsphase 33 einen injektortypischen Verlauf hat, der unabhängig von der Ansteuerzeit 43 ist. Weiterhin kann gefolgert werden, dass die Öffnungsphase 33 für alle relevanten Ansteuerzeiten eine gleiche Form hat.
6 zeigt schematisch den Verlauf des Masseflusses 41 über die Zeit t für verschiedene Ansteuerzeiten 43, mit denen der Injektor 1 angesteuert wird. Der Verlauf in 6 zeigt den Verlauf des Massenflusses 41, unter anderem mit der rampenförmigen Schließphase 37.
Der Versuchsaufbau entspricht dem Versuchsaufbau aus 5. In 6 liegen ca. 700 Kurven übereinander. In 6 wurde die Zeitachse je Ansteuerzeit 43 so angepasst bzw. verschoben, dass die Schließphasen 37 im Wesentlichen übereinstimmen. Es ist erkennbar, dass die Massenflüsse 41 im Bereich der abfallenden rampenförmigen Schließphase 37 (eingekreister Bereich) trotz verschiedener Ansteuerzeiten 43 übereinstimmen. Hieraus kann gefolgert werden, dass die Schließphase 37 für die relevanten Ansteuerzeiten 43 eine gleiche Form hat.
7a zeigt beispielhaft einen Verlauf der Einspritzmasse 30 über die absolute Schließzeit 47 in einer Kennlinie 71. Die Einspritzmasse 30 und die absolute Schließzeit 47 hängen im Wesentlichen linear zusammen. Die in der Kennlinie 71 dargestellte Gerade ergibt sich über eine Invertierung. Die Einspritzmasse 30 erhöht sich im Wesentlichen linear zu einer steigenden absoluten Schließzeit 47. Bei einer gewünschten Einspritzmasse 30 kann über die Kennlinie 71 eine absolute Schließzeit 47 ermittelt werden.
7b zeigt beispielhaft einen Verlauf der Einspritzmasse 30 über die Ansteuerzeit 43 in einer Kennlinie 73. Bei einer gewünschten Einspritzmasse 30 kann über die Kennlinie 73 eine Ansteuerzeit 43 ermittelt werden.
8 zeigt beispielhaft einen Verlauf der absoluten Schließzeit 47 über der Ansteuerzeit 43 in einer Kennlinie 70. In einem für die Injektion relevanten Bereich ergibt sich ein im Wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen der absoluten Schließzeit 47 und der Ansteuerzeit 43. Wenn eine absolute Schließzeit bestimmbar ist, kann über die Kennlinie 70 eine daraus notwendige Ansteuerzeit ermittelt werden. Beispielsweise ergibt sich bei einer Schließzeit von 8 Sekunden eine Ansteuerzeit von 5 Sekunden.
9 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm 400 des Verfahrens zur Steuerung und Regelung der Einspritzung in den Injektor 1.
Block 410 ist eine Software, die die Einspritzung des Injektors 1 betätigt. In Block 410 geht als Eingangsgröße die zuvor ermittelte Ansteuerzeit 43 als Sollwert ein.
Aus dem Block 410 werden wiederum drei Blöcke 420, 430 und 440 ausgegeben.
In Block 420 erfolgt die Ermittlung der Einspritzmasse 30. Die Ermittlung erfolgt über eine Messung der Einspritzmasse 30. Die Messung der Einspritzmasse erfolgt über eine vorhandene andere Softwarelösung.
In Block 430 erfolgt eine Ermittlung des Schließzeitpunkts 39. Die Ermittlung erfolgt über eine Messung des Schließzeitpunkts 39. Der Schließzeitpunkt wird über ein separates Verfahren bestimmt.
In Block 440 wird die Ansteuerzeit 43 ausgelesen. Das Auslesen erfolgt durch einen Treiber, beispielsweise eines Injektorherstellers. Die Ansteuerzeit 43 in Block 440 entspricht einer zuvor ermittelten Ansteuerzeit 43.
In Block 450 wird in einem ersten Pfad aus dem in Block 430 ermittelten Schließzeitpunkt 39 und der in Block 440 ausgelesenen Ansteuerzeit 43 die absolute Schließzeit 47 bestimmt. Die absolute Schließzeit 47 ergibt sich aus einer Addition der Ansteuerzeit 43 und dem Schließzeitpunkt 39. Die absolute Schließzeit 47 ist die absolute Schließzeit 47 der Injektion nach dem Start der Ansteuerung 42.
Anschließend gehen in Block 451 die Werte aus dem Block 420 und dem Block 450 ein. In Block 451 werden Messwerte gesammelt. Die Messwerte werden abhängig von einer Temperatur und einem Druck im Hochdruckrail 103 gesammelt. Die Messwerte werden anschließend in einem Raster einsortiert.
Anschließend gehen in Block 453 die Messwerte aus Block 451 ein. Bei einer ausreichenden Anzahl an Messwerten für eine Temperatur und einen Druck können in Block 453 über eine lineare Regression der Koeffizient K und ein Koeffizient des Masseflusses 41 (q_i) bestimmt werden. Die Bestimmung ist temperatur- und druckabhängig.
Anschließend erfolgt in Block 455 eine Invertierung der Kennlinie der Einspritzmasse 30 über der absoluten Schließzeit 47. Die Kennlinie kann der beispielhaften Kennlinie 71 in 7a entsprechen.
In Block 460 wird in einem zweiten Pfad aus dem in Block 430 ermittelten Schließzeitpunkt 39 und der in Block 440 ausgelesenen Ansteuerzeit 43 eine Kennlinie bestimmt. Die Kennlinie ist temperatur- und druckabhängig. In der Kennlinie ist die absolute Schließzeit 47 über der Ansteuerzeit 43 aufgetragen. Die Kennlinie kann der beispielhaften Kennlinie 70 in 8 entsprechen.
In einem separaten losgelösten Pfad wird in Block 470 über die vorhandene Software der Einspritzung eine Einspritzzeit angefordert.
Anschließend wird in Block 480 die Einspritzzeit in die Einspritzmasse 30 umgerechnet. Die Umrechnung erfolgt durch einen globalen Faktor.
In Block 490 wird die Ansteuerzeit 43 für den Injektor berechnet. Als Eingangsgrößen gehen in Block 490 die Blöcke 455, 460 und 480 ein.
Abschließend wird die berechnete Ansteuerzeit 43 aus Block 490 ausgegeben und als Eingangsgröße dem Block 410 übergeben.
10 zeigt schließlich schematisch ein beispielhaftes Steuergerät 160, das eingerichtet ist, das oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Das Steuergerät 160 ist in einem schematisch dargestellten Kraftfahrzeug 200 angeordnet und kann eine schematisch dargestellte Verbrennungskraftmaschine 100 steuern. Das Steuergerät 160 umfasst einen Prozessor 161, einen Speicher (elektronisches Speichermedium) 163 und eine Schnittstelle 165. Ferner ist in dem Speicher 163 auch ein Computerprogramm (Software) 150 hinterlegt, dass dazu ausgelegt ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Der Prozessor 161 ist dazu ausgelegt, Programminstruktionen des Computerprogramms 150 auszuführen. Die Schnittstelle 165 ist ferner dazu ausgelegt, Daten zu empfangen und auszusenden. Es kann sich beispielsweise um eine Schnittstelle zu einem CAN-Bus des Kraftfahrzeugs 200 handeln, über den das Steuergerät 160 Signale empfängt und Steuerbefehle aussendet.
Bezugszeichenliste

1: Injektor
3: Magnetspule
5: Anker
7: Ventilnadel
8: Vorspannelement
9: Ventilsitz
11: Einspritzöffnung
30: Einspritzmasse
31: Einspritzmasse während einer Öffnungsphase
33: Öffnungsphase
34: Öffnungsverzug
35: Einspritzmasse während einer Schließphase
37: Schließphase
38: Einspritzmasse während eines geöffneten Zustands
39: Schließzeitpunkt
41: Massenfluss (
42: Start einer Ansteuerzeit
43: Ansteuerzeit
45: Gesamtdauer einer Öffnung
47: Absolute Schließzeit
50: Ansteuerstrom
51: Anzugsstromphase
53: Haltestromphase
55: Abschaltzeitpunkt
57: Ansteuerendzeitpunkt
60: Ventilhub
61: Start einer Öffnung
63: Zeitspanne maximaler Ventilhub
65: Start Bewegung der Ventilnadel in Richtung des Ventilsitzes
67: Tatsächlicher Ventilschließzeitpunkt
69: Schließverzugszeit
70: Kennlinie Schließzeit über Ansteuerzeit
71: Kennlinie Einspritzmasse über absoluter Schließzeit
73: Kennlinie Einspritzmasse über Ansteuerzeit
100: Verbrennungskraftmaschine
101: Zylinder
102: Leitung
103: Hochdruckrail
105: Kraftstoffpumpe
107: Kraftstoffleitung
150: Computerprogramm
160: Steuergerät
161: Prozessor
163: Speicher
165: Schnittstelle
200: Kraftfahrzeug
300: Verfahren zum Ermitteln der Ansteuerzeit
310: Ermitteln einer notwendigen Einspritzmasse
320: Ermitteln eines Schließzeitpunkts
330: Ermitteln einer Ansteuerzeit
400: Verfahren zur Regelung einer Injektorbetätigung
410: Einspritzung
420: Messung einer Einspritzmasse
430: Messung eines Schließzeitpunkts (abs. oder rel. Wert)
440: Auslesen einer vorherigen Ansteuerzeit
450: Bestimmung einer absoluten Schließzeit
451: Sammeln mehrerer Werte
453: Ermittlung mehrerer Koeffizienten
455: Invertierung: Kennlinie
460: Bestimmung einer Kennlinie mit Schließzeit und Ansteuerzeit
470: Anforderung einer Einspritzzeit
480: Umrechnung Einspritzzeit in Einspritzmasse (global)
490: Berechnung einer Ansteuerzeit
K: Koeffizient

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/000650 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betätigen eines Injektors (1), insbesondere eines Hochdruckeinspritzventils, für eine Verbrennungskraftmaschine (100) mit mehreren Zylindern (51), umfassend: - Ermitteln einer notwendigen Einspritzmasse (30), die über den Injektor (1) in einen Zylinder (101) geleitet wird, wobei die Einspritzmasse (31) während einer Öffnungsphase (33) und die Einspritzmasse (35) während einer Schließphase (37) des Injektors (1) vollständig berücksichtig werden; - Ermitteln eines Schließzeitpunkts (39), bei dem ein Massenfluss (41) durch den Injektor (1) einen bestimmten Wert unterschreitet; - Ermitteln einer Ansteuerzeit (43) des Injektors (1), unter Berücksichtigung des ermittelten Schließzeitpunkts (39) und der ermittelten Einspritzmasse (30).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einspritzmasse (30) wie folgt bestimmt wird: $M = q_{i} * (t_{A} + t_{V}) + K;$
wobei q_i der Massenfluss (41) durch den Injektor (1); t_A die Ansteuerzeit (43) zur Öffnung des Injektors (1); t_V der rechnerische Schließzeitpunkt (39); und K ein Koeffizient ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Koeffizient (K) mittels eines Öffnungsverzugs (34), einer Einspritzmasse (31) während der Öffnungsphase (33) und einer Einspritzmasse (35) während einer Schließphase (37) bestimmbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ansteuerzeit (43) und eine Gesamtdauer (45) einer Öffnung des Injektors (1) wie folgt zusammenhängen: $t_{G} = t_{A} - t_{V0} - t_{VS};$
wobei t_G eine Gesamtdauer (45) der Öffnung; t_V0 der Öffnungsverzug (34); und der Schließverzug ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem Schließzeitpunkt (39) und der Ansteuerzeit (43) eine absolute Schließzeit (47) einer Injektion nach dem Start einer Ansteuerung (42) bestimmt wird, und eine Kennlinie (70) bestimmt wird, wobei die Kennlinie (70) temperaturabhängig und druckabhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei mehrere Werte aus der Einspritzmasse (30) und der absoluten Schließzeit (47) bestimmt werden, wobei die Werte abhängig von einer Temperatur und einem Druck in einem Hochdruckrail (103) zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 6, wobei der Massenfluss (41) und der Koeffizient (K) über eine lineare Regression bestimmbar sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine Kennlinie (71) mit der Einspritzmasse (30) über die absolute Schließzeit (47) invertiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massenfluss (41) während der Öffnungsphase (33) und der Massenfluss (41) während der Schießphase (37) für alle relevanten Ansteuerzeiten (43) jeweils eine gleiche Form hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren entsprechend der Anzahl an Injektoren (1) in der Verbrennungskraftmaschine (100) angewendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren dauerhaft im Fahrbetrieb anwendbar ist.
Computerprogramm (150), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
Steuergerät (160), das eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Verbrennungskraftmaschine (100) mit einem Steuergerät (160) nach Anspruch 13, wobei die Verbrennungskraftmaschine (100) eingerichtet und ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Kraftfahrzeug (200) mit einer Verbrennungskraftmaschine (100) nach Anspruch 14, wobei das Kraftfahrzeug (200) eingerichtet und ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.