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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung eines wenigstens
ein Einspritzelement aufweisendes Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie
ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens auf dem
Steuergerät
einer Brennkraftmaschine.
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Aus
der
DE 103 28 789
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur druckwellenkompensierenden
Steuerung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art
bekannt geworden, bei denen vorgesehen ist, für die wenigstens zwei Einspritzelemente
eine kollektive Druckwellenkorrektur durchzuführen und eine kollektive Korrekturfunktion
zu ermitteln, wobei hierbei individuelle Kenngrößen der wenigstens zwei Einspritzelemente erfasst
werden und die kollektive Korrekturfunktion mittels der erfassten
individuellen Kenngrößen der wenigstens
zwei Einspritzelemente amplitudenmoduliert wird.
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Die
EP 1 303 693 B1 offenbart
ein Verfahren und eine Steuerung einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art,
bei denen bei der zweiten Teileinspritzung eine die bei der zweiten
Teileinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge charakterisierende Kraftstoffmengengröße abhängig von
wenigstens einer den Kraftstoffdruck charakterisierenden Druckgröße und wenigstens
einer weiteren Größe korrigiert
wird.
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Jede
Einspritzung löst
aufgrund der Mengenentnahme aus dein Hochdruckbereich eine Druckschwingung
aus. Der Verlauf der Druckschwingung ist von vielen Einflussfaktoren
abhängig
und nicht exakt vorhersehbar. Die Menge der nachfolgenden Einspritzungen
innerhalb eines Verbrennungszyklus weicht aus diesem Grunde abhängig von
den aktuellen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine vom erwarteten
Wert ab, wodurch eine unerwünschte Beeinflussung
der Leistung, des Geräuschs
und der Emissionen der Brennkraftmaschine resultiert.
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Bei
Einspritzelementen mit elektrisch betätigtem Servoventil setzt sich
die aus dem Hochdruckspeicher (Rail) für eine Einspritzung entnommene Menge
aus der eigentlichen Einspritzmenge und aus einer Steuermenge zusammen.
Diese beiden Mengenanteile lösen
zusammen die unerwünschte
Leitungsdruckschwingung aus, die durch eine kollektive Druckwellenkorrektur
und auch durch eine an die individuellen Einspritzelemente angepasste
Amplitudenmodulation nur bis zu einem gewissen Grad eine Druckwellenkorrektur
ermöglicht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung
eines wenigstens ein Einspritzelement aufweisenden Einspritzsystems
einer Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art dahingehend
weiterzubilden, dass eine praktisch vollständige Kompensation der Druckwelle
und damit eine optimale Druckwellenkorrektur, insbesondere auch
bei Einspritzsystemen mit Injektoren mit elektrisch betätigtem Servoventil
erreicht wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Grundidee
der Erfindung ist es, zur Korrektur der Druckwellenbeeinflussung
zeitnah vor der zweiten Teileinspritzung eine Ansteuerung des wenigstens
einen Einspritzelements derart vorzunehmen, dass eine durch Überlagerung
die Druckwelle auslöschende
Kompensationsdruckwelle, jedoch keine Einspritzung in den Brennraum,
ein sogenannter Blankshot, ausgelöst wird.
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Durch
diese Kompensationsdruckwelle wird die Druckwelle der ersten Einspritzung
aktiv ausgelöscht
und damit eine Druckschwingung im Einspritzelement und in der Rohrleitung
zum Rail vollständig vermieden.
Eine nachteilige Beeinflussung des Spritzbeginns, des Spritzendes
und/oder der Menge der zeitlich nachfolgenden Einspritzung, wie
aus dem Stand der Technik bekannt, entfällt. Durch die Auslöschung der
Druckwelle wird auch ein Verschleiß der Bestandteile des Einspritzelements
weitestgehend vermieden.
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Bevorzugt
erfolgt die Ansteuerung des wenigstens einen Einspritzelements,
bzw. im Falle einer Brennkraftmaschine mit mehreren Einspritzelementen,
aller Einspritzelemente, derart, dass die Phasenlage der Kompensationsdruckwelle
um eine halbe Periode zur durch die erste Teileinspritzung ausgelösten Druckwelle
versetzt ist.
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Bevorzugt
wird dabei die Kompensationsdruckwelle durch Ansteuern eines Servoventils
eines nach dem Servoprinzip arbeitenden Injektors erzeugt. Hierbei
erfolgt eine geeignete Ansteuerung, die nur eine Steuermenge aus
dem Speicher entnimmt, die jedoch keine Einspritzung auslöst, um so eine
Kompensationsdruckwelle zu erzeugen. Diese Kompensationsdruckwelle
löscht
durch Überlagerung
die Druckwelle einer zeitnahen Einspritzung aus.
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Vorteilhafterweise
wird dabei die Amplitude und der zeitliche Verlauf der Kompensationsdruckwelle
durch die Ansteuerdauer und/oder die Modifikation der Amplitude
und/oder der Verlaufsform der Ansteuersignals einer das Servoventil
betätigenden piezoelektrischen
Einheit variiert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, aus denen weitere Besonderheiten,
Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen.
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Im
Einzelnen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines im Stand der Technik bekannten Common-Rail-Einspritzsystems;
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2 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen
gemäß dein Stand
der Technik, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt;
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3 schematisch
ein Ventil/Zeit-Diagramm, welches den Verlauf des Ventilhubs verdeutlicht;
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4 ein
Nadelhub/Zeit- sowie ein Steuermenge/Zeit-Diagramm, welche mit dem
Diagramm gemäß 3 korrespondieren;
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5 schematisch
den zeitlichen Ablauf zweier aufeinanderfolgender Einspritzungen
und
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6 den
zeitlichen Ansteuerungsverlauf eines Einspritzventils, den zeitlichen
Verlauf der durch diese Einspritzung ausgelösten Druckwelle sowie einer
Kompensationswelle und den Druckverlauf nach der Überlagerung
der Druckwelle mit der Kompensationsdruckwelle.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In
der 1 sind für
das Verständnis
der Erfindung erforderliche Bauteile eines hochdruck-basierten Kraftstoffeinspritzsystems
am Beispiel eines Common-Rail-Systems dargestellt. Mit 100 ist
ein Kraftstoffvorratsbehälter
bezeichnet. Der Kraftstoffvorratsbehälter 100 steht zur
Förderung
von Kraftstoff über
einen ersten Filter 105 sowie eine Vorförderpumpe 110 mit
einem zweiten Filter 115 in Verbindung. Vom zweiten Filter 115 aus
gelangt der Kraftstoff über
eine Leitung zu einer Hochdruckpumpe 125. Die Verbindungsleitung
zwischen dem zweiten Filter 115 und der Hochdruckpumpe 125 steht
ferner über
eine ein Niederdruckbegrenzungsventil 145 aufweisende Verbindungsleitung
mit dem Vorratsbehälter 100 in
Verbindung. Die Hochdruckpumpe 125 steht mit einen Rail 130 in
Verbindung. Das Rail 130 wird auch als (Hochdruck-)Speicher
bezeichnet und steht wiederum über
Kraftstoffleitungen mit verschiedenen Injektoren 131 in
druckleitender Verbindung. Über
ein Druckablassventil 135 ist das Rail 130 mit dem
Kraftstoffvorratsbehälter 100 verbindbar.
Das Druckablassventil 135 ist mittels einer Spule 136 steuerbar.
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Die
Leitungen zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe 125 und
dem Eingang des Druckablassventils 135 werden als „Hochdruckbereich" bezeichnet. In diesem
Bereich steht der Kraftstoff unter hohem Druck. Der Druck im Hochdruckbereich
wird mittels eines Sensors 140 erfasst. Die Leitung zwischen
dem Kraftstoffvorratsbehälter 100 und
der Hochdruckpumpe 125 werden hingegen als „Niederdruckbereich" bezeichnet.
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Eine
Steuerung 160 beaufschlagt die Hochdruckpumpe 125 mit
einem Ansteuersignal AP, die Injektoren 131 jeweils mit
einem Ansteuersignal A und/oder das Druckablassventil 135 mit
einem Ansteuersignal AV. Die Steuerung 160 verarbeitet
verschiedene Signale unterschiedlicher Sensoren 165, die
den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeuges,
welches von dieser Brennkraftmaschine angetrieben wird, charakterisieren.
Ein solcher Betriebszustand ist beispielsweise die Drehzahl N der
Brennkraftmaschine.
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Das
in 1 gezeigte Einspritzsystem arbeitet wie folgt:
Der Kraftstoff, der sich im Kraftstoffvorratsbehälter 100 befindet,
wird mittels der Vorförderpumpe 110 durch
den ersten Filter 105 und den zweiten Filter 115 hindurchgefördert. Steigt
der Druck im genannten Niederdruckbereich auf unzulässig hohe Werte
an, so öffnet
das Niederdruckbegrenzungsventil 145 und gibt die Verbindung
zwischen dem Ausgang der Vorförderpumpe 110 und
dem Vorratsbehälter 100 frei.
Die Hochdruckpumpe 125 fördert die Kraftstoffmenge Q1
vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich. Die Hochdruckpumpe 125 baut
dabei im Rail 130 einen sehr hohen Druck auf. Üblicherweise
werden bei Einspritzsystemen für fremdgezündete Brennkraftmaschinen
maximale Druckwerte von etwa 30 bis 100 bar und bei selbstzündenden
Brennkraftmaschinen (Diesel-Brennkraftmaschinen) maximale Druckwerte
von etwa 1000 bis 2000 bar erzielt. Mittels der Injek toren 131 kann
der Kraftstoff damit unter hohem Druck den einzelnen Verbrennungsräumen (Zylindern)
der Brennkraftmaschine zugemessen werden.
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Mittels
des Sensors 140 wird der Druck P im Rail bzw. im gesamten
Hochdruckbereich erfasst. Mittels der steuerbaren Hochdruckpumpe 125 und/oder
des Druckablassventils 135 wird der Druck im Hochdruckbereich
geregelt.
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Als
Vorförderpumpe 110 werden üblicherweise
Elektrokraftstoffpumpen eingesetzt. Für höhere Fördermengen, die insbesondere
bei Nutzkraftfahrzeugen erforderlich sind, können auch mehrere parallelgeschaltete
Vorförderpumpen
eingesetzt werden.
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In
der
2 ist ein aus der
DE 101 39 623 A1 , auf die vorliegend Bezug
genommen wird, hervorgehendes piezoelektrisch betriebenes Einspritzventil
(Injektor)
131 in größerem Detail
und in einer Schnittzeichnung dargestellt.
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Das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil 131,
welches als Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von vorzugsweise
Dieselkraftstoff ausgebildet ist. Das Kraftstoffeinspritzventil
umfasst hierzu als wesentliche Baueinheiten ein Düsenmodul 202 und
ein Ventilsteuermodul 203 und ist mit der (in 2 nicht
dargestellten) elektronischen Steuerung 160 verbunden, wie
oben beschrieben.
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Das
Düsenmodul 202 umfasst
eine in einem Düsenkörper 204 angeordnete
und geführte
Düsennadel 205,
welche zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine führende Einspritzdüsen 206 des Kraftstoffeinspritzventils 131 steuert.
Die Düsennadel 205 umfasst
an dem den Einspritzdüsen 206 abgewandten
Ende einen sogenannten Ventilsteuerkolben 207, der in einer
axialen Bohrung 208 eines sogenannten Federtellers 209 geführt ist.
Der Federteller 209 ist mittels einer Spiralfeder 210 belastet,
die an einem Auflager 211 der Düsennadel 205 anliegt.
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Der
Federteller 209 ist in einem Hochdruckraum 212 angeordnet,
dem ein das Kraftstoffeinspritzventil 131 in axialer Richtung
durchquerender Hochdruckkanal 213 zugeordnet ist, der mit
der Hochdruckpumpe 125 in Verbindung steht. Der Hochdruckraum 212 bzw.
der Hochdruckkanal 213 ist im Betrieb der Verbrennungsmaschine
mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff befüllt.
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An
die freie Stirnseite des Ventilsteuerkolbens 207 schließt sich
ein Ventilsteuerraum 214 an, der radial von dem Federteller 209 begrenzt
ist.
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An
das Düsenmodul 202 schließt sich
an dem den Einspritzdüsen 206 abgewandten
Ende eine Ventilplatte 215 an, die dem Ventilsteuermodul 203 zugeordnet
ist und in der neben einem Bereich des Hochdruckkanals 213,
der zu dem Hochdruckraum 212 in dem Düsenmodul 202 führt, ein
Zulaufkanal 216, in dem eine sogenannte Zulaufdrossel 217 angeordnet
ist und der von dem Hochdruckkanal 213 zu dem Ventilsteuerraum 214 führt, ein
Ablaufkanal 218, in dem eine sogenannte Ablaufdrossel 219 angeordnet
ist und der axial ausgerichtet ist, sowie ein Bypass-Kanal 220 ausgebildet
sind, in dem eine Bypass-Drossel 221 angeordnet
ist.
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Der
Ablaufkanal 220 verbindet den Ventilsteuerraum 214 mit
einem in einer weiteren Ventilplatte 222 ausgebildeten
Ventilraum 223, wohingegen der Bypass-Kanal 220 den
Hochdruckkanal 213 bzw. den Hochdruckraum 212 mit
dem Ventilraum 223 verbindet.
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In
dem Ventilraum 223 ist ein Ventilschließglied 224 angeordnet,
das zum einen mit einem an der Ventilplatte ausgebildeten ersten
Ventilsitz 225 und zum anderen mit einem an der ersten
Ventilplatte 215 ausgebildeten zweiten Ventilsitz 226 zusammenwirkt.
Mittels des Ventilschließglieds 224 ist
das Druckniveau in dem Ventilsteuerraum 214 und damit die
axiale Lage der Düsennadel 205 steuerbar.
Liegt das Ventilschließglied 224 an
dem ersten Ventilsitz 225 an, so kann sich in dem Ventilsteuerraum 214 über den
Zulaufkanal 216 der sogenannte Rail-Druck aufbauen. Die
Düsennadel 205 befindet
sich so in Sperrstellung, verschließt also die Einspritzdüsen 206.
Wird das Ventilschließglied 224 an
seinen zweiten Ventilsitz 226 verfahren, kann sich über den
Ablaufkanal 218 der in dem Ventilsteuerraum 214 herrschende
Druck dadurch abbauen, dass der in dem Ventilsteuerraum enthaltene
Kraftstoff über
den Ablaufkanal 218, den Ventilsteuerraum 223,
einen Ablaufraum 227 und einen zu einem nicht dargestellten Vorratstank
führenden
Rücklaufkanal 228 abströmt.
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Die
Betätigung
des Ventilschließglieds 224 erfolgt
mittels eines piezoelektrischen Aktors 229, der mit der
Ventilsteuervorrichtung verbunden ist, und an den eine Spannung
anlegbar ist, sodass er eine axiale Ausdehnung erfährt. Die
Ventilsteuereinrichtung arbeitet softwaregestützt.
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Der
piezoelektrische Aktor 229, der über eine Feder 230 in
der der Düsennadel 205 abgewandten Richtung
vorgespannt ist, ist mit einem sogenannten Stellkolben 231 verbunden.
Der Stellkolben 231 steht wiederum über einen hydraulischen Koppler 232 mit einem
Betätigungskolben 233 in
Wirkverbindung, der mit dem Ventilschließglied 224 verbunden
ist.
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Der
piezoelektrische Aktor 229, der Stellkolben 231 und
der Betätigungskolben 232 sind
in einem Ventilkörper 234 der
Ventilsteuereinheit 203 angeordnet.
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Das
Düsenmodul 202,
die Ventilplatten 215 und 222 sowie der Ventilkörper 234 der
Ventilsteuereinheit 203 sind über eine Ventilspannmutter 235 miteinander
verspannt.
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Die
hier nicht näher
dargestellte Ventilsteuervorrichtung, die mit dem piezoelektrischen
Aktor 229 verbunden ist, arbeitet derart, dass das Ventilschließglied 224 an
dem ersten Ventilsitz 225, an dem zweiten Ventilsitz 226 oder
einer zwischen dem ersten Ventilsitz 225 und dem zweiten
Ventilsitz 226 liegenden Stellung gehalten werden kann.
Die zwischen dem ersten Ventilsitz 225 und dem zweiten
Ventilsitz 226 liegende Stellung entspricht etwa 80% des
maximalen Hubes des Ventilschließgliedes 224, ausgehend
davon, dass der erste Ventilsitz 225 der Null-Lage des
Ventilschließgliedes 224 entspricht
und das Ventilschließglied 224 bei
Anlage an den zweiten Ventilsitz 226 seinen maximalen Hub
erfährt.
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Befindet
sich das Ventilschließglied 224 in der
zwischen den beiden Ventilsitzen 225 und 226 liegenden
Stellung, kann in dem Hochdruckraum 212 enthaltener Kraftstoff über den
Bypass-Kanal 220, den Ventilraum 223, den Ablaufraum 227 und
den Rücklaufkanal 228 zu
dem Vorratsbehälter
abströmen.
Dadurch kann sich auf vorteilhafte Weise der in dem Einspritzventil 131 herrschende
Kraftstoffdruck abbauen. Wenn ein solcher Druckabbau erforderlich ist,
wird das Ventilschließglied
also in der zwischen dem ersten Ventilsitz 225 und dem
zweiten Ventilsitz 228 liegenden Stellung gehalten. Dies
erfolgt dadurch, dass an den piezoelektrischen Aktor 229 etwa 80%
der Spannung angelegt werden, die zum Verfahren des Ventilschließgliedes 224 an
den zweiten Ventilsitz 226 erforderlich sind. In dieser
Stellung ist der über
den Ablaufkanal 218 erfolgende Druckabbau in dem Ventilsteuerraum 214 nicht
ausreichend, um eine axiale Lageverschiebung der Düsennadel 205 und
damit einen Einspritzvorgang über
die Einspritzdüsen 206 auszulösen, was
insbesondere 4 zu entnehmen ist.
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Zum
Auslösen
eines Einspritzvorganges wird das Ventilschließglied 224 an den
zweiten Ventilsitz 226 verfahren. In dieser Ventilgliedstellung
ist die in den Ventilraum 223 führende Mündung des Bypass-Kanals 220 verschlossen.
Kraftstoff aus dem Ventilsteuerraum 214 kann nur über den
Ablaufkanal 218, den Ventilraum 223 und von dort
in den Ablaufraum 227 und weiter in den Rücklaufkanal 228 abströmen. Die
so erfolgende Druckminderung in dem Ventilsteuerraum 214 löst eine
axiale Verschiebung der Düsennadel 205 und
damit ein Öffnen
der Einspritzdüsen 206 aus.
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Die
Einspritzung mittels dieses Einspritzventils wird anhand des in 3 dargestellten
Ventilhub/Zeit-Diagramms und des in 4 dargestellten Nadelhub/Zeit-
sowie Steuermenge/Zeit-Diagramms nachstehend näher erläutert.
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Im
linken Teil des in 3 dargestellten Diagramms, in
dem qualitativ der Ventilhub VH über
der Zeit t aufgetragen ist, ist der Ventilhub VH des Ventilschließglieds 224 bei
einem Einspritzvorgang dargestellt. Der Ventilhub VH beträgt hierzu
100%, sodass das Ventilschließglied 224 an
dem zweiten Ventilsitz 226 anliegt. Damit korreliert eine
sogenannte Steuermenge, die über
den Ablaufkanal 218 und den Ventilraum 223 abgeführt wird
und die einen Hub der Düsennadel
DH 205 auslöst,
was 4 zu entnehmen ist.
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Im
rechten Teil des in 3 dargestellten Diagramms ist
der Hub des Ventilschließglieds 224 im Falle
einer Druckabregelung dargestellt. Der Hub des Ventilschließgliedes 224 beträgt hier
80%. Damit korreliert eine Steuermenge M, welche in 4 dargestellt
ist und die geringer als diejenige bei einem Einspritzvorgang ist.
Die Steuermenge M reicht nicht aus, um einen Hub der Düsennadel 205 auszulösen und
löst demnach
keine Einspritzung aus.
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Eine
solche auch als so genannter Blankshot bezeichnete Ansteuerung des
Ventilschließglieds 224 wird
erfindungsgemäß zur Druckwellenkorrektur auf
nachfolgend näher
erläuterte
Weise verwendet.
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In 5 sind
typische Ansteuersignale eines in der 2 gezeigten
Injektor im Falle einer Haupteinspritzung 500 und einer
zeitlich vorausgehenden Voreinspritzung 505 dargestellt.
So erfolgt beispielweise vor einer Haupteinspritzung HE 500 eine
Voreinspritzung VE 505. Durch die zeitlich früher ausgelöste Voreinspritzung
VE wird eine Druckwelle ausgelöst,
die zu einer messbaren Veränderung
einer Betriebskenngröße, insbesondere
zu einer Momentenänderung
der Brennkraftmaschine, führt.
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Die
in der 5 gezeigten beiden Einspritzungen sind nur als
Beispiel zu verstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf
zwei Einspritzungen beschränkt,
sondern auch auf die zeitliche Applikation mehrerer Einspritzungen
entsprechend anwendbar, wobei es selbstverständlich auch auf mehrere, zeitlich
benachbarte Voreinspritzungen, die sich aufgrund von Druckwellen
in der hierin beschriebenen Weise beeinflussen können, anwendbar ist.
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Der
Druckwelleneffekt lässt
sich anhand der 5 wie folgt erklären. Erfolgt
die Voreinspritzung VE 505 in einem Zeitintervall Δt vor der
Haupteinspritzung, indem eine durch die Voreinspritzung 505 ausgelöste Druckwelle
noch nicht abgeklungen ist, so wird der Druck insbesondere im Bereich
der Düsennadel
zum Zeitpunkt des Öffnens
und während der Öffnung durch
diese Druckwelle entweder aufgrund eines Wellenbergs der Druckwelle
erhöht
oder aufgrund des Wellentals verringert. Daraus ergibt sich ein
unerwünschter
Mengen- bzw. Momenteneffekt, der vom Zeitintervall Δt abhängt.
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Um
diese Druckwelle zu kompensieren, erfolgt nun unmittelbar nach der
Ansteuerung 600 des Einspritzventils eine weitere Ansteuerung 610 (6a). Durch diese weitere Ansteuerung wird
eine Druckwelle 630 (vgl. 6b)
ausgelöst,
die um eine halbe Periode zu der durch die Ansteuerung 600 ausgelösten Druckwelle 620 phasenverschoben
ist. In 6 ist jeweils nur die erste
Einspritzung, in 5 als Voreinspritzung VE 505 bezeichnet,
dargestellt. Die Haupteinspritzung HE, in 5 als 500 bezeichnet,
ist der Übersichtlichkeit
halber weggelassen worden. Es wird also durch die zweite Ansteuerung 610 ein
Blankshot, das heißt
eine oben beschriebene Ansteuerung des Injektors, ohne eine Einspritzung
in den Brennraum hervorzurufen, eine Kompensationsruckwelle ausgelöst, die
aufgrund ihrer Phasenverschiebung die durch die erste Einspritzung
ausgelöste
Druckwelle praktisch vollständig
durch Überlagerung
auslöscht.
Die Menge, der Spritzbeginn und das Spritzende der zeitlich nachfolgenden
Einspritzung, also der Haupteinspritzung HE 500 (vgl. 5)
wird nun nicht mehr von der Einspritzung VE 505 beeinflusst.
Der zeitliche Abstand der Folgeeinspritzung, das heißt der Haupteinspritzung
HE 500 zur vorhergehenden Voreinspritzung 505 kann
damit ohne Mengenbeeinflussung der Haupteinspritzung HE 500 zur
Optimierung des Motorverhaltens variiert werden. Da für die Kompensationsdruckwelle
stets die gleichen aktuellen Randbedingungen herrschen wie für die Druckwelle
der eigentlichen Einspritzung, also insbesondere die gleiche Kraftstofftemperatur,
die gleiche Kraftstoffsorte und der Raildruck, bleibt die Auslöschung auch
bei wechselnden Randbedingungen weitgehend erhalten. Die unerwünschte Beeinflussung
von Leistung, Geräusch
oder Emission des Motors durch Druckwellen wird insoweit auch bei wechselnden
Randbedingungen vermieden.
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Die
Druckwellenkompensation findet bei Injektoren, die nach dem Servoprinzip
arbeiten, in 2 dargestellt sind und oben
bereits erläutert
wurden, statt, bei denen durch den piezoelektrischen Aktor 229 über die
hydraulische Anordnung, bestehend aus dem Stellkolben 231,
dem hydraulischen Koppler 232 und dem Betätigungskolben 233 das
Ventilschließglied 224 betätigt wird.
Durch geeignete Wahl der Ansteuerparameter des Servoventils und
demnach durch geeignete Wahl der elektrischen Ansteuerparameter
des piezoelektrischen Aktors 229 kann erreicht werden,
dass keine Einspritzung erfolgt, dass also lediglich der oben beschriebene
Blankshot ausgelöst
wird, durch den zwar Kraftstoff in Form von Steuermenge aus dem
Rail entnommen wird, jedoch kein Kraftstoff in die Verbrennungsräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt wird und durch den eine Kompensationsdruckwelle
ausgelöst
wird, mit der die Druckwelle einer zeitnahen kleinen Einspritzmenge aktiv
ausgelöscht
wird (vgl. 6c). Bei kleinen Einspritzmengen überwiegt
der Anteil der Steuermenge als Auslöser der Druckwelle, somit kann
mit dem Blankshot eine Kompensationsdruckwelle mit vergleichbarer
Amplitude erzeugt werden. Der Blankshot muss vor oder nach der eigentlichen
Einspritzung zeitlich so platziert werden, dass sich die jeweils
ausgelösten
Druckschwingungen aufgrund ihrer Phasenlage zueinander auslöschen. Die
Amplitude und der zeitliche Verlauf der Kompensations druckwelle werden
auf diese Weise durch die Ansteuerdauer und die Modifikation des
Ansteuerprofils der Blankshot-Ansteuerung angepasst. Bei Injektoren
mit Piezoaktoren 229 kann für die Injektoren eine druckabhängige charakteristische
Spannung ermittelt werden. Bei Ansteuerung unterhalb dieser Spannung bleibt
die Einspritzdüse 206 geschlossen,
das Servoventil wird jedoch teilweise geöffnet und entnimmt Steuermenge
aus dem Rail.
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Die
zeitliche Platzierung, die Ansteuerdauer und das Ansteuerprofil
der Blankshot-Ansteuerung kann
abhängig
von verschiedenen, die Umgebungsbedingungen und die Brennkraftmaschine
charakterisierenden Einflussgrößen mit
Hilfe von Kennfeldern gesteuert werden, die vorab bedatet werden.
Einflussgrößen sind
Temperatur, Raildruck, Einspritzmenge der zugeordneten Einspritzungen
und individuelle Injektoreigenschaften. Bei Vorhandensein eines
Drucksensors an einer oder mehreren Hochdruckleitungen oder am Rail
oder an den Injektoren, kann der Blankshot während des Betriebs der Brennkraftmaschine
online angepasst werden oder durch gelegentliche Lernvorgänge optimiert
werden. Anstelle des Drucksenors kann auch bei piezoelektrischen
Aktoren aufgrund des Sensoreffekts des Aktors der Druck ermittelt
werden. Hierbei wird in Ansteuerpausen am Aktor des Einspritzelements
eine druckabhängige
Spannung gemessen, die bei geeigneter Auslegung des Injektors mit
dem Druckverlauf in der Leitung zwischen Düse und Rail korreliert. Da die
Amplitude der Kompensationsdruckwelle aufgrund der eingeschränkten Freiheitsgrade
der Blankshot-Ansteuerung, die ja keine Einspritzmenge auslösen darf,
begrenzt ist, kann vorgesehen sein, durch Überlagerung mehrerer Blankshots,
die vor und nach der Ansteuerung der Einspritzung verteilt sind,
die Amplitude zu erhöhen.
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Das
vorbeschriebene Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm
auf einem Steuergerät 160 einer
Brennkraftmaschine ablaufen. Zum Einlesen des Computerprogramms
kann ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode vorgesehen sein,
der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Auf diese
Weise können
auch bestehende Steuergeräte
entsprechend erweitert werden.