DE102010042364B4

DE102010042364B4 - Method and device for determining an actuator temperature of a fuel injector for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102010042364B4
Application number: DE102010042364.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Kuka; Andreas Huber; Jens-Holger Barth; Hans-Peter Lehr; Markus Krieg; Peter Schweidler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: DE102010042364A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer Aktortemperatur (T_A) eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten:- Ermitteln (a) einer unkorrigierten Aktortemperatur (T_Au) aus einer Maschinentemperatur (T_0) der Brennkraftmaschine;- Ermitteln (b) einer ersten Temperaturkorrekturgröße (ΔT_el) basierend auf einer dem Kraftstoffinjektor zugeführten elektrischen Verlustleistung und einem ersten Faktor (F1);- Ermitteln (c) einer zweiten Temperaturkorrekturgröße (ΔT_H) basierend auf einem Wärmebeitrag (P_H) aufgrund des Kraftstoffrücklaufs und einem zweiten Faktor (F2); und- Anwenden (d) der ersten Temperaturkorrekturgröße (ΔT_el) und zweiten der Temperaturkorrekturgröße (ΔT_H) auf die unkorrigierte Aktortemperatur (T_Au) und Ermitteln der Aktortemperatur (T_A).Method for determining an actuator temperature (T_A) of a fuel injector for an internal combustion engine, comprising the following steps: - determining (a) an uncorrected actuator temperature (T_Au) from a machine temperature (T_0) of the internal combustion engine, - determining (b) a first temperature correction variable (ΔT_el) based on an electric power loss supplied to the fuel injector and a first factor (F1); - determining (c) a second temperature correction quantity (ΔT_H) based on a heat contribution (P_H) due to the fuel return and a second factor (F2); and - applying (d) the first temperature correction quantity (ΔT_el) and second of the temperature correction quantity (ΔT_H) to the uncorrected actuator temperature (T_Au) and determining the actuator temperature (T_A).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Aktortemperatur eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens.The present invention relates to a method and a device for determining an actuator temperature of a fuel injector for an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to a computer program product for carrying out the method.

In modernen Brennkraftmaschinen mit Common-Rail-Systemen steigt der maximale Systemraildruck und die Einspritzfrequenz von Systemgeneration zu Systemgeneration stetig an, um ein verbessertes Einspritzverhalten zu erzielen. Dies führt zu einer Zufuhr von thermischer Energie im Injektor einerseits durch das Freisetzen von elektrischer Energie als Verlustenergie im Aktor und andererseits durch eine Wärmezufuhr aufgrund einer Entspannung des rücklaufenden Kraftstoffs im Injektor. Als Folge ergeben sich immer höhere Aktortemperaturen, z.B. bei Piezo-Einspitzsystemen. Da der Spannungsbedarf bzw. das Hubvermögen des Piezoaktors temperaturabhängig ist, wird eine korrekte Bestimmung der Aktortemperatur immer wichtiger. Ein Temperaturmessfühler im Injektor serientauglich zu verbauen ist aus technischen Gründen und aus Kostengründen nicht möglich. Deshalb ist eine indirekte Bestimmung der Aktortemperatur erforderlich.In modern internal combustion engines with common rail systems, the maximum system rail pressure and the injection frequency of system generation to system generation increases steadily in order to achieve an improved injection behavior. This leads to a supply of thermal energy in the injector on the one hand by the release of electrical energy as loss energy in the actuator and on the other hand by a heat supply due to a relaxation of the returning fuel in the injector. As a result, ever higher actuator temperatures, e.g. in piezo injection systems. Since the voltage requirement or the lifting capacity of the piezoelectric actuator is temperature-dependent, a correct determination of the actuator temperature becomes more and more important. It is not possible to install a temperature sensor in the injector for series production due to technical reasons and cost reasons. Therefore, an indirect determination of the actuator temperature is required.

Die DE 10 2008 043 594 A1 stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Injektortemperatur vor, wobei die Injektortemperatur aus der Maschinentemperatur durch eine Korrektur, welche die elektrische Verlustenergie berechnet, erhalten wird. Die durch den Rückfluss des Kraftstoffs zugeführte Energie wird in der Energiebilanz nicht berücksichtigt, sondern das Rückflussvolumen geht lediglich in eine Zeitkonstante eines Tiefpassfilters ein. Bisher war eine Schätzung der Aktortemperatur nur auf der Basis der Kühlwassertemperatur im Motor und der elektrischen Verlustleistung im Aktor ausreichend. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der inzwischen erreichten Kraftstoffdrücke eine genauere Temperaturbestimmung erforderlich ist.The DE 10 2008 043 594 A1 discloses a method and apparatus for determining an injector temperature, wherein the injector temperature is obtained from the engine temperature by a correction that calculates the electrical energy loss. The energy supplied by the reflux of the fuel is not taken into account in the energy balance, but the reflux volume only enters into a time constant of a low-pass filter. So far, an estimate of the actuator temperature was sufficient only on the basis of the cooling water temperature in the engine and the electrical power loss in the actuator. It has been shown that a more accurate temperature determination is required due to the now reached fuel pressures.

Die DE 102 41 506 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Injektors. Dabei wird eine Temperaturgröße, die die Temperatur des Injektors charakterisiert, bei der Steuerung berücksichtigt. Die Temperaturgröße wird ausgehend von der Energie, die dem Injektor zugeführt wird, einem Wärmeübergangsfaktor und der Kraftstofftemperatur mittelt.The DE 102 41 506 A1 describes a method and apparatus for controlling an injector. In this case, a temperature variable, which characterizes the temperature of the injector, is taken into account in the control. The temperature magnitude is averaged from the energy supplied to the injector, a heat transfer factor, and the fuel temperature.

Die DE 600 18 385 T2 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Piezoaktoren. Die Laden und Entladen des Piezoaktors erfolgt abhängig von dessen Temperatur. Die Temperatur wird dabei über ein Energiebilanzmodell ermittelt.The DE 600 18 385 T2 shows a fuel injection system with piezo actuators. The charging and discharging of the piezoelectric actuator is dependent on its temperature. The temperature is determined by an energy balance model.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Dagegen haben das Verfahren und die Vorrichtung zur Ermittlung einer Aktortemperatur eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass eine genauere Aktortemperatur geschätzt werden kann, in die auch die hydraulische bzw. thermische Energie des zum Injektor strömenden Kraftstoffs eingeht. Mit dieser Aktortemperatur kann eine genauere Aktorsollspannung ermittelt und damit eine verbesserte Steuerung des Kraftstoffinjektors erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist es, dass eine indirekte Bestimmung der Aktortemperatur aus den bereits im Steuergerät verfügbaren elektrischen und hydraulischen Parametern erfolgt.In contrast, the method and the device for determining an actuator temperature of a fuel injector for an internal combustion engine according to the present invention have the advantage that a more accurate actuator temperature can be estimated, which also includes the hydraulic or thermal energy of the fuel flowing to the injector. With this actuator temperature, a more accurate Aktolloll setpoint and thus improved control of the fuel injector can be achieved. A further advantage is that an indirect determination of the actuator temperature takes place from the electrical and hydraulic parameters already available in the control unit.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert, in denen

1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Aktortemperatur eines Kraftstoffinjektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung einer Aktortemperatur eines Kraftstoffinjektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings, in which

1 shows a block diagram of an apparatus for determining an actuator temperature of a fuel injector according to an embodiment of the present invention; and
2 FIG. 10 shows a flowchart of a method for determining an actuator temperature of a fuel injector according to an embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Ermittlung einer Aktortemperatur eines Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 10 ist dazu ausgebildet, die Aktortemperatur T_A aus drei Teilen zu berechnen, eine tiefpassgefilterte Aktortemperatur T_At bereitzustellen, aus der tiefpassgefilterten Aktortemperatur T_At einen Korrekturfaktor C_U für die nominale Aktorsollspannung U_nAs zu ermitteln und damit wiederum eine Aktorsollspannung U_A zu ermitteln. 1 shows a device 10 for determining an actuator temperature of a fuel injector for injecting fuel into combustion chambers of an internal combustion engine, not shown, of a motor vehicle. The device 10 is configured to calculate the actuator temperature T_A from three parts, to provide a low-pass filtered actuator temperature T_At, to determine from the low-pass filtered actuator temperature T_At a correction factor C_U for the nominal nominal actuator voltage U_nAs and thus again to determine an actuator target voltage U_A.

Im Leerlauf liegt die Aktortemperatur ungefähr auf Kühlwassertemperatumiveau. Mit der Zunahme der Größen Raildruck, Einspritzmenge, Anzahl elektrischer Ansteuerungen, Drehzahl und Kraftstofftemperatur steigt die Aktortemperatur deutlich über das Kühlwassertemperatumiveau. Der wesentliche Temperatureinfluss vom Kraftstoff auf die Aktortemperatur kommt vom Rücklauf, da dieser bei hohem Raildruck sehr heiß ist. Aber auch der Kraftstoff im Hochdruckbereich, der sich im Injektor befindet, bevor er eingespritzt oder in den Rücklauf fließt trägt thermisch zur Aktortemperaturbildung bei. Diese Abweichung der Aktortemperatur von der Kühlwassertemperatur wird in dem neuen Temperaturmodell berechnet. Die Berechnung in den drei Teilen erfolgt in den Blöcken 12, 14, 16 derart, dass in Basistemperaturbereitsteller 12 eine unkorrigierte Aktortemperatur T_Au aus einer Maschinentemperatur T_0 der Brennkraftmaschine als Basis für die Aktortemperatur bereitgestellt wird, im Ermittler 14 der elektrischen Verluste eine erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el zur Aktortemperatur auf Grund der elektrischen Verluste P_el im Aktor ermittelt wird, und im Rücklaufwärmebeitragermittler 16 eine zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H zur Aktortemperatur aufgrund des Wärmebeitrags P_H des Kraftstoffrücklaufs ermittelt wird. Diese Beiträge Maschinentemperatur T_0, erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el und zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H werden im Temperaturaddierer 18 zur Aktortemperatur $T_A = T_Au + Δ T_el + Δ T_H$

addiert.At idle, the actuator temperature is approximately at the cooling water temperature level. With the increase in sizes of rail pressure, injection quantity, number of electrical controls, speed and fuel temperature, the actuator temperature rises significantly above the cooling water temperature level. The essential temperature influence of the fuel on the actuator temperature comes from the return, as this is very hot at high rail pressure. But also the fuel in the high pressure area, which is located in the injector, before it is injected or flows into the return thermally contributes to the actuator temperature formation. This deviation of the actuator temperature from the cooling water temperature is calculated in the new temperature model. The calculation in the three parts is done in the blocks 12 . 14 . 16 such that in base temperature provider 12 an uncorrected actuator temperature T_Au is provided from a machine temperature T_0 of the internal combustion engine as the basis for the actuator temperature, in the investigator 14 the electrical losses a first temperature correction quantity .DELTA.T_el is determined to the actuator temperature due to the electrical losses P_el in the actuator, and in the return heat dissipator 16 a second temperature correction quantity .DELTA.T_H to the actuator temperature due to the heat contribution P_H of the fuel return is determined. These contributions are the machine temperature T_0, the first temperature correction quantity ΔT_el and the second temperature correction quantity ΔT_H in the temperature adder 18 to the actuator temperature

T_A = Dew + Δ T_el + Δ t_h

added.

Der Basistemperaturbereitsteller 12 stellt eine unkorrigierte Aktortemperatur T_Au aus der Maschinentemperatur T_0 der Brennkraftmaschine bereit, wobei angenommen wird, dass die Kühlwassertemperatur der Maschinentemperatur T_0 entspricht. Als Alternative für die Maschinentemperatur auf der Basis der Kühlwassertemperatur könnte eine alternative Maschinentemperatur verwendet werden, z.B. auf der Basis der Öltemperatur, mit entsprechender Abstimmung der Relationen zu anderen Temperaturen. Der Basistemperaturbereitsteller 12 weist einen Maschinentemperaturbereitsteller 20 sowie einen Eingang 22 mit der Kühlwassertemperatur T_0 auf. Der Maschinentemperaturbereitsteller 20 ermittelt die unkorrigierte Aktortemperatur T_Au aus einem Kennfeld mittels der Kühlwassertemperatur T_0 und sendet die unkorrigierte Aktortemperatur T_Au an den Temperaturaddierer 18 über die Leitung 24.The base temperature provider 12 provides an uncorrected actuator temperature T_Au from the engine temperature T_0 of the internal combustion engine, assuming that the cooling water temperature corresponds to the engine temperature T_0. As an alternative to the engine temperature based on the cooling water temperature, an alternative engine temperature could be used, eg, based on the oil temperature, with appropriate matching of relations to other temperatures. The base temperature provider 12 has a machine temperature controller 20 as well as an entrance 22 with the cooling water temperature T_0 on. The machine temperature provider 20 determines the uncorrected actuator temperature T_Au from a map using the cooling water temperature T_0 and sends the uncorrected actuator temperature T_Au to the temperature adder 18 over the line 24 ,

Der Ermittler 14 der elektrischen Verluste berechnet die erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el aufgrund der gesamten elektrischen Verluste pro Zeiteinheit aus einer Multiplikation der bei einer einzelnen Aktorbetätigung anfallenden elektrischen Verlustleistung W_0 mit der Anzahl Betätigungen pro Sekunde und mit einem ersten Faktor F1. Der Ermittler 14 der elektrischen Verluste weist einen Aktorbetätigungsverlustermittler 26 sowie einen mit diesem verbundenen Eingang 28 mit der Aktorspannung U_A auf. Der Aktorbetätigungsverlustermittler 26 ermittelt aus der Aktorspannung mittels eines Kennfelds die bei einer einzelnen Aktorbetätigung anfallende elektrische Verlustleistung W_0. Der Aktorbetätigungsverlustermittler 26 übermittelt die elektrische Verlustleistung W_0 an einen Multiplizierer 30. Der Multiplizierer 30 multipliziert die elektrische Verlustleistung W_0 mit der über Eingang 32 erhaltenen Drehzahl N der Kurbelwellenumdrehungen pro Minute, der über Eingang 34 erhaltenen Anzahl Aktorbetätigungen pro Arbeitsspiel n_inj, und dem in einem Datenspeicher 36 bereitgestellten ersten Faktor F1. Der erste Faktor F1 beschreibt den Übergang von der Energiebilanzbetrachtung zur Temperaturbetrachtung. Der erste Faktor F1 beschreibt im physikalischen Modell mehrere Wärmeübergänge und enthält Umrechnungsfaktoren wie 60 Sekunden pro Minute sowie ein Faktor zur Berücksichtigung der 2 Kurbelwellenumdrehungen pro Arbeitsspiel. Der Faktor F1 kann auch empirisch ermittelt werden. Der Multiplizierer 30 sendet die erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el an den Temperaturaddierer 18 über die Leitung 38.The investigator 14 of the electrical losses, the first temperature correction quantity ΔT_el is calculated on the basis of the total electrical losses per unit of time from a multiplication of the electrical power loss W_0 resulting from a single actuator actuation with the number of actuations per second and with a first factor F1 , The investigator 14 the electrical loss has a Aktorbetätigungsverlust mediator 26 and an input connected to it 28 with the actuator voltage U_A on. The actuarial loss intermediary 26 determined from the actuator voltage by means of a map the resulting in a single actuator actuation electrical power loss W_0. The actuarial loss intermediary 26 transmits the electrical power loss W_0 to a multiplier 30 , The multiplier 30 multiplies the electrical power loss W_0 with that via input 32 obtained speed N the crankshaft revolutions per minute, the over input 34 number of actuator actuations per cycle n_inj received, and that in a data memory 36 provided first factor F1 , The first factor F1 describes the transition from the energy balance to temperature considerations. The first factor F1 describes several heat transfers in the physical model and contains conversion factors such as 60 Seconds per minute and a factor to take into account the 2 Crankshaft revolutions per working cycle. The factor F1 can also be determined empirically. The multiplier 30 sends the first temperature correction quantity ΔT_el to the temperature adder 18 over the line 38 ,

Der Rücklaufwärmebeitragermittler 16 erfasst die Aufheizung/Abkühlung des Aktors durch den Kraftstoffrücklauf im Injektor und berechnet die entsprechende zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H zur Aktortemperatur aufgrund des Wärmebeitrags P_H des Kraftstoffrücklaufs. Durch die hydraulische Entspannung im Rücklauf wird der Kraftstoff auf ca. 50°C pro 1000 bar Raildruck p_R aufgeheizt, wozu sich noch die Kraftstofftemperatur T_F vor dem Hochdruck addiert. Eine Aufheizung durch den Kraftstoffrücklauf findet statt solange die Rücklauftemperatur noch über der Aktortemperatur T_A liegt. Dies wird durch die Subtraktion / Rückkopplung der Aktortemperatur T_A in der Struktur abgebildet. Es kann auch zu einer Abkühlung kommen, falls die Temperaturdifferenz AT negativ ist.The return heat exchanger determiner 16 detects the heating / cooling of the actuator by the fuel return in the injector and calculates the corresponding second temperature correction quantity .DELTA.T_H to the actuator temperature due to the heat contribution P_H of the fuel return. Due to the hydraulic expansion in the return of the fuel is heated to about 50 ° C per 1000 bar rail pressure p_R, what is added to the fuel temperature T_F before the high pressure. Heating through the fuel return takes place as long as the return temperature is still above the actuator temperature T_A. This is mapped by the subtraction / feedback of the actuator temperature T_A in the structure. It can also come to a cooling, if the temperature difference AT is negative.

Der Rücklaufwärmebeitragermittler 16 weist einen Temperaturdifferenzermittler 42 zur Ermittlung der Temperaturdifferenz ΔT_KA zwischen Kraftstofftemperatur T_F und Aktortemperatur T_A. Der Temperaturdifferenzermittler 42 erhält über den Eingang 44 die Kraftstofftemperatur T_F vor einer Hochdruckpumpe. Der Temperaturdifferenzermittler 42 addiert dazu die Kraftstofferwärmung um ΔT_FH aufgrund einer Kraftstoffkompression in der Hochdruckpumpe und einer Kraftstoffdekompression im Injektorrücklauf. Die Kraftstofferwärmung um ΔT_FH erhält der Temperaturdifferenzermittler 42 von einem Multiplizierer 46, der den Raildruck p_R am Eingang 48 mit einem Koeffizienten K der Temperaturerhöhung pro bar Raildruck in Datenspeicher 50 multipliziert. Der Temperaturdifferenzermittler 42 subtrahiert davon die rückgekoppelte Aktortemperatur T_At auf Leitung 51 und erhält so die Temperaturdifferenz ΔT_KA.The return heat exchanger determiner 16 has a temperature difference determinator 42 for determining the temperature difference ΔT_KA between fuel temperature T_F and actuator temperature T_A. The temperature difference determiner 42 gets over the entrance 44 the fuel temperature T_F before a high-pressure pump. The temperature difference determiner 42 adds to this the fuel heating by ΔT_FH due to fuel compression in the high-pressure pump and fuel decompression in the injector return. The fuel heating by ΔT_FH receives the temperature difference determiner 42 from a multiplier 46 who has the rail pressure p_R at the entrance 48 with a coefficient K of the temperature increase per bar rail pressure in data memory 50 multiplied. The temperature difference determiner 42 subtracts from this the feedback actuator temperature T_At on line 51 and thus obtains the temperature difference ΔT_KA.

Der Rücklaufwärmebeitragermittler 16 weist weiterhin einen Multiplizierer 52 auf, welcher die zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H durch Multiplikation von vier Eingangsfaktoren ermittelt. Diese vier Faktoren sind die vom Temperaturdifferenzermittler 42 erhaltene Temperaturdifferenz ΔT_KA zwischen Kraftstofftemperatur T_F und Aktortemperatur T_A, die über einen Eingang 54 erhaltene Drehzahl N, die Rücklaufmenge m_FR und ein in einem Datenspeicher 56 abgelegter Faktor F2. Der Faktor F2 beschreibt im physikalischen Modell mehrere Wärmeübergänge und kann empirisch ermittelt werden. Der Multiplizierer 52 erhält hier die Rücklaufmenge m_FR von einem Rücklaufmengenermittler 58, der die Rücklaufmenge m_FR aus einem Kennfeld mittels der über Eingang 60 erhaltenen Gesamteinspritzmenge m_FG ermittelt. Der Multiplizierer 52 sendet die zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H an den Temperaturaddierer 18 über die Leitung 62. Die Rücklaufmenge m_FR kann alternativ als Variable in der Software zur Verfügung stehen; sie kann beispielsweise genauer, aber mit höherem Ressourcenverbrauch, aus den Ansteuerdauern der einzelnen Teileinspritzungen berechnet werden.The return heat exchanger determiner 16 also has a multiplier 52 which determines the second temperature correction quantity ΔT_H by multiplying four input factors. These four factors are those of the temperature difference determiner 42 obtained temperature difference ΔT_KA between fuel temperature T_F and actuator temperature T_A, via an input 54 obtained speed N, the return amount m_FR and a in a data memory 56 stored factor F2 , The factor F2 describes several heat transfers in the physical model and can be determined empirically. The multiplier 52 Here, the return quantity m_FR is obtained from a return quantity determiner 58 , the return amount m_FR from a map by means of the input 60 obtained total injection amount m_FG determined. The multiplier 52 sends the second temperature correction quantity ΔT_H to the temperature adder 18 over the line 62 , The return quantity m_FR can alternatively be available as a variable in the software; For example, it can be calculated more precisely, but with a higher consumption of resources, from the activation periods of the individual partial injections.

Der Temperaturaddierer 18 addiert die Maschinentemperatur T_0, die erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el und die zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H zur Aktortemperatur T_A, wobei die Summen der einzelnen Beiträge statische Temperaturendwerte darstellen. Der Temperaturaddierer 18 stellt somit die Aktortemperatur T_A bereit.The temperature adder 18 adds the engine temperature T_0, the first temperature correction quantity ΔT_el and the second temperature correction quantity ΔT_H to the actuator temperature T_A, the sums of the individual contributions representing static temperature end values. The temperature adder 18 thus provides the actuator temperature T_A.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liefert der Temperaturaddierer 18 die Aktortemperatur T_A über die Leitung 64 an einen Tiefpassfilter 66 mit einem PT₁-Filter Verhalten, d.h. mit einem Übertragungsverhalten mit Verzögerung erster Ordnung. Mit dem Tiefpassfilter 66 werden dynamische Aktortemperaturverläufe dargestellt. Die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 66 wird empirisch ermittelt mittels dynamischer Übergänge zwischen Temperaturgleichgewichtspunkten unterschiedlicher statischer Zustände. Der Tiefpassfilter 66 gibt die tiefpassgefilterte Aktortemperatur T_At aus.According to an advantageous embodiment of the invention provides the temperature adder 18 the actuator temperature T_A via the line 64 to a low-pass filter 66 with a PT ₁ -filter behavior, ie with a transmission behavior with first-order delay. With the low pass filter 66 dynamic actuator temperature profiles are displayed. The time constant of the low-pass filter 66 is determined empirically by means of dynamic transitions between temperature equilibrium points of different static states. The low pass filter 66 outputs the low-pass filtered actuator temperature T_At.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liefert der Tiefpassfilter 66 die tiefpassgefilterte Aktortemperatur T_At über die Leitung 68 an einen Korrekturfaktorermittler 70. Der Korrekturfaktorermittler 70 ermittelt mit der tiefpassgefilterte Aktortemperatur T_At und dem an einem Eingang 72 bereitgestellten Raildruck p_R aus einem Kennfeld einen temperaturabhängigen Korrekturfaktor C_U für die nominale Aktorsollspannung U_nAs.According to a further advantageous embodiment of the invention provides the low-pass filter 66 the low pass filtered actuator temperature T_At over the line 68 to a correction factor determiner 70 , The correction factor determiner 70 determined with the low-pass filtered actuator temperature T_At and at an input 72 provided rail pressure p_R from a map a temperature-dependent correction factor C_U for the nominal nominal actuator voltage U_nAs.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Tiefpassfilter 66 nach dem Korrekturgrößenanwenders 18, welcher die Aktortemperatur T_A tiefpassfiltert, ersetzt durch je einen Tiefpassfilter vor jedem Eingang des Korrekturgrößenanwenders 18, so dass die erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el, die zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H und die unkorrigierte Aktortemperatur (T_Au) vor ihrer Addition im Korrekturgrößenanwender 18 einzeln tiefpassgefiltert werden.According to a further advantageous embodiment of the invention is the low-pass filter 66 after the correction size user 18 which low-pass filters the actuator temperature T_A, replaced by a respective low-pass filter before each input of the correction quantity user 18 such that the first temperature correction quantity ΔT_el, the second temperature correction quantity ΔT_H and the uncorrected actuator temperature (T_Au) before their addition in the correction quantity user 18 individually low-pass filtered.

Der Korrekturfaktorermittler 70 ist über eine Leitung 74 mit einem Aktorsollspannungsermittler 76 verbunden, der den Korrekturfaktor C_U mit der Aktorsollspannung U_nAs bei Nominaltemperatur multipliziert und somit die erfindungsgemäß geschätzte Aktorsollspannung U_As ermittelt und bereitstellt. Der Kraftstoffinjektor wird bei der nächsten Injektion mit der Aktorsollspannung U_As als neuer Aktorspannung U_A angesteuert.The correction factor determiner 70 is over a line 74 with an Aktorsollspannungsermittler 76 connected, which multiplies the correction factor C_U with the Aktorsollspannung U_nAs at nominal temperature and thus determines the present invention estimated Aktorsollspannung U_As and provides. The fuel injector is controlled as the new actuator voltage U_A at the next injection with the nominal actuator voltage U_As.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Aktortemperaturermittlung und die Berechnung der Aktorsollspannung für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einzeln, um unterschiedliche Temperaturen an den Injektoren unterschiedlichen Zylinder zu berücksichtigen.In an advantageous embodiment of the invention, the Aktortemperaturermittlung and the calculation of the Aktorsolloll for each cylinder of the internal combustion engine is done individually to account for different temperatures at the injectors different cylinders.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine mittlere Aktortemperatur ermittelt und die Berechnung der Aktorsollspannung erfolgt für die Brennkraftmaschine insgesamt. Dies ermöglicht eine ressourcenschonende Realisierung. Dabei kann die mittlere Aktortemperatur einerseits durch Anwendung der in 1 dargestellten Vorrichtung und des in 2 dargestellten Verfahrens an einem Injektor eines repräsentativen Zylinders der Brennkraftmaschine erfolgen. Alternativ kann die Aktortemperaturermittlung für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einzeln erfolgen mit jeweils einer Leitung 68 und z.B. im Korrekturgrößenermittler 70 mit Signalen der Leitungen 68 aller Zylinder ein Mittelwert gebildet werden, aus dem eine einzige Korrekturgröße für eine gemeinsame Aktorsollspannung für alle Injektoren ermittelt wird.In a preferred embodiment of the invention, a mean actuator temperature is determined and the calculation of the target actuator voltage is performed for the internal combustion engine as a whole. This enables a resource-saving realization. In this case, the mean actuator temperature on the one hand by application of in 1 illustrated device and the in 2 shown method performed on an injector of a representative cylinder of the internal combustion engine. Alternatively, the actuator temperature determination for each cylinder of the internal combustion engine can be done individually with one line 68 and eg in the correction quantity determiner 70 with signals of the lines 68 all cylinders are averaged, from which a single correction variable for a common Aktorsoll is determined for all injectors.

2 zeigt nach Erläuterung der Funktion der einzelnen Vorrichtungselemente und deren Zusammenwirken nun das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Aktortemperatur (T_A) eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine in Flussdiagramm 80. Zur Erläuterung wird auf in 1 gezeigte Vorrichtungselemente Bezug genommen. 2 shows after explaining the function of the individual device elements and their interaction now the inventive method for determining an actuator temperature (T_A) of a fuel injector for an internal combustion engine in flowchart 80 , For explanation, see in 1 shown device elements reference.

Nach dem Start des Verfahrens erfolgt der Verfahrenschritt

- Ermitteln (a) einer unkorrigierten Aktortemperatur (T_Au) aus einer Maschinentemperatur (T_0) der Brennkraftmaschine. Dies geschieht im Basistemperaturbereitsteller 12, wobei angenommen wird, dass die Kühlwassertemperatur der Maschinentemperatur T_0 entspricht.

After the start of the process, the process step takes place

- Determining (a) an uncorrected actuator temperature (T_Au) from a machine temperature (T_0) of the internal combustion engine. This happens in the base temperature provider 12 Assuming that the cooling water temperature corresponds to the engine temperature T_0.

Es folgt der Verfahrenschritt

- Ermitteln (b) einer ersten Temperaturkorrekturgröße ΔT_el basierend auf einer dem Kraftstoffinjektor zugeführten elektrischen Verlustleistung und einem ersten Faktor F1. Dies geschieht im Ermittler 14 der elektrischen Verluste. Die erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el aufgrund der gesamten elektrischen Verluste pro Zeiteinheit ergeben sich aus einer Multiplikation der bei einer einzelnen Aktorbetätigung anfallenden elektrischen Verlustleistung W_0 mit der Anzahl Betätigungen pro Sekunde und mit einem ersten Faktor F1. Aus der Aktorspannung wird mittels eines Kennfelds die bei einer einzelnen Aktorbetätigung anfallende elektrische Verlustleistung W_0 ermittelt. Die elektrische Verlustleistung W_0 wird mit der Drehzahl N der Kurbelwellenumdrehungen pro Minute, der Anzahl Aktorbetätigungen pro Arbeitsspiel n_inj, und dem ersten Faktor F1 multipliziert.

This is followed by the process step

Determining (b) a first temperature correction quantity ΔT_el based on an electrical power loss supplied to the fuel injector and a first factor F1 , This happens in the investigator 14 the electrical losses. The first temperature correction quantity .DELTA.T_el due to the total electrical losses per unit time result from a multiplication of the resulting in a single actuator actuation electrical power loss W_0 with the number of actuations per second and with a first factor F1 , From the actuator voltage, the electrical power dissipation W_0 arising from a single actuator actuation is determined by means of a characteristic diagram. The electrical power loss W_0 is calculated with the speed N of the crankshaft revolutions per minute, the number of actuator actuations per cycle n_inj, and the first factor F1 multiplied.

Nun folgt der Verfahrensschritt

- Ermitteln (c) einer zweiten Temperaturkorrekturgröße ΔT_H basierend auf einem Wärmebeitrag P_H aufgrund des Kraftstoffrücklaufs und einem zweiten Faktor F2. Der Rücklaufwärmebeitragermittler 16 erfasst die Aufheizung/Abkühlung des Aktors durch den Kraftstoffrücklauf im Injektor und berechnet die entsprechende zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H zur Aktortemperatur aufgrund des Wärmebeitrags P_H des Kraftstoffrücklaufs. Zur Kraftstofftemperatur T_F vor der Hochdruckpumpe wird die Kraftstofferwärmung um ΔT_FH aufgrund der Kraftstoffdekompression addiert, welche sich aus einer Multiplikation aus Raildruck p_R mit einem Koeffizienten der Temperaturerhöhung pro bar Druckerhöhung ergibt. Davon wird die rückgekoppelte Aktortemperatur T_At subtrahiert mit dem Ergebnis der Temperaturdifferenz ΔT_KA.

Now follows the process step

Determining (c) a second temperature correction quantity ΔT_H based on a heat contribution P_H due to the fuel return and a second factor F2 , The return heat exchanger determiner 16 detects the heating / cooling of the actuator by the fuel return in the injector and calculates the corresponding second temperature correction quantity .DELTA.T_H to the actuator temperature due to the heat contribution P_H of the fuel return. To fuel temperature T_F before the high-pressure pump, the fuel heat is added to .DELTA.T_FH due to fuel decompression, which results from a multiplication of rail pressure p_R with a coefficient of temperature increase per bar pressure increase. From this, the feedback actuator temperature T_At is subtracted with the result of the temperature difference ΔT_KA.

Die zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H wird durch Multiplikation von vier Eingangsfaktoren ermittelt. Diese vier Faktoren sind die Temperaturdifferenz ΔT_KA zwischen Kraftstofftemperatur T_F und Aktortemperatur T_A, die Drehzahl N, die Rücklaufmenge m_FR und ein Faktor F2, welcher empirisch zu ermitteln ist. Die Rücklaufmenge m_FR wird aus einem Kennfeld mittels der Gesamteinspritzmenge m_FG ermittelt.The second temperature correction quantity ΔT_H is determined by multiplying four input factors. These four factors are the temperature difference ΔT_KA between fuel temperature T_F and actuator temperature T_A, the speed N, the return amount m_FR and a factor F2 which is to be determined empirically. The return quantity m_FR is determined from a characteristic field by means of the total injection quantity m_FG.

Es folgt der Verfahrenschritt

- Anwenden (d) der ersten Temperaturkorrekturgröße ΔT_el und zweiten der Temperaturkorrekturgröße ΔT_H auf die unkorrigierte Aktortemperatur T_Au und Ermitteln der Aktortemperatur T_A. Der Temperaturaddierer 18 addiert die Maschinentemperatur T_0, die erste Temperaturkorrekturgröße ΔT_el und die zweite Temperaturkorrekturgröße ΔT_H zur Aktortemperatur T_A und stellt somit die Aktortemperatur T_A bereit.

This is followed by the process step

- applying (d) the first temperature correction quantity ΔT_el and second of the temperature correction quantity ΔT_H to the uncorrected actuator temperature T_Au and determining the actuator temperature T_A. The temperature adder 18 adds the engine temperature T_0, the first temperature correction quantity ΔT_el and the second temperature correction quantity ΔT_H to the actuator temperature T_A and thus provides the actuator temperature T_A.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nun der Verfahrensschritt

- Tiefpassfiltern (e) der Aktortemperatur T_A und Ermitteln einer tiefpassgefilterten Aktortemperatur T_At. Dies erfolgt vorzugsweise mit einem Tiefpassfilter mit einem Übertragungsverhalten mit Verzögerung erster Ordnung (PT₁-Verhalten). Mit dem Tiefpassfiltern werden dynamische Aktortemperaturverläufe dargestellt.

According to an advantageous embodiment of the invention, the method step now takes place

- Low pass filtering (e) the actuator temperature T_A and determining a low-pass filtered actuator temperature T_At. This is preferably done with a low-pass filter with a first-order delay response (PT ₁ behavior). Low-pass filtering is used to display dynamic actuator temperature profiles.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nun der Verfahrensschritt

- Ermitteln (f) eines Korrekturfaktors C_U einer nominalen Aktorsollspannung U_nAs mittels der tiefpassgefilterten Aktortemperatur T_At. Mit der tiefpassgefilterte Aktortemperatur T_At und dem Raildruck p_R wird aus einem Kennfeld der temperaturabhängige Korrekturfaktor C_U für die nominale Aktorsollspannung U_nAs ermittelt.

According to a further advantageous embodiment of the invention, the method step now takes place

Determining (f) a correction factor C_U of a nominal nominal actuator voltage U_nAs by means of the low-pass filtered actuator temperature T_At. With the low-pass filtered actuator temperature T_At and the rail pressure p_R, the temperature-dependent correction factor C_U for the nominal nominal actuator voltage U_nAs is determined from a characteristic map.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nun der Verfahrensschritt

- Ermitteln (g) einer Aktorsollspannung U_As durch Anwendung des Korrekturfaktors C_U auf die nominale Aktorsollspannung U_nAs. Der Kraftstoffinjektor wird bei der nächsten Injektion mit der Aktorsollspannung U_As als neuer Aktorspannung U_A angesteuert.

According to another advantageous embodiment of the invention, the method step now takes place

- Determining (g) an Aktorsollspannung U_As by applying the correction factor C_U to the nominal Aktorsollspannung U_nAs. The fuel injector is controlled as the new actuator voltage U_A at the next injection with the nominal actuator voltage U_As.

Unter weiteren Gesichtspunkten ist ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen.In other aspects, a computer program product is provided for carrying out the method.

Claims

Method for determining an actuator temperature (T_A) of a fuel injector for an internal combustion engine, comprising the following steps: - Determining (a) an uncorrected actuator temperature (T_Au) from a machine temperature (T_0) of the internal combustion engine; - determining (b) a first temperature correction quantity (ΔT_el) based on an electrical power loss supplied to the fuel injector and a first factor (F1); - determining (c) a second temperature correction quantity (ΔT_H) based on a heat contribution (P_H) due to the fuel return and a second factor (F2); and - applying (d) the first temperature correction quantity (ΔT_el) and second of the temperature correction quantity (ΔT_H) to the uncorrected actuator temperature (T_Au) and determining the actuator temperature (T_A).

Method according to Claim 1 characterized by the further method step - low-pass filtering (e) the actuator temperature (T_A) and determining a low-pass filtered actuator temperature (T_At).

Method according to Claim 2 , characterized in that the low-pass filtering with a low-pass filter with a transmission behavior with first-order delay (PT ₁ behavior) takes place.

Method according to Claim 3 characterized by the further method step - determining (f) a correction factor (C_U) of a nominal nominal actuator voltage (U_nAs) by means of the low-pass filtered actuator temperature (T_At).

Method according to Claim 4 , characterized by the further method step - determining (g) an actuator setpoint voltage (U_As) by applying the correction factor (C_U) to the nominal nominal actuator voltage (U_nAs).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when determining (c) the second temperature correction quantity (ΔT_H) the variables rail pressure (p_R), fuel temperature (T_F) before a high-pressure pump, engine speed N, fuel return quantity (m_FR) and the feedback actuator temperature (T_A or T_At) can be used.

Method according to Claim 6 , characterized in that the fuel return amount (m_FR) is determined from a map by means of a total fuel injection amount.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when determining (c) the second temperature correction variable (ΔT_H) a temperature difference (ΔT_KA) between fuel temperature (T_F) and actuator temperature (T_A) using the variables rail pressure (p_R), fuel temperature (T_F ) in front of a high-pressure pump, and feedback actuator temperature (T_A or T_At) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the actuator temperature (T_A) for each cylinder of the internal combustion engine takes place individually.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation of the Aktorsolloll (U_As) for all cylinders of the internal combustion engine takes place together.

A computer program product comprising program instructions stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to at least one of the preceding claims, when the program instructions are executed on a computer or a control device.

Device (10) for determining an actuator temperature (T_A) of a fuel injector for an internal combustion engine, comprising: - A base temperature provider (12), which determines an uncorrected actuator temperature (T_Au) from the engine temperature (T_0) of the internal combustion engine; a first temperature correction quantity determiner (14) which determines a first temperature correction quantity (ΔT_el) based on an electrical power supplied to the actuator and a first heat transfer factor (F1); a second temperature correction quantity determiner (16) which determines a second temperature correction quantity (ΔT_H) based on a hydraulic power (P_H) supplied to the fuel injector and a second heat transfer factor (F2); a correction quantity user applying the first temperature correction quantity and the second temperature correction quantity to the uncorrected actuator temperature; and - A low-pass filter (66) which low-pass filter the actuator temperature (T_A) and provides a low-pass filtered actuator temperature (T_At).

Device after Claim 12 characterized by a correction factor determiner (70) for determining a correction factor (C_U) for correcting a nominal nominal actuator voltage (U_nAs) by means of the low-pass filtered actuator temperature (T_At).

Device after Claim 13 , characterized by an Aktorsollspannungsermittler (76) for determining a Aktolloll (U_As) by applying the correction factor (C_U) to the nominal Aktorsoll voltage (U_nAs).

Device according to one of Claims 12 to 14 , characterized in that the low-pass filter (66) which low-pass filters the actuator temperature (T_A) is replaced by a respective low-pass filter before each input of the correction quantity user (18).