DE102015205942A1 - Method and device for monitoring the operation of the fuel injection system of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten: – Ermittlung eines Kritikalitätsindex für die thermische Belastung eines Injektors des Kraftstoffeinspritzsystems, – Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex größer ist als ein Schwellenwert, – wenn der ermittelte Kritikalitätsindex größer ist als der Schwellenwert, dann Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex für eine vorgegebene Zeitdauer größer ist als der Schwellenwert, und Einleitung einer Maßnahme zur Reduktion der thermischen Belastung des Injektors, wenn der ermittelte Kritikalitätsindex für die vorgegebene Zeitdauer größer ist als der Schwellenwert.The invention relates to a method for monitoring the operation of the internal combustion engine fuel injection system comprising the steps of: determining a criticality index for the thermal load of an injector of the fuel injection system, checking whether the determined criticality index is greater than a threshold value, if the determined criticality index is greater as the threshold, then checking if the determined criticality index is greater than the threshold for a predetermined period of time, and initiating a measure to reduce the thermal loading of the injector if the determined criticality index for the predetermined period of time is greater than the threshold.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine. The invention relates to a method and a device for monitoring the operation of the fuel injection system of an internal combustion engine.
Brennkraftmaschinen, die ein Kraftstoffeinspritzsystem aufweisen, sind bereits seit langer Zeit bekannt. Eine derartige Brennkraftmaschine ist beispielsweise in der
In Bezug auf die Steuerung des Betriebs derartiger Brennkraftmaschinen, insbesondere der Kraftstoffmengenregelung unter Verwendung von piezoelektrisch angetriebenen Injektoren, gibt es mehrdeutige Symptomatiken, auf welche gegebenenfalls situationsabhängig reagiert werden muss. With regard to the control of the operation of such internal combustion engines, in particular the fuel quantity control using piezoelectrically driven injectors, there are ambiguous symptoms, which may have to be responded to depending on the situation.
Die Steuereinheit dieser Brennkraftmaschinen enthält üblicherweise mehrere Steuerungsmechanismen und Regelkreise, die die zugemessene Kraftstoffmenge je nach Bedarf erhöhen oder senken können. Eine einzelne hohe Stellgröße ist üblicherweise unkritisch, vor allem bei niedrig dynamischem Motorbetrieb. Sollten allerdings die Stellgrößen mehrerer Parameter hoch sein und gleichzeitig ein hochdynamischer Betrieb der Brennkraftmaschine vorliegen, beispielsweise eine starke Beschleunigung, dann muss dafür Sorge getragen werden, dass die Injektoren des Kraftstoffeinspritzsystems der Brennkraftmaschine in einem stabilen Betriebsbereich gehalten werden, um zu vermeiden, dass eine möglicherweise kritische Fahrsituation entsteht. The control unit of these internal combustion engines usually includes a plurality of control mechanisms and control circuits that can increase or decrease the metered amount of fuel as needed. A single high manipulated variable is usually not critical, especially at low dynamic engine operation. If, however, the manipulated variables of several parameters are high and at the same time a highly dynamic operation of the internal combustion engine is present, for example a strong acceleration, care must be taken that the injectors of the fuel injection system of the internal combustion engine are kept in a stable operating range in order to avoid that one possibly critical driving situation arises.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei deren Anwendung die Injektoren des Kraftstoffeinspritzsystems möglichst lange in einem stabilen Betriebsbereich gehalten werden können. The object of the invention is to provide a method and a device for monitoring the operation of the fuel injection system of an internal combustion engine, in the application of which the injectors of the fuel injection system can be kept as long as possible in a stable operating range.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features specified in
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass mittels des beanspruchten Verfahrens eine Sicherungsfunktion implementiert werden kann, durch welche gewährleistet ist, dass die Injektoren des Kraftstoffeinspritzsystems solange wie möglich in einem stabilen Betriebsbereich gehalten werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von kritischen Fahrsituationen, wie sie beispielsweise bei Überholvorgängen auftreten können, reduziert. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass bei einem Vorliegen von erhöhten Werten bei Parametern, die für den Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems von Bedeutung sind, vor einem Einleiten von geeigneten Gegenmaßnahmen zunächst durch eine Berechnung eines Kritikalitätsindex aus den genannten Parametern und dessen Auswertung überprüft wird, innerhalb welcher Reaktionszeit und mit welcher Stärke Gegenmaßnahmen eingeleitet werden müssen. Diese Vorgehensweise entspricht einer im Hinblick auf die Schrittweite und das Maximum variablen Entprellung eines Fehlers in Abhängigkeit vom momentanen Systemzustand, welcher durch die das Kraftstoffeinspritzsystem beeinflussenden Parameter beschrieben wird. The advantages of the invention are, in particular, that by means of the claimed method a safety function can be implemented by which it is ensured that the injectors of the fuel injection system are kept in a stable operating range as long as possible. As a result, the probability of occurrence of critical driving situations, such as may occur during overtaking, reduced. This is achieved essentially by the fact that, in the presence of increased values in parameters which are important for the operation of the fuel injection system, before a suitable countermeasure is initiated, a check is first carried out by calculating a criticality index from the named parameters and evaluating them which reaction time and with which strength countermeasures have to be initiated. This procedure corresponds to debouncing an error with respect to the step size and the maximum as a function of the instantaneous system state, which is described by the parameters influencing the fuel injection system.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt Further advantageous features of the invention will become apparent from the following exemplary explanation with reference to FIGS. It shows
Die
Des Weiteren weist das in der
Die Steuereinheit
Die
Bei diesem Verfahren erfolgt in einem Schritt S1 eine Ermittlung eines Kritikalitätsindex I für die thermische Belastung eines Injektors des Kraftstoffeinspritzsystems. Diese thermische Belastung des Injektors ist beispielsweise dann hoch, wenn zwischen dem Kopfpunkt und dem Fußpunkt des Gehäuses des Injektors ein großer Temperaturgradient vorliegt. Es besteht die Notwendigkeit, die thermische Belastung des Injektors zu überwachen und zu überprüfen, ob der Injektor bei der momentanen thermischen Belastung in einem stabilen Betriebsbereich gehalten werden kann oder ob Maßnahmen zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors eingeleitet werden müssen. In this method, in a step S1, a determination is made of a criticality index I for the thermal load of an injector of the fuel injection system. This thermal load on the injector is high, for example, when there is a large temperature gradient between the top and bottom of the housing of the injector. There is a need to monitor the thermal load of the injector and to check whether the injector can be kept in a stable operating range under the current thermal load, or whether measures to reduce the thermal load on the injector must be initiated.
Zu diesem Zweck erfolgt bei dem in der
Ergibt diese Überprüfung, dass der ermittelte Kritikalitätsindex I größer ist als der vorgegebene erste Schwellenwert SW1, dann erfolgt in einem Schritt S3 eine Abfrage, ob der ermittelte Kritikalitätsindex I bereits für eine vorgegebene erste Zeitdauer t1 größer ist als der vorgegebene erste Schwellenwert SW1. If this check reveals that the determined criticality index I is greater than the predetermined first threshold value SW1, then a query is made in a step S3 as to whether the determined criticality index I is already greater than the predefined first threshold value SW1 for a predefined first time duration t1.
Ergibt diese Abfrage, dass der ermittelte Kritikalitätsindex I bereits für die vorgegebene erste Zeitdauer t1 größer ist als der vorgegebene erste Schwellenwert SW1, dann wird in einem Schritt S4 eine Maßnahme zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors in die Wege geleitet. Diese Maßnahme gehört einer ersten Reaktionsebene RE1 an. Zu den Maßnahmen der ersten Reaktionsebene RE1 gehört vorzugsweise eine Reduzierung der Anzahl der aktiven Einspritzungen innerhalb eines Einspritzzyklus. Durch diese Reduzierung der Anzahl der aktiven Einspritzungen innerhalb eines Einspritzzyklus des Injektors wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors unmerklich bzw. unauffällig für den Benutzer erfolgt. If this query yields the fact that the determined criticality index I is already greater than the predefined first threshold value SW1 for the predefined first time duration t1, then a measure for reducing the thermal load of the injector is initiated in a step S4. This measure belongs to a first reaction level RE1. The measures of the first reaction level RE1 preferably include a reduction in the number of active injections within one injection cycle. By this reduction of the number of active injections within an injection cycle of the injector is achieved in an advantageous manner that the reduction of the thermal load of Injector unnoticed or inconspicuous for the user.
Liegt eine Brennkraftmaschine mit einem Automatikgetriebe vor, dann kann im Schritt S4 anstelle oder zusätzlich zu einer Reduzierung der Anzahl der aktiven Einspritzungen eine automatische Umschaltung auf einen höheren Gang vorgenommen werden. Auch eine derartige automatische Umschaltung auf einen höheren Gang gehört zu den Maßnahmen der ersten Reaktionsebene, schränkt die Benutzbarkeit der Brennkraftmaschine nicht ein und führt zu einer Verringerung der thermischen Belastung des Injektors. If an internal combustion engine with an automatic transmission is present, then in step S4, instead of or in addition to a reduction in the number of active injections, an automatic changeover to a higher gear can be undertaken. Also, such automatic switching to a higher gear is one of the measures of the first reaction level, does not limit the usability of the internal combustion engine and leads to a reduction of the thermal load of the injector.
Ergibt die Abfrage im Schritt S2 hingegen, dass der im Schritt S1 ermittelte Kritikalitätsindex I kleiner ist als der vorgegebene erste Schwellenwert SW1, dann wird in einem Schritt S5 eine Abfrage vorgenommen, ob der ermittelte Kritikalitätsindex I größer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert SW2, welcher kleiner ist als der vorgegebene erste Schwellenwert SW1. On the other hand, if the query in step S2 indicates that the criticality index I determined in step S1 is less than the predetermined first threshold value SW1, then a query is made in step S5 as to whether the determined criticality index I is greater than a predetermined second threshold value SW2 is smaller than the predetermined first threshold value SW1.
Ergibt diese Abfrage, dass der ermittelte Kritikalitätsindex I größer ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert SW2, dann erfolgt in einem Schritt S6 eine Abfrage, ob der ermittelte Kritikalitätsindex I bereits für eine vorgegebene zweite Zeitdauer t2 größer ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert SW2. If this query yields that the determined criticality index I is greater than the predefined second threshold value SW2, then a query is made in a step S6 as to whether the determined criticality index I is already greater than the predefined second threshold value SW2 for a predetermined second time duration t2.
Ergibt diese Abfrage, dass der ermittelte Kritikalitätsindex I bereits für die vorgegebene zweite Zeitdauer t2 größer ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert SW2, dann wird in einem Schritt S7 eine Maßnahme zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors in die Wege geleitet. Diese Maßnahme gehört einer zweiten Reaktionsebene RE2 an. Zu den Maßnahmen der zweiten Reaktionsebene RE2 gehört beispielsweise eine Beschränkung der Drehzahl und/oder des Drehmoments der Brennkraftmaschine. Auch durch eine derartige Beschränkung der Drehzahl und/oder des Drehmoments der Brennkraftmaschine wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die thermische Belastung des Injektors reduziert wird. If this query yields the fact that the determined criticality index I is already greater than the predefined second threshold value SW2 for the predefined second time period t2, then a measure for reducing the thermal load of the injector is initiated in a step S7. This measure belongs to a second reaction level RE2. The measures of the second reaction level RE2 include, for example, a limitation of the rotational speed and / or the torque of the internal combustion engine. Also by such a restriction of the speed and / or the torque of the internal combustion engine is achieved in an advantageous manner that the thermal load of the injector is reduced.
Die Maßnahmen der ersten Reaktionsebene RE1 unterscheiden sich von den Maßnahmen der zweiten Reaktionsebene RE2 insbesondere dadurch, dass die Maßnahmen der ersten Reaktionsebene RE1 die momentane Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine nicht oder allenfalls geringfügig einschränken und für den Benutzer möglichst unauffällig sind, während die Maßnahmen der zweiten Reaktionsebene RE2 die momentane Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine spürbar einschränken können und auch für den Benutzer auffällig sein können. The measures of the first reaction level RE1 differ from the measures of the second reaction level RE2, in particular in that the measures of the first reaction level RE1 do not restrict the current performance of the internal combustion engine or at most slightly and are as inconspicuous as possible for the user, while the measures of the second reaction level RE2 can noticeably limit the instantaneous performance of the internal combustion engine and also be noticeable to the user.
Vorzugsweise ist die vorgegebene erste Zeitdauer t1 kleiner als die vorgegebene zweite Zeitdauer t2. Deshalb werden die Maßnahmen der ersten Reaktionsebene RE1, die dann eingeleitet werden, wenn der ermittelte Kritikalitätsindex I größer ist als der erste Schwellenwert SW1, der größer ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert SW2, relativ schnell eingeleitet, während im Unterschied dazu die Maßnahmen der zweiten Reaktionsebene RE2, die dann eingeleitet werden, wenn der ermittelte Kritikalitätsindex I größer als der zweite Schwellenwert SW2 ist, aber kleiner als der erste Schwellenwert SW1 ist, erst nach Ablauf einer vergleichsweise längeren Zeitdauer eingeleitet werden. Preferably, the predetermined first time t1 is smaller than the predetermined second time t2. Therefore, the measures of the first reaction level RE1, which are initiated when the determined criticality index I is greater than the first threshold SW1 greater than the predetermined second threshold SW2, are initiated relatively quickly, whereas the measures of the second reaction level RE2, which are initiated when the determined criticality index I is greater than the second threshold value SW2 but less than the first threshold value SW1, can not be initiated until a relatively longer period of time has elapsed.
Die genannten Schwellenwerte SW1 und SW2 und die genannten Zeitdauern t1 und t2 wurden vom Fahrzeughersteller im Voraus empirisch ermittelt und in einem Speicher der Steuereinheit der Brennkraftmaschine hinterlegt. The said threshold values SW1 and SW2 and the stated time periods t1 and t2 were empirically determined in advance by the vehicle manufacturer and stored in a memory of the control unit of the internal combustion engine.
Auch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors wurden vom Fahrzeughersteller bereits im Voraus den beiden Reaktionsebenen zugeordnet, wobei diese Zuordnung ebenfalls in einem Speicher der Steuereinheit der Brennkraftmaschine hinterlegt wird und bei Bedarf von der Steuereinheit von dort abgerufen werden kann. The above-described measures for reducing the thermal load of the injector have already been assigned in advance to the two reaction levels by the vehicle manufacturer, wherein this assignment is also stored in a memory of the control unit of the internal combustion engine and can be retrieved from the control unit from there as needed.
Ergibt die Abfrage im Schritt S5, dass der ermittelte Kritikalitätsindex I kleiner ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert SW2, dann wird zu einem Schritt S8 übergegangen. If the query in step S5 reveals that the determined criticality index I is smaller than the predetermined second threshold value SW2, then a step S8 is entered.
In diesem Schritt S8 erfolgt eine Abfrage, ob der ermittelte Kritikalitätsindex I bereits für eine vorgegebene dritte Zeitdauer t3, die vorzugsweise größer ist als die erste Zeitdauer und auch größer ist als die zweite Zeitdauer, kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert SW2, dann wird erkannt, dass der ermittelte Kritikalitätsindex I in seinem Normalbereich liegt. In diesem Falle wird zu einem Schritt S9 übergegangen. In diesem Schritt S9 werden die ggf. im Schritt S4 oder S5 eingeleiteten Maßnahmen zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors wieder aufgehoben (STOPPEN). Ergibt die Abfrage im Schritt S8 hingegen, dass der ermittelte Kritikalitätsindex noch nicht für die vorgegebene dritte Zeitdauer t3 kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert SW2, dann werden die ggf. im Schritt S4 oder S5 eingeleiteten Maßnahmen zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors aufrechterhalten (WEITER). In this step S8, a query as to whether the determined criticality index I is already smaller than the predefined threshold value SW2 for a predetermined third time duration t3, which is preferably greater than the first time duration and also greater than the second time duration, is then detected. that the determined criticality index I lies in its normal range. In this case, it goes to a step S9. In this step S9, the measures introduced in step S4 or S5 for reducing the thermal load on the injector are canceled again (STOP). On the other hand, if the query in step S8 indicates that the determined criticality index is not yet smaller than the predetermined threshold value SW2 for the predetermined third time duration t3, then the measures for reducing the thermal load of the injector initiated in step S4 or S5 are maintained (CONTINUE ).
Die
Der Steuereinheit S werden eine Vielzahl von Sensorsignalen s1...sn zugeführt, die von jeweils zugehörigen Sensoren der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Die Steuereinheit S wertet diese Sensorsignale unter Verwendung eines in einem Speicher SP abgespeicherten Arbeitsprogrammes und unter Verwendung von weiteren im Speicher SP hinterlegten Daten aus und ermittelt die momentan induzierte Leistung P der Brennkraftmaschine, die momentane Kraftstofftemperatur T, den momentanen Energiebedarf E der Brennkraftmaschine und die momentane Einspritzdauer Τ des jeweiligen Injektors. The control unit S, a plurality of sensor signals s1 ... sn supplied, which are provided by respective sensors of the internal combustion engine. The control unit S evaluates these sensor signals using a stored in a memory SP work program and using other data stored in memory SP and determines the currently induced power P of the engine, the current fuel temperature T, the instantaneous energy demand E of the internal combustion engine and the instantaneous Injection duration Τ of the respective injector.
Bei diesen Parametern P, T, E und Τ handelt es sich um Größen, die den am Gehäuse der Injektoren herrschenden Temperaturgradienten beeinflussen. So dient beispielsweise die momentan induzierte Leistung P der Brennkraftmaschine als Maß für die Brennraumtemperatur, die Düsenaufheizung und die Düsenlängung. Die momentane Kraftstofftemperatur T dient beispielsweise als Maß für die Nadelkühlung und die Nadelkürzung. Ein hoher Temperaturgradient entlang des Injektorkörpers und auch zwischen dem Düsenkörper und der Düsennadel stellt sich insbesondere ein bei gegenwärtig hoher induzierter Leistung der Brennkraftmaschine. Dies entspricht einem hohen Energieeintrag aus dem Brennraum in die Düse, so dass eine hohe Düsentemperatur entsteht. Des Weiteren führen große Einspritzmengen bei niedrigem Kraftstoffdruck zu einer düsennahen Verbrennung. Im Falle einer niedrigen Kraftstofftemperatur liegt eine gute Kühlung der Düsennadel vor. Dies gilt insbesondere beim Vorliegen einer langen Einspritzdauer, wie sie bei hoher induzierter Leistung der Brennkraftmaschine oder niedrigem Kraftstoffdruck notwendig ist. These parameters P, T, E and Τ are variables which influence the temperature gradient prevailing on the housing of the injectors. For example, the momentarily induced power P of the internal combustion engine serves as a measure of the combustion chamber temperature, the nozzle heating and the nozzle elongation. The instantaneous fuel temperature T serves, for example, as a measure of the needle cooling and the needle shortening. A high temperature gradient along the injector body and also between the nozzle body and the nozzle needle is in particular a presently high induced power of the internal combustion engine. This corresponds to a high energy input from the combustion chamber into the nozzle, resulting in a high nozzle temperature. Furthermore, large injection quantities at low fuel pressure lead to near-to-nozzle combustion. In the case of a low fuel temperature, there is good cooling of the nozzle needle. This is especially true in the presence of a long injection duration, as it is necessary for high induced power of the engine or low fuel pressure.
Weiterhin bewertet die Steuereinheit S auch das Öffnungsverhalten des Injektors. Ein niedriger Energiebedarf zeigt ein leichtes Öffnen an. Eine niedrige OPP2-Zeit zeigt ein schnelles Öffnen an. Eine hohe OPP4-Zeit zeigt ein langsames Schließen an. Furthermore, the control unit S also evaluates the opening behavior of the injector. A low energy requirement indicates easy opening. A low OPP2 time indicates a fast opening. A high OPP4 time indicates a slow closing.
Zu den vorgenannten Parametern P, T, E und Τ wird ein im Voraus ermittelter und im Speicher SP hinterlegter Gewichtungsfaktor multipliziert. So wird die momentan induzierte Leistung P mit einem Gewichtungsfaktor k1, die momentane Kraftstofftemperatur T mit einem Gewichtungsfaktor k2, der momentane Energiebedarf E mit einem Gewichtungsfaktor k3 und die momentane Einspritzdauer Τ mit einem Gewichtungsfaktor k4 multipliziert. Auch diese Gewichtungsfaktoren wurden im Voraus empirisch ermittelt und im Speicher SP hinterlegt. To the aforementioned parameters P, T, E and Τ a weighting factor determined in advance and stored in the memory SP is multiplied. Thus, the instantaneously induced power P is multiplied by a weighting factor k1, the instantaneous fuel temperature T by a weighting factor k2, the instantaneous energy requirement E by a weighting factor k3 and the instantaneous injection duration Τ by a weighting factor k4. These weighting factors were also determined empirically in advance and stored in the memory SP.
Aus diesen jeweils mit einem Gewichtungsfaktor multiplizierten Parametern wird in einem Addierer A durch einen Additionsvorgang der Kritikalitätsindex I ermittelt:
Dieser ermittelte Kritikalitätsindex I wird einer Recheneinheit R der Steuereinheit S zugeführt, die unter Verwendung des ermittelten Kritikalitätsindex I Steuersignale st1 und/oder st2 ermittelt, welche zur Einleitung von Maßnahmen zur Reduktion der thermischen Belastung des Injektors verwendet werden. Dabei werden mittels der Steuersignale st1 eine oder mehrere Maßnahmen der ersten Reaktionsebene RE1 und mittels der Steuersignale st2 eine oder mehrere Maßnahmen der zweiten Reaktionsebene RE2 eingeleitet, wenn die Steuereinheit S im Rahmen ihrer Steuerung des oben anhand der
Die vorstehend beschriebene Erfindung beruht darauf, dass das Verhalten eines piezoelektrisch betriebenen Injektors stark temperaturabhängig ist. Insbesondere sehr hohe Temperaturen des Injektorkörpers und hohe Temperaturgradienten entlang des Injektorkörpers stellen eine Herausforderung für den Injektorbetrieb bzw. die Injektorregelung dar. Besonderes Augenmerk muss auch auf das Einlaufverhalten eines Injektors gelegt werden, da bei neu gefertigten Injektoren während der ersten Betriebsstunden eine beschleunigte Verhaltensänderung in Form einer Öffnungsspannungsdrift auftreten kann. The invention described above is based on the fact that the behavior of a piezoelectrically operated injector is highly temperature-dependent. In particular, very high temperatures of the injector body and high temperature gradients along the injector body pose a challenge to injector operation or injector control. Special attention must also be given to the run-in behavior of an injector, since with newly manufactured injectors during the first hours of operation an accelerated behavior change in shape an opening voltage drift can occur.
Üblicherweise ist ein Injektor in Bezug auf die Materialien, aus denen er gefertigt wird, so eingestellt, dass sich im eingeschwungenen Zustand thermische Ausdehnungen der einzelnen Injektorbestandteile gegeneinander weitgehend ausgleichen, so dass das Verhalten des Injektors über einen weiten Temperaturbereich stabil ist. Wenn sich aber unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen ein Endbereich des Injektors, beispielsweise die Düsenkuppe, sehr schnell stark erhitzt, dann kann das Verhalten des Injektors an die Grenzen seines stabilen Arbeitsbereiches gelangen. Usually, an injector with respect to the materials from which it is manufactured, adjusted so that in the steady state thermal expansions of the individual injector components against each other largely compensate, so that the behavior of the injector over a wide temperature range is stable. However, if under certain engine operating conditions, an end portion of the injector, such as the nozzle tip, heats up very rapidly, then the behavior of the injector can reach the limits of its stable working range.
Ein bestimmter Regeleingriff, der im Normalbetrieb bei durchgewärmtem Injektor keinerlei unerwünschte Auswirkungen hat, kann in einem hochtransienten Betrieb möglicherweise zu Problemen führen. A certain control intervention, which has no undesirable effects during normal operation when the injector has been reheated, can possibly lead to problems in a highly transient operation.
Um dies zu vermeiden und die möglichen Auswirkungen eines gegenwärtigen Betriebszustandes besser abschätzen zu können, wird bei der oben beschriebenen Erfindung eine Art Wirkungskettenanalyse durchgeführt, bei welcher die für die thermische Belastung des Injektors relevanten Einflussgrößen gewichtet werden und daraus ein Kritikalitätsindex ermittelt wird. In order to avoid this and to be able to better estimate the possible effects of a current operating state, the above is used described a type of effect chain analysis performed in which the relevant factors for the thermal load of the injector factors are weighted and from a criticality index is determined.
Ein hoher Gewichtungsfaktor bedeutet einen hohen Einfluss des jeweiligen Parameters auf den Kritikalitätsindex und umgekehrt. A high weighting factor means a high influence of the respective parameter on the criticality index and vice versa.
Je höher der Kritikalitätsindex ist, desto schneller muss auf bestimmte Fehleranzeichen bzw. Symptome, die im Einspritzsystem auftreten, reagiert werden. Ein einzelner hoher Kritikalitätsindex führt noch nicht dazu, dass Maßnahmen zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors in die Wege geleitet werden müssen. Erst wenn der hohe Kritikalitätsindex für eine vorgegebene Zeitdauer vorliegt, erfolgt ein Einleiten von Maßnahmen zur Reduzierung der thermischen Belastung des Injektors. Dieses Vorgehen erhöht die Sicherheit einer Fehlererkennung und führt dazu, dass geeignete Gegenmaßnahmen erst dann eingeleitet werden, wenn dies auch notwendig ist. The higher the criticality index, the faster it will be necessary to respond to certain error signs or symptoms that occur in the injection system. A single high index of criticality does not yet require that measures be taken to reduce the thermal load on the injector. Only when the high criticality index is present for a given period of time, measures are taken to reduce the thermal load on the injector. This procedure increases the reliability of a fault detection and leads to appropriate countermeasures being initiated only when this is necessary.
Insbesondere ist die zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems vorgesehene Steuereinheit S derart ausgebildet, dass sie die Zeitdauer, für welche der Kritikalitätsindex den jeweiligen Schwellenwert überschreiten muss, in Abhängigkeit von der Höhe des ermittelten Kritikalitätsindex vorgibt und auch die Maßnahme(n) zur Reduktion der thermischen Belastung des Injektors in Abhängigkeit von der Höhe des ermittelten Kritikalitätsindex vorgibt, so dass stets eine angemessene Reaktion auf den jeweils ermittelten Kritikalitätsindex in die Wege geleitet werden kann. In particular, the control unit S provided for monitoring the operation of the fuel injection system is designed such that it specifies the time duration for which the criticality index must exceed the respective threshold depending on the magnitude of the determined criticality index and also the measure (s) for reducing the thermal Load the injector depending on the height of the determined criticality index, so that always an appropriate response to the respectively determined criticality index can be initiated.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass neben dem im hochtransienten Betrieb bzw. Grenzbereichsbetrieb des Injektors auftretenden Temperaturgradienten entlang des Injektorkörpers auch eine deutlich über einem vorgegebenen Betriebstemperaturlimit liegende Injektortemperatur erfasst werden kann. Derart hohe Injektortemperaturen können sich beispielsweise bei einem Defekt der Brennraumabdichtung einstellen. A further advantage of the invention is that, in addition to the temperature gradients occurring in the high-transient operation or limit range operation of the injector, an injector temperature well above a predetermined operating temperature limit can also be detected along the injector body. Such high injector temperatures can be set, for example, in the event of a defect in the combustion chamber seal.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, bei der Ermittlung des Kritikalitätsindex nicht nur die momentanen Werte der oben genannten Parameter zu berücksichtigen, sondern auch deren Gradienten. An advantageous development of the invention consists in not only taking into account the instantaneous values of the above-mentioned parameters when determining the criticality index, but also their gradients.
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