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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine.
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Brennkraftmaschinen, die ein Kraftstoffeinspritzsystem aufweisen, sind bereits seit langer Zeit bekannt. Eine derartige Brennkraftmaschine ist beispielsweise in der
DE 10 2013 206 600 A1 beschrieben. Dort wird ein Einspritzsystem und ein Regelverfahren für ein Einspritzsystem mit mindestens einem Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine beschrieben, wobei in wiederkehrenden Einspritzzyklen ein Verschlusselement des Einspritzventils so bewegt wird, dass es in einem Ist-Öffnungszeitpunkt OPP2 auf einem oberen Anschlag auftrifft und/oder in einem Ist-Schließzeitpunkt OPP4 in einer Schließposition auftrifft und dadurch ein charakteristisches Signal eines Sensorelements des Einspritzventils auslöst, wobei ein zeitlicher Signalverlauf des Sensorelements erfasst wird und ein in einem zeitlichen Suchfenster des Einspritzzyklus enthaltener Teil des Signalverlaufs untersucht wird, wobei, sofern das charakteristische Signal in dem genannten Teil des zeitlichen Signalverlaufs nicht detektiert wird, in nachfolgenden Einspritzzyklen ein Suchverfahren durchgeführt wird. Durch dieses Vorgehen wird die Messung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einspritzventile und damit auch die Zuverlässigkeit und die Robustheit des Regelverfahrens des Einspritzsystems verbessert.
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Aus der
US 6, 363, 315 B1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schutz von Motorelektronikschaltungen vor einer thermischen Beschädigung bekannt. Dabei ist ein elektronischer Controller mit dem Motor verbunden. Des Weiteren ist wenigstens ein mit dem Controller verbundener Signalbereitsstellungsmechanismus vorgesehen, um ein Signal bereitzustellen, das eine Bedingung anzeigt, die mit der Temperatur der Elektronikschaltung korreliert werden kann. Der Controller ist dazu ausgebildet ein Signal auszugeben, um die Temperatur der Elektronikschältung zu reduzieren, wenn das bereitgestellte Signal darauf hinweist, dass die Temperatur der Elektronikschaltung eine vorgegebene Schwellentemperatur überschreitet. Dabei kann überprüft werden, ob die Temperatur der Elektronikschaltung für eine vorgegebene, Zeitdauer die vorgegebene Schwellentemperatur übersteigt.
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Aus der
DE 10 2012 221 480 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung bekannt, die eine Stelleinheit für ein elektromagnetisches Ventil verwendet. Diese Stelleinheit führt in Abhängigkeit von der Operationsrate eine Steuerung von Schaltern derart durch, dass die Wärmeerzeugung in den Schaltern reduziert,wird.
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Aus der
DE 10 2005 001 501 B4 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, welches eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Injektoren entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine aufweist. Die Steuerungseinrichtung enthält eine Injektorantriebsschaltung, eine ECU-Temperaturerfassungseinrichtung und eine Einspritzbegrenzungseinrichtung. Die ECU-Temperaturerfassungseinrichtung erfasst oder schätzt die Temperatur der Injektorantriebsschaltung. Die Einspritzbegrenzungseinrichtung begrenzt eine spezifische Einspritzung aus den Mehrfacheinspritzungen, um eine Wärmeerzeugungsgröße der Injektorantriebsschältung zu unterdrücken, wenn die TTemperatur der Injektorantriebsschaltung eine vorbestimmte Temperatur überschreitet und dieser Anstieg anhält.
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Weiterhin ist aus der
WO 2006/038428 A1 eine Kraftstoffzuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer Temperaturüberwachungseinrichtung zum Überwachen einer Temperatur an einem Düsenende der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, wobei die Menge eines durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zirkulierenden Kraftstoffes erhöht wird, wenn die Temperatur am Düsenende, nicht niedriger als eine Referenztemperatur ist.
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In Bezug auf die Steuerung des Betriebs derartiger Brennkraftmaschinen, insbesondere der Kraftstoffmengenregelung unter Verwendung von piezoelektrisch angetriebenen Injektoren, gibt es eine mehrdeutige Symptomatik, auf welche gegebenenfalls situationsabhängig reagiert werden muss.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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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.
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Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
- 1 eine Blockdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine,
- 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren gemäß der Erfindung und
- 3 eine Blockdarstellung, zur Erläuterung einer Steuereinheit des Kraftstoffeinspritzsystems der Brennkraftmaschine.
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Die 1 zeigt eine Blockdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus des Kraftstoffeinspritzsystems 100 einer Brennkraftmaschine. Dieses Kraftstoffeinspritzsystem 100 weist einen Kraftstofftank 200 auf, aus welchem von einer Kraftstoffpumpe 300 über eine Kraftstoffleitung 210 Kraftstoff entnommen wird. In der Kraftstoffleitung 210 kann ein mit gestrichelten Linien gezeichnetes Kraftstofffilter 220 angeordnet sein. Der von der Kraftstoffpumpe 300 aus dem Kraftstofftank 200 entnommene Kraftstoff wird über eine Kraftstoffleitung 310 an ein Einlassventil 400 geleitet. Dieses Einlassventil 400 regelt den Zustrom von Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 410 zu einer Hochdruckpumpe 500. Das Einlassventil 400 kann integraler. Bestandteil der Hockdruckpumpe 500 sein. Der in der Hochdruckpumpe 500 auf einen hohen Druck verdichtete Kraftstoff wird über eine Kraftstoffhochdruckleitung 510 an ein Rail 600 weitergegeben. Von dort aus gelangt er über Hochdruckleitungen 610 zu Injektoren 700, über welche der auf einen hohen Druck verdichtete Kraftstoff in die Brennräume eines Verbrennungsmotors 800 eingespritzt wird. Das Rail 600 ist mit einem digitalen Druckabbauventil 630 verbunden, welches auch integraler Bestandteil des Rails sein kann. Das digitale Druckabbauventil 630 ist über eine Kraftstoffrückführleitung 620 mit dem Kraftstofftank 200" verbunden, um aus dem Rail 600 überschüssigen Kraftstoff durch das Druckabbauventil 630 in den Kraftstofftank 200 zurückzuführen. Alternativ dazu kann der über die Kraftstoffrückführleitung 620 zurückgeführte Kraftstoff auch an das Kraftstofffilter 220 zurückgeführt werden, wie es in der 1 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Zur Erfassung des im Rail 600 vorliegenden Kraftstoffdruckes ist ein Drucksensor 640 vorgesehen.
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Des Weiteren weist das in der 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzsystem 100 eine Steuereinheit 900 auf, die zur Steuerung der Einspritzvorgänge ausgebildet ist. Die Steuereinheit 900 ist über Steuerleitungen 910 mit dem Einlassventil 400, der Hochdruckpumpe 500, den Injektoren 700 und dem Druckabbauventil 630 verbunden. Die Steuereinheit , 900 steuert die Einspritzvorgänge in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, den es unter Verwendung von Sensorsignalen, abgespeicherten Tabellen und eines abgespeicherten Arbeitsprogrammes ermittelt. Zu den Sensorsignalen gehören unter anderem ein vom Drucksensor 640 ausgegebenes Sensorsignal s1, ein von einem Drehzahlsensor 810 ausgegebenes Sensorsignal s2 und ein von einem Temperatursensor 820 ausgegebenes Sensorsignal s3.
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Die Steuereinheit 900 ermittelt unter Verwendung der ihr zugeführten Sensorsignale, der abgespeicherten Tabellen und des abgespeicherten Arbeitsprogrammes unter anderem die momentan induzierte Leistung der Brennkraftmaschine, die momentane Kraftstofftemperatur, den momentanen Energiebedarf der Brennkraftmaschine und die momentane Einspritzdauer der Injektoren. Dabei ermittelt sie den momentanen Energiebedarf durch eine Auswertung des Zeitpunkts OPP2, bei dem es sich um den Öffnungszeitpunkt des Einspritzventils handelt, der durch die momentane Stellgröße des OPP2-Reglers beschrieben wird. Tritt dieser Zeitpunkt innerhalb eines Einspritzzyklus vergleichsweise früh auf, dann besteht momentan ein vergleichsweise geringer Energiebedarf. Tritt dieser Zeitpunkt hingegen innerhalb eines Einspritzzyklus vergleichsweise spät auf, dann besteht momentan ein vergleichsweise hoher Energiebedarf. Des Weiteren ermittelt sie die momentane Einspritzdauer unter Verwendung eines abgespeicherten Einspritzdauerkennfeldes und einer Auswertung der Zeitpunkte OPP2 und OPP4, wobei es sich bei OPP4 um den Schließzeitpunkt des Einspritzventils handelt, der durch die Stellgröße des OPP4-Reglers beschrieben wird.
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Die 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren gemäß der Erfindung.
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Bei diesem Verfahren erfolgt in einem Schritt S1 eine Ermittlung eines Kritikalitätsindex I für die thermische Belastung eines Injektors des Kraftstoffeinspritzsystems. Dabei werden durch Auswertung einer Vielzahl von Sensorsignalen, die von der Brennkraftmaschine zugehörigen Sensoren bereitgestellt werden, die momentan induzierte Leistung (P) der Brennkraftmaschine, die momentane Kraftstofftemperatur (T), der momentane Energiebedarf (E) und die momentanen Einspritzdauer (τ) als Parameter ermittelt, und der Kritikalitätsindex (I) wird durch eine Addition der genannten, jeweils mit einem zugeordneten Gewichtungsfaktor multiplizierten Parameter berechnet. 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.
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Zu diesem Zweck erfolgt bei dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nach dem Schritt S1 in einem Schritt S2 eine Abfrage, ob der im Schritt S1 ermittelte Kritikalitätsindex I größer ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert SW1.
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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.
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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.
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Liegt eine Brennkraftmaschine mit einem Automatikgetriebe vor, dann kann im Schritt S4anstelle 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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Die 3 zeigt eine Blockdarstellung zur Erläuterung einer Steuereinheit S des Kraftstoffeinspritzsystems der Brennkraftmaschine, welche zur Ermittlung des Kritikalitätsindex I und zur Ermittlung von Ansteuersignalen st1 und st2 zur Einleitung von Maßnahmen zur Reduktion der thermischen Belastung eines Injektors ausgebildet ist. Bei dieser Steuereinheit S handelt es sich vorzugsweise um die in der 1 dargestellte Steuereinheit 900, die zur Steuerung des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems vorgesehen ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aus diesen jeweils mit einem Gewichtungsfaktor multiplizierten Parametern wird in einem Addierer
A durch einen Additionsvorgang der Kritikalitätsindex
I ermittelt:
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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 RE 1 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 2 beschriebenen Verfahrens die Notwendigkeit der Einleitung der genannten Maßnahmen erkennt.
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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.
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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 gegangen.
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Ein bestimmter Regeleingriff, der im Normalbetrieb bei durchgewärmtem Injektor keinerlei unerwünschte Auswirkungen hat, kann in einem hochtransienten Betrieb möglicherweise zu Problemen führen.
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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.
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Ein hoher Gewichtungsfaktor bedeutet einen hohen Einfluss des jeweiligen Parameters auf den Kritikalitätsindex und umgekehrt.
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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.
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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.
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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.
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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.
