DE102015205942B4 - Method and device for monitoring the operation of the fuel injection system of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten:- Ermittlung eines Kritikalitätsindex (I) für die thermische Belastung eines Injektors des Kraftstoffeinspritzsystems, wobei 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 momentane Einspritzdauer (τ) als Parameter ermittelt werden, undwobei der Kritikalitätsindex (I) durch eine Addition der genannten, jeweils mit einem zugeordneten Gewichtungsfaktor (k1, k2, k3, k4) multiplizierten Parameter (P, T, E, τ) berechnet wird;- Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex größer ist als ein Schwellenwert (SW1);- wenn der ermittelte Kritikalitätsindex größer ist als der Schwellenwert, dann Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex für eine vorgegebene Zeitdauer (t1) größer ist als der Schwellenwert; und- Einleitung einer Maßnahme (RE1) zur Reduktion der thermischen Belastung des Injektors, wenn der ermittelte Kritikalitätsindex (I) für die vorgegebene Zeitdauer (t1) größer ist als der Schwellenwert (SW1).A method for monitoring the operation of the fuel injection system of an internal combustion engine comprising the steps of: - determining a thermal load criticality index (I) of an injector of the fuel injection system, which is instantaneously induced by evaluating a plurality of sensor signals associated with the internal combustion engine sensors Power (P) of the internal combustion engine, the instantaneous fuel temperature (T), the instantaneous energy demand (E) and the instantaneous injection duration (τ) are determined as parameters, and wherein the criticality index (I) by an addition of said, each with an associated weighting factor ( k1, k2, k3, k4) - checking whether the determined criticality index is greater than a threshold (SW1), - if the determined criticality index is greater than the threshold, then Check if the determined criticality is ex for a predetermined period of time (t1) is greater than the threshold value; and initiate a measure (RE1) to reduce the thermal load on the injector when the determined criticality index (I) for the predetermined time period (t1) is greater than the threshold (SW1).

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 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.Internal combustion engines having a fuel injection system have been known for a long time. Such an internal combustion engine is for example in the DE 10 2013 206 600 A1 described. There, an injection system and a control method for an injection system with at least one injection valve for injecting fuel into an internal combustion engine is described, wherein in recurrent injection cycles, a closure element of the injection valve is moved so that it impinges in an actual opening time OPP2 on an upper stop and / or in an actual closing time OPP4 impinges in a closed position and thereby triggers a characteristic signal of a sensor element of the injection valve, wherein a time waveform of the sensor element is detected and a part of the waveform contained in a temporal search window of the injection cycle is examined, wherein, if the characteristic Signal is not detected in said portion of the temporal waveform, a search method is performed in subsequent injection cycles. By this procedure, the measurement of the opening and closing times of the injectors and thus the reliability and the robustness of the control method of the injection system is improved.

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.From the US 6,363,315 B1 For example, an apparatus and method for protecting engine electronics from thermal damage is known. An electronic controller is connected to the motor. Furthermore, at least one signal conditioning mechanism connected to the controller is provided to provide a signal indicative of a condition that can be correlated with the temperature of the electronic circuitry. The controller is configured to output a signal to reduce the temperature of the electronic circuit when the signal provided indicates that the temperature of the electronic circuit exceeds a predetermined threshold temperature. It can be checked whether the temperature of the electronic circuit exceeds the predetermined threshold temperature for a predetermined, period of time.

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.From the DE 10 2012 221 480 A1 For example, a fuel injection control apparatus using an electromagnetic valve setting unit is known. This setting unit performs control of switches depending on the operation rate so as to reduce heat generation in the switches.

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.From the DE 10 2005 001 501 B4 a fuel injection system for an internal combustion engine is known, which has a control device for controlling the injectors according to an operating state of the internal combustion engine. The control device includes an injector drive circuit, an ECU temperature detection device and an injection limiting device. The ECU temperature detecting means detects or estimates the temperature of the injector driving circuit. The injection restricting means limits a specific injection from the multiple injections to suppress a heat generation amount of the injector drive switch when the TT temperature of the injector drive circuit exceeds a predetermined temperature and this increase stops.

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.Furthermore, from the WO 2006/038428 A1 a fuel supply apparatus for an internal combustion engine, comprising a fuel injector and a temperature monitor for monitoring a temperature at a nozzle end of the fuel injector, wherein the amount of fuel circulating through the fuel injector is increased when the temperature at the nozzle end is not lower than a reference temperature.

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. With regard to the control of the operation of such internal combustion engines, in particular the fuel quantity control using piezoelectrically driven injectors, there is an ambiguous symptoms, which must be reacted depending on the situation, if necessary.

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 10 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 claim 1 or by a device having the features specified in claim 10. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

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. `This reduces the likelihood of critical driving situations such as overtaking. 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

  • 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.
Further advantageous features of the invention will become apparent from the following exemplary explanation with reference to FIGS. It shows
  • 1 a block diagram for explaining the structure of a fuel injection system of an internal combustion engine,
  • 2 a flowchart for explaining an embodiment of a method according to the invention and
  • 3 a block diagram for explaining a control unit of the fuel injection system of the internal combustion engine.

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.The 1 shows a block diagram for explaining the structure of the fuel injection system 100 an internal combustion engine. This fuel injection system 100 has a fuel tank 200 on, from which of a fuel pump 300 over a fuel line 210 Fuel is removed. In the fuel line 210 can be a drawn with dashed lines fuel filter 220 be arranged. The one from the fuel pump 300 from the fuel tank 200 withdrawn fuel is through a fuel line 310 to an inlet valve 400 directed. This inlet valve 400 regulates the flow of fuel through a fuel line 410 to a high pressure pump 500 , The inlet valve 400 can be more integral. Part of the high-pressure pump 500 his. The in the high pressure pump 500 Fuel compressed to a high pressure is delivered via a high-pressure fuel line 510 to a rail 600 passed. From there it passes through high pressure lines 610 to injectors 700 , via which the compressed to a high pressure fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine 800 is injected. The rail 600 is with a digital pressure reduction valve 630 which can also be an integral part of the rail. The digital pressure reduction valve 630 is via a fuel return line 620 with the fuel tank 200 ' connected to the rail 600 Excess fuel through the pressure reduction valve 630 in the fuel tank 200 due. Alternatively, the via the fuel return line 620 returned fuel also to the fuel filter 220 be traced back, as it is in the 1 is indicated by the dashed lines. To capture the in the rail 600 present fuel pressure is a pressure sensor 640 intended.

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.Furthermore, in the 1 shown fuel injection system 100 a control unit 900 on, which is designed to control the injection operations. The control unit 900 is via control lines 910 with the inlet valve 400 , the high pressure pump 500 , the injectors 700 and the pressure reduction valve 630 connected. The control unit, 900 controls the injection events in dependence on the current operating state of the internal combustion engine, which it determines using sensor signals, stored tables and a stored work program. The sensor signals include, among others, a pressure sensor 640 output sensor signal s1 , one from a speed sensor 810 output sensor signal s2 and one from a temperature sensor 820 output sensor signal s3 ,

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.The control unit 900 determined using the sensor signals supplied to them, the stored tables and the stored work program, among other things, the momentarily induced power of the internal combustion engine, the current fuel temperature, the instantaneous energy demand of the internal combustion engine and the instantaneous injection duration of the injectors. In this case, it determines the instantaneous energy requirement by an evaluation of the time OPP2, which is the opening time of the injection valve, which is described by the current manipulated variable of the OPP2 controller. If this time occurs relatively early within an injection cycle, then there is currently a comparatively low energy requirement. However, if this time occurs relatively late within an injection cycle, then there is currently a comparatively high energy requirement. Furthermore, she determines the current injection duration using a stored Einspritzdauerkennfeldes and an evaluation of the times OPP2 and OPP4, where OPP4 is the closing time of the injector, which is described by the manipulated variable of the OPP4 controller.

Die 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren gemäß der Erfindung.The 2 shows a flowchart for explaining an embodiment of a method according to the invention.

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.This procedure is done in one step S1 a determination of a criticality index I for the thermal load of an injector of the fuel injection system. In this case, the currently induced power (P) of the internal combustion engine, the instantaneous fuel temperature (T), the instantaneous energy requirement (E) and the instantaneous injection duration (τ) as parameters are evaluated by evaluating a plurality of sensor signals provided by the internal combustion engine sensors is determined, and the criticality index (I) is calculated by adding the said parameter multiplied by an associated weighting factor. 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 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.For this purpose, takes place in the in the 2 shown embodiment after the step S1 in one step S2 a query, whether in step S1 determined criticality index I is greater than a predetermined first threshold SW1 ,

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 done in one step S3 a query whether the determined criticality index I already for a predetermined first period of time t1 is greater than the predetermined first threshold SW1 ,

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 that the determined criticality index I already exists for the given first period of time t1 is greater than the predetermined first threshold SW1 , then in one step S4 initiated a measure to reduce the thermal load on the injector. This measure belongs to a first reaction level RE1 on. The measures of the first level of reaction RE1 preferably includes a reduction in the number of active injections within one injection cycle. By reducing the number of active injections within an injection cycle of the injector, it is advantageously achieved that the reduction of the thermal load of the injector is imperceptible or inconspicuous for the user.

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.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.Returns the query in step S2 however, that in the step S1 determined criticality index I is less than the predetermined first threshold SW1 , then in one step S5 made a query as to whether the determined criticality index I is greater than a predetermined second threshold SW2 which 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.Returns this query that the determined criticality index I is greater than the predetermined second threshold SW2 , then done in one step S6 a query, whether the determined criticality index I already for a given second period of time t2 is greater than the predetermined second threshold SW2 ,

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.Returns this query that the determined criticality index I already for the given second period of time t2 is greater than the predetermined second threshold SW2 , then in one step S7 initiated a measure to reduce the thermal load on the injector. This measure belongs to a second reaction level RE2 on. The measures of the second level of reaction RE2 For example, a limitation of the 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 level of reaction RE2 in particular, that the measures of the first level of reaction RE1 the current performance of the internal combustion engine is not or, if necessary, slightly limited and as inconspicuous as possible for the user, while the measures of the second reaction level RE2 the current performance can noticeably restrict 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 period t1 less than the predetermined second time period t2 , Therefore, the actions of the first level of reaction RE1 , which are then initiated when the determined criticality index I is greater than the first threshold SW1 which is greater than the predetermined second threshold SW2 , initiated relatively quickly, while, in contrast, the measures of the second reaction level RE2 , which are then initiated when the determined criticality index I greater than the second threshold SW2 is, but smaller than the first threshold SW1 is to be initiated after a relatively long period of time.

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 mentioned thresholds, SW1 and SW2 and the stated time periods t1 and t2 were determined empirically by the vehicle manufacturer in advance 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.Returns the query in step S5 in that the determined criticality index I is less than the predetermined second threshold SW2 , then, becomes one step S8 passed.

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 is made as to whether the determined criticality index I already for a given third period of time t3 which is preferably greater than the first time duration and also greater than the second time duration, is less than the predetermined threshold value SW2 , then it is recognized that the determined criticality index I is in its normal range. In this case becomes a step S9 passed. In this step S9 if necessary, in the step S4 or S5 Repealed measures to reduce the thermal load of the injector canceled (STOP). Returns the query in step S8 on the other hand, that the determined criticality index is not yet for the given third period of time t3 is less than the predetermined threshold SW2 , then if necessary in the step S4 or S5 Measures taken to reduce the thermal load on the injector (CONTINUE).

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.The 3 shows a block diagram for explaining a control unit S of the fuel injection system of the internal combustion engine, which for determining the criticality index I and for the detection of drive signals st1 and st2 is designed to initiate measures to reduce the thermal load of an injector. This control unit S is preferably that in the 1 shown control unit 900 , which is intended to control the entire fuel injection system.

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 are 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 stored in the memory SP data and determines the currently induced power P the internal combustion engine, the current fuel temperature T the current energy demand e the internal combustion engine and the current 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.At these parameters P . T . e and τ These are sizes that influence the temperature gradient prevailing on the housing of the injectors. For example, the currently induced power is used P the internal combustion engine as a measure of the combustion chamber temperature, the Düsenaufheizung and the nozzle elongation. The current fuel temperature T For example, it is used as a measure of needle cooling and 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 is determined in advance and in memory SP stored weighting factor multiplied. Thus, the currently induced power P becomes a weighting factor k1 , the current fuel temperature T with a weighting factor k2 , the current energy requirement e with a weighting factor k3 and the current injection duration τ with a weighting factor k4 multiplied. 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: I = k 1 P + k 2 T + k3 E + k4 τ .

Figure DE102015205942B4_0001
From these in each case multiplied by a weighting factor parameters is in an adder A by adding the criticality index I determined: I = k 1 P + k 2 T + k3 e + k4 τ ,
Figure DE102015205942B4_0001

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.This determined criticality index I becomes an arithmetic unit R the control unit S supplied using the determined criticality index I control signals st1 and or st2 determines which are used to initiate measures to reduce the thermal load of the injector. In this case, by means of the control signals st1 one or more measures of the first reaction level RE 1 and by means of the control signals st2 one or more measures of the second reaction level RE2 initiated when the control unit S as part of its control of the above based on the 2 described method recognizes the need to initiate the above measures.

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 for 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 gegangen.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. If, however, under certain engine operating conditions, an end region of the injector, for example 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, a type of effect chain analysis is carried out in the invention described above, in which the factors influencing the thermal load of the injector are weighted and a criticality index is determined therefrom.

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 must respond to certain error symptoms 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 determines the time duration for which the criticality index must exceed the respective threshold, depending on the height of the determined criticality index and also the measure (s) for reducing the thermal load of the injector depending on the level 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.

Claims (10)

Verfahren zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten: - Ermittlung eines Kritikalitätsindex (I) für die thermische Belastung eines Injektors des Kraftstoffeinspritzsystems, wobei 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 momentane Einspritzdauer (τ) als Parameter ermittelt werden, und wobei der Kritikalitätsindex (I) durch eine Addition der genannten, jeweils mit einem zugeordneten Gewichtungsfaktor (k1, k2, k3, k4) multiplizierten Parameter (P, T, E, τ) berechnet wird; - Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex größer ist als ein Schwellenwert (SW1); - wenn der ermittelte Kritikalitätsindex größer ist als der Schwellenwert, dann Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex für eine vorgegebene Zeitdauer (t1) größer ist als der Schwellenwert; und - Einleitung einer Maßnahme (RE1) zur Reduktion der thermischen Belastung des Injektors, wenn der ermittelte Kritikalitätsindex (I) für die vorgegebene Zeitdauer (t1) größer ist als der Schwellenwert (SW1).Method for monitoring the operation of the fuel injection system of an internal combustion engine, comprising the following steps: Determination of a criticality index (I) for the thermal load of an injector of the fuel injection system, wherein by evaluating a plurality of sensor signals, the sensors belonging to the internal combustion engine are provided, the instantaneously induced power (P) of the internal combustion engine, the instantaneous fuel temperature (T), the instantaneous energy requirement (E) and the instantaneous injection duration (τ) are determined as parameters, and wherein the criticality index (I) is calculated by adding said parameters (P, T, E, τ) multiplied by an associated weighting factor (k1, k2, k3, k4); - checking whether the determined criticality index is greater than a threshold (SW1); if the determined criticality index is greater than the threshold, then checking if the determined criticality index is greater than the threshold for a predetermined period of time (t1); and - Initiation of a measure (RE1) for reducing the thermal load of the injector when the determined criticality index (I) for the predetermined period of time (t1) is greater than the threshold value (SW1). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer in Abhängigkeit von der Höhe des Kritikalitätsindex vorgegeben wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the time duration is predetermined as a function of the level of the criticality index. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme zur Reduktion der thermischen Belastung des Injektors in Abhängigkeit von der Höhe des ermittelten Kritikalitätsindex vorgegeben wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the measure for reducing the thermal load of the injector in dependence on the height of the determined criticality index is specified. Verfahren nach ,einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Energiebedarf - (E) durch eine Auswertung des Zeitpunkts OPP2 des Injektors ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the instantaneous energy requirement - (E) is determined by an evaluation of the time OPP2 of the injector. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Einspritzdauer (τ) durch eine Auswertung der Zeitpunkte OPP2 und OPP4 des Injektors ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the instantaneous injection duration (τ) is determined by an evaluation of the times OPP2 and OPP4 of the injector. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte aufweist: - Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex (I) grö-ßer ist als ein erster Schwellenwert (SW1), - bei positivem Überprüfungsergebnis Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex (I) bereits länger als eine erste Zeitdauer (t1) größer ist als der erste Schwellenwert, und Aktivieren einer Maßnahme einer ersten Reaktionsebene (RE1), wenn dies der Fall ist, - bei negativem Überprüfungsergebnis Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex (I) größer ist als ein zweiter Schwellenwert (SW2), welcher kleiner ist als der erste Schwellenwert, - bei positivem Überprüfungsergebnis Überprüfung, ob der ermittelte Kritikalitätsindex (I) bereits länger als eine zweite Zeitdauer (t2), welche größer ist als die erste Zeitdauer (tl), größer ist als der zweite Schwellenwert (SW2), und Aktivieren einer. Maßnahme der zweiten Reaktionsebene (RE2), wenn dies, der Fall ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises the following steps: - checking whether the determined criticality index (I) is greater than a first threshold value (SW1), - if the result of the verification is positive, checking whether the determined criticality index (I ) is greater than the first threshold for more than a first time period (t1) and activating a measure of a first reaction level (RE1) if this is the case; - if the check result is negative, checking whether the determined criticality index (I) is greater than a second threshold value (SW2), which is smaller than the first threshold value, checking if the determined criticality index (I) has already been greater than a second time duration (t2), which is greater than the first time duration (t1), if the check result is positive is considered the second threshold (SW2) and activating one. Action of the second reaction level (RE2) if this is the case. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass zu den Maßnahmen der ersten Reaktionsebene eine Reduzierung der Anzahl der aktiven Einspritzungen gehört.Method according to Claim 6 , characterized in that the measures of the first reaction level includes a reduction in the number of active injections. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorliegen eines Automatikgetriebes zu den Maßnahmen der ersten Reaktionsebene eine automatische Umschaltung auf einen höheren Gang gehört.Method according to Claim 6 or 7 , characterized in that in the presence of an automatic transmission to the measures of the first reaction level belongs an automatic switching to a higher gear. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Maßnahmen der zweiten Reaktionsebene eine Beschränkung der Drehzahl und/oder des Drehmoments der Brennkraftmaschine gehören.Method according to one of Claims 6 to 8th , characterized in that the measures of the second reaction level include a restriction of the rotational speed and / or the torque of the internal combustion engine. Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (S) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens mit den in einem der vorhergehenden Ansprüche angegebenen Merkmalen ausgebildet ist.Device for monitoring the operation of the fuel injection system of an internal combustion engine, characterized in that it comprises a control unit (S) which is designed to control a method having the features specified in one of the preceding claims.
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WO (1) WO2016156007A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6363315B1 (en) 2000-07-13 2002-03-26 Caterpillar Inc. Apparatus and method for protecting engine electronic circuitry from thermal damage
WO2006038428A1 (en) 2004-10-07 2006-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel supply apparatus for internal combustion engine
DE102012221480A1 (en) 2011-11-24 2013-05-29 Denso Corporation Position unit for positioning electromagnetic valves in fuel injection control device for two-cylinder engine of vehicle, has control unit switching control of switch units at operation rate during constant current control of valves
DE102013206600A1 (en) 2013-04-12 2014-10-16 Continental Automotive Gmbh Injection system for injecting fuel into an internal combustion engine and control method for such an injection system
DE102005001501B4 (en) 2004-01-13 2014-12-31 Denso Corporation Fuel injection system of an internal combustion engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB752913A (en) * 1954-03-05 1956-07-18 Bryce Berger Ltd Improvements in and relating to fuel injectors
GB0000863D0 (en) * 2000-01-15 2000-03-08 Delphi Diesel Systems Ltd Fuel injector
JP4144360B2 (en) * 2002-01-18 2008-09-03 株式会社デンソー Accumulated fuel injection system
US20090090332A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Brehob Diana D Method and System to Mitigate Deposit Formation on a Direct Injector for a Gasoline-Fuelled Internal Combustion Engine
DE102011080963A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6363315B1 (en) 2000-07-13 2002-03-26 Caterpillar Inc. Apparatus and method for protecting engine electronic circuitry from thermal damage
DE102005001501B4 (en) 2004-01-13 2014-12-31 Denso Corporation Fuel injection system of an internal combustion engine
WO2006038428A1 (en) 2004-10-07 2006-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel supply apparatus for internal combustion engine
DE102012221480A1 (en) 2011-11-24 2013-05-29 Denso Corporation Position unit for positioning electromagnetic valves in fuel injection control device for two-cylinder engine of vehicle, has control unit switching control of switch units at operation rate during constant current control of valves
DE102013206600A1 (en) 2013-04-12 2014-10-16 Continental Automotive Gmbh Injection system for injecting fuel into an internal combustion engine and control method for such an injection system

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