DE102015208436B4 - A monitoring method and monitoring device for monitoring a filling process of an injector arrangement with a fuel and filling method for filling an injector arrangement - Google Patents

A monitoring method and monitoring device for monitoring a filling process of an injector arrangement with a fuel and filling method for filling an injector arrangement Download PDF

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Abstract

Überwachungsverfahren zur Überwachung eines Füllvorgangs einer Inj ektoranordnung (16) mit einem Kraftstoff (10), wobei die Injektoranordnung (16) zum Einspritzen von Kraftstoff (10) in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, und eine Injektornadel (20) und einen Stellaktor (18) aufweist, wobei eine Stellkraft (FS) von dem Stellaktor (18) mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelements (24) auf die Injektornadel (20) übertragen werden kann, wobei die Injektornadel (20) auf einer ersten Seite (30) mit einem Koppelraum (26) des Koppelelementes (24) und auf einer zweiten Seite (32) mit einem Hochdruckraum (28) des Koppelelementes (24) kraftübertragend gekoppelt ist, aufweisend die Schritte:
- Starten des Füllvorgangs (S1) der Injektoranordnung (16) mit Kraftstoff (10), wobei der Füllvorgang des Koppelraumes (26) von dem Hochdruckraum (28) her durch einen Druckaufbau in dem Hochdruckraum (28) erfolgt;
- Erfassen eines eine während des Füllvorgangs von dem Koppelelement (24) auf den Stellaktor (18) rückwirkende Kraft (FR) repräsentierenden Parameters(S2);
- Vergleichen des erfassten Parameters (S3) mit einem bekannten Referenz-Parameter, wobei
- als Stellaktor (18) ein Piezoaktor (22) bereitgestellt wird und wobei eine an dem Piezoaktor (22) durch die von dem Koppelelement (24) auf den Piezoaktor (22) rückwirkende Kraft (FR) resultierende Spannung erfasst wird,
- ein in dem Hochdruckraum (28) vorliegender Kraftstoffdruck ermittelt wird und
- ein Kennfeld ermittelt wird, das die an dem Piezoaktor (22) erfasste Spannung in Abhängigkeit zu dem in dem Hochdruckraum (28) vorliegenden Kraftstoffdruck setzt, wobei als die rückwirkende Kraft (FR) repräsentierender Parameter eine Steigung des Kennfeldes ermittelt wird.

Figure DE102015208436B4_0000
A monitoring method for monitoring a filling operation of an injector arrangement (16) with a fuel (10), wherein the injector arrangement (16) is designed for injecting fuel (10) into a combustion chamber of an internal combustion engine, and an injector needle (20) and a setting actuator (18 ), wherein a force (F S ) of the Stellaktor (18) by means of a hydraulic coupling element (24) on the Injektornadel (20) can be transmitted, wherein the Injektornadel (20) on a first side (30) with a coupling space (26) of the coupling element (24) and on a second side (32) with a high-pressure chamber (28) of the coupling element (24) is coupled force-transmitting, comprising the steps:
- Starting the filling process (S1) of the injector assembly (16) with fuel (10), wherein the filling of the coupling space (26) from the high-pressure chamber (28) forth by a pressure build-up in the high-pressure chamber (28) takes place;
- Detecting a during the filling of the coupling element (24) on the Stellaktor (18) retroactive force (F R ) representing parameter (S2);
- comparing the detected parameter (S3) with a known reference parameter, wherein
- as Stellaktor (18), a piezoelectric actuator (22) is provided and wherein at the piezoelectric actuator (22) of the coupling element (24) on the piezoelectric actuator (22), reactive force (F R) resulting voltage is detected,
- A in the high pressure chamber (28) present fuel pressure is determined and
a characteristic map is determined which sets the voltage detected at the piezoactuator (22) as a function of the fuel pressure present in the high-pressure chamber (28), wherein is determined as the retroactive force (F R ) representing parameter, a slope of the map.
Figure DE102015208436B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren, mit dem ein Füllvorgang einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff überwacht werden kann, sowie eine entsprechende Überwachungsvorrichtung, die eingerichtet ist zur Durchführung des Überwachungsverfahrens. Weiter betrifft die Erfindung ein Befüllungsverfahren zum Befüllen der Injektoranordnung, wobei während des Befüllungsverfahrens das besagte Überwachungsverfahren durchgeführt werden kann.The invention relates to a monitoring method, with which a filling process of an injector arrangement can be monitored with a fuel, as well as a corresponding monitoring device, which is set up for carrying out the monitoring method. Furthermore, the invention relates to a filling method for filling the injector arrangement, wherein said monitoring method can be carried out during the filling process.

Zum Einspritzen von Kraftstoff wie beispielsweise Benzin oder Diesel in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine werden heutzutage Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet, die oftmals nach dem sog. Common-Rail-Prinzip arbeiten, d. h. über eine Kraftstoffhochdruckpumpe wird ein Druckspeicher, nämlich das sog. Rail, mit einem mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff versorgt. An den Druckspeicher schließen sich direkt die Injektoren an, die den Kraftstoff dann in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen. Als Injektoren sind Injektoranordnungen bekannt, die häufig sog. hydraulisch direkt betriebene Injektoranordnungen sind. Dabei wird über einen Stellaktor und ein hydraulisches Koppelelement, das eine Wirkrichtungsumkehr bewirkt, eine Stellkraft auf eine Injektornadel aufgebracht, um diese Injektornadel zu bewegen und somit die Injektoranordnung zu öffnen. Bei geöffneter Stellung der Injektornadel werden Öffnungen in der Injektoranordnung freigegeben, durch die der Kraftstoff dann in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen kann. Wird von dem Stellaktor keine Kraft mehr ausgeübt, kehrt die Injektornadel, häufig induziert über eine Feder, in die Geschlossen-Stellung zurück und verschließt somit die Öffnungen, so dass kein Kraftstoff mehr in den Brennraum gelangen kann.For injecting fuel such as gasoline or diesel into a combustion chamber of an internal combustion engine today fuel injection systems are used, which often operate on the so-called. Common Rail principle, d. H. Via a high-pressure fuel pump, an accumulator, namely the so-called. Rail, supplied with a high-pressure fuel. The injectors are directly connected to the pressure accumulator and then inject the fuel into the respective combustion chamber of the internal combustion engine. As injectors injector arrangements are known, which are often called. Hydraulically directly operated Injektoranordnungen. In this case, a positioning force is applied to an injector needle via a Stellaktor and a hydraulic coupling element which causes a reversal of direction, to move this Injektornadel and thus to open the injector. When the injector needle is in the open position, openings in the injector arrangement are released, through which the fuel can then enter the combustion chamber of the internal combustion engine. If no force is exerted by the Stellaktor, the Injektornadel, often induced by a spring, returns to the closed position and thus closes the openings so that no fuel can get into the combustion chamber.

Hydraulische Koppelelemente, die die Kraft des Stellaktors auf die Injektornadel übertragen können, weisen häufig zwei getrennte Druckräume auf, nämlich einen Koppelraum und einen Hochdruckraum, die lediglich über Leckagen miteinander verbunden sind. Beide Druckräume sind kraftübertragend mit einer jeweils gegenüberliegenden Seite der Injektornadel gekoppelt und üben so über den jeweils in dem jeweiligen Druckraum herrschenden Druck eine Kraft auf die entsprechende Seite der Injektornadel aus, mit der sie gekoppelt sind. Dabei bewirkt ein Druckausgleich zwischen den beiden Druckräumen - dem Koppelraum und dem Hochdruckraum -, dass sich die Injektornadel nicht bewegt, während ein Druckunterschied zu einer Bewegung der Injektornadel führt.Hydraulic coupling elements that can transmit the force of the Stellaktors on the Injektornadel often have two separate pressure chambers, namely a coupling space and a high-pressure chamber, which are connected to each other only via leaks. Both pressure chambers are force-transmitting coupled to a respective opposite side of the Injektornadel and practice so on the respectively prevailing in the respective pressure chamber, a force on the corresponding side of the Injektornadel with which they are coupled. In this case, a pressure equalization between the two pressure chambers - the coupling chamber and the high-pressure chamber - causes the Injektornadel does not move, while a pressure difference leads to a movement of the Injektornadel.

Die gewünschte Bewegung der Injektornadel wird daher über eine gezielte Einstellung eines Druckunterschiedes zwischen Hochdruckraum und Koppelraum bewirkt.The desired movement of the Injektornadel is therefore effected via a targeted adjustment of a pressure difference between the high pressure chamber and coupling space.

Eine gezielte Einstellung des Druckunterschiedes ist jedoch nur dann möglich, wenn sowohl der Koppelraum als auch der Hochdruckraum vollständig mit einem Fluid, nämlich dem Kraftstoff, gefüllt ist. Die Befüllung des Koppelraumes erfolgt dabei meist über die Leckagen von der Seite des Hochdruckraumes her.However, a targeted adjustment of the pressure difference is only possible if both the coupling chamber and the high-pressure chamber is completely filled with a fluid, namely the fuel. The filling of the coupling space is usually carried out via the leaks from the side of the high-pressure chamber ago.

Ein steuerbarer Zustand der Injektoranordnung ist daher erst dann erreicht, wenn die Injektoranordnung auch im Koppelraum vollständig mit dem Fluid gefüllt ist. Erst dann kann die Injektoranordnung demnach steuerbar in Betrieb genommen werden.A controllable state of the injector arrangement is therefore only achieved when the injector assembly is completely filled with the fluid in the coupling space. Only then can the injector arrangement be controllably put into operation.

Aus Dokument DE 10 2005 058 304 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Betreiben eines Aktors eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei der Aktor über einen Kolben einen Koppelraum eines hydraulischen Kopplers begrenzt, der mit unter Druck stehendem Kraftstoff gefüllt wird, wobei der Aktor in Abhängigkeit des in dem Koppelraum herrschenden Kraftstoffdrucks angesteuert wird.From document DE 10 2005 058 304 A1 For example, a method for operating an actuator of an injection valve of an internal combustion engine is known, wherein the actuator limits a coupling space of a hydraulic coupler via a piston, which is filled with pressurized fuel, wherein the actuator is controlled in dependence on the pressure prevailing in the coupling space fuel pressure.

Weiterhin ist aus Dokument EP 1 167 729 A1 ein Kraftstoffeinspritzsystem und ein Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzsystems bekannt, wobei jeweils ein piezoelektrischer Aktor über einen hydraulischen Koppler ein Verschließglied treibt.Furthermore, from document EP 1 167 729 A1 a fuel injection system and a method for operating the fuel injection system, wherein a piezoelectric actuator via a hydraulic coupler drives a closing member.

Dokument DE 10 2004 058 668 A1 offenbart ebenfalls ein Speichereinspritzsystem mit Piezoinjektoren die einen sogenannten Koppler aufweisen. Hier ist vorgesehen, dass bei der Erstinbetriebnahme bzw. nach dem Service durch entsprechende Ansteuerung und sonstige Maßnahmen die Injektoren zunächst befüllt werden. Dazu werden bei der Inbetriebnahme die Injektoren angesteuert und gleichzeitig der Raildruck auf einen Wert eingestellt, bei dem keine Einspritzung möglich ist.document DE 10 2004 058 668 A1 also discloses a storage injection system with piezo injectors having a so-called coupler. Here, it is provided that during initial commissioning or after service by appropriate control and other measures, the injectors are first filled. For this purpose, the injectors are activated during commissioning and at the same time the rail pressure is set to a value at which no injection is possible.

Schließlich wird in Dokument US 2003 / 0 154 806 A1 ein Verfahren zur Bestimmung des Raildrucks eines Einspritzventils mit einem spannungsgesteuerten piezoelektrischen Aktor vorgeschlagen, wobei der piezoelektrische Aktor mittels eines hydraulischen Kopplers eine Düsennadel betätigt. Durch den Druck im Hochdruckkanal wird über den hydraulischen Koppler ein Kopplerdruck aufgebaut, der in dem Aktor eine Piezospannung induziert.Finally, in document US 2003/0 154 806 A1 a method for determining the rail pressure of an injection valve with a voltage-controlled piezoelectric actuator is proposed, wherein the piezoelectric actuator actuates a nozzle needle by means of a hydraulic coupler. Due to the pressure in the high pressure channel, a coupler pressure is built up via the hydraulic coupler, which induces a piezo voltage in the actuator.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Überwachungsverfahren und eine zur Durchführung des Überwachungsverfahrens eingerichtete Überwachungsvorrichtung, sowie ein Befüllungsverfahren vorzuschlagen, die eine Detektion eines Füllzustandes einer Injektoranordnung mit Kraftstoff ermöglichen.The object of the invention is therefore to propose a monitoring method and a monitoring device set up for carrying out the monitoring method, as well as a filling method which comprises a detection of a Allow fill state of an injector with fuel.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Überwachungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1.This object is achieved with a monitoring method having the features of claim 1.

Eine Überwachungsvorrichtung eingerichtet zur Überwachung eines Füllvorgangs einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff sowie ein Befüllungsverfahren zum Befüllen einer Injektoranordnung, bei dem das Überwachungsverfahren durchgeführt werden kann, sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche.A monitoring device configured to monitor a filling process of an injector arrangement with a fuel and a filling method for filling an injector arrangement, in which the monitoring method can be carried out, are the subject matter of the independent claims.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein Überwachungsverfahren wird zur Überwachung eines Füllvorgangs einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff durchgeführt. Die Injektoranordnung ist dabei zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet. Die Injektoranordnung weist eine Injektornadel und einen Stellaktor auf, wobei eine Stellkraft von dem Stellaktor mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelementes auf die Injektornadel übertragen werden kann. Die Injektornadel ist dabei auf einer ersten Seite mit einem Koppelraum des Koppelelementes und auf einer zweiten Seite mit einem Hochdruckraum des Koppelelementes kraftübertragend gekoppelt. Das Überwachungsverfahren weist die folgenden Schritte auf:

  • - Starten des Füllvorgangs der Injektoranordnung mit Kraftstoff, wobei der Füllvorgang des Koppelraumes von dem Hochdruckraum her durch einen Druckaufbau in dem Hochdruckraum erfolgt;
  • - Erfassen eines eine während des Füllvorgangs von dem Koppelelement auf den Stellaktor rückwirkende Kraft repräsentierenden Parameters;
  • - Vergleichen des erfassten Parameters mit einem bekannten Referenz-Parameter, wobei
  • - als Stellaktor ein Piezoaktor bereitgestellt und eine an dem Piezoaktor durch die von dem Koppelelement auf den Piezoaktor rückwirkdende Kraft resultierende Spannung erfasst wird,
  • - ein in dem Hochdruckraum vorliegender Kraftstoffdruck ermittelt wird und
  • - ein Kennfeld ermittelt wird, das die an dem Piezoaktor erfasste Spannung in Abhängigkeit zu dem in dem Hochdruckraum vorliegenden Kraftstoffdruck setzt, wobei
  • - als die rückwirkende Kraft repräsentierender Parameter eine Steigung des Kennfeldes ermittelt wird.
A monitoring method is performed to monitor a filling operation of an injector assembly with a fuel. The injector arrangement is designed for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. The injector arrangement has an injector needle and a Stellaktor, wherein a force can be transmitted from the Stellaktor by means of a hydraulic coupling element to the Injektornadel. The Injektornadel is coupled on a first side with a coupling space of the coupling element and on a second side with a high-pressure chamber of the coupling element force-transmitting. The monitoring procedure includes the following steps:
  • - Starting the filling of the injector with fuel, the filling process of the coupling chamber from the high-pressure chamber ago by a pressure build-up in the high-pressure chamber occurs;
  • Detecting a parameter representing a force retroacting during the filling process from the coupling element to the setting actuator;
  • - comparing the detected parameter with a known reference parameter, wherein
  • a piezoactuator is provided as a positioning actuator, and a voltage resulting from the force acting on the piezoactuator by the coupling element is detected at the piezoactuator,
  • - A present in the high-pressure chamber fuel pressure is determined and
  • - A map is determined, which sets the voltage detected at the piezoelectric actuator in dependence on the present in the high-pressure chamber fuel pressure, wherein
  • - As the retroactive force representing parameter, a slope of the map is determined.

Während des Überwachungsverfahrens wird der Stellaktor nicht aktiv von außen betrieben. Dadurch wirken auf den Stellaktor nur von dem Koppelelement her Kräfte, die abhängig sind von einem Druckunterschied in dem Koppelraum und in den Hochdruckraum. Bei einer vollständig gefüllten Injektoranordnung ist der Druckunterschied zwischen Koppelraum und Hochdruckraum deutlich geringer als bei einer Teilbefüllung, bei der beispielsweise der Hochdruckraum bereits mit Kraftstoff gefüllt ist, der Koppelraum jedoch nicht. Daher wirkt bei Teilbefüllung der Injektoranordnung eine deutlich größere Kraft auf den Stellaktor von dem Koppelelement zurück. Durch Kalibrationsmessungen der Injektoranordnung wird ein Referenz-Parameter ermittelt, der beispielsweise den Punkt charakterisiert, an dem die Injektoranordnung vollständig mit Kraftstoff befüllt ist. Während des Füllvorgangs der Injektoranordnung wird daher permanent oder in regelmäßigen Intervallen ein charakteristischer Wert in der Injektoranordnung ermittelt, der in direktem Zusammenhang steht mit der Kraft, die von dem Koppelelement während des Füllvorgangs auf den Stellaktor zurückwirkt, während der Stellaktor von außen nicht aktiv betrieben wird. Dieser Wert stellt den die rückwirkende Kraft repräsentierenden Parameter dar. Dieser repräsentierende Parameter wird dann mit dem bekannten Referenz-Parameter verglichen. Um demgemäß auf einen Füllzustand der Injektoranordnung während eines Füllvorgangs schließen zu können, werden Charakteristiken des Stellaktors erfasst, was beispielsweise in einer elektronischen Steuereinheit durchgeführt werden kann.During the monitoring process, the actuator is not actively operated from the outside. As a result, act on the Stellaktor only from the coupling element forces that are dependent on a pressure difference in the coupling space and in the high-pressure chamber. In a completely filled injector arrangement, the pressure difference between the coupling space and the high-pressure chamber is significantly lower than in the case of a partial filling in which, for example, the high-pressure chamber is already filled with fuel, but the coupling space is not. Therefore, when the injector assembly is partially filled, a significantly greater force acts on the actuating actuator from the coupling element. By calibration measurements of the injector arrangement, a reference parameter is determined which, for example, characterizes the point at which the injector arrangement is completely filled with fuel. During the filling process of the injector arrangement, therefore, a characteristic value in the injector arrangement is determined permanently or at regular intervals which is directly related to the force which acts on the setting actuator from the coupling element during the filling process, while the actuating actuator is not actively operated from the outside , This value represents the parameter representing the retroactive force. This representative parameter is then compared with the known reference parameter. Accordingly, in order to be able to conclude a filling state of the injector arrangement during a filling process, characteristics of the actuating actuator are detected, which can be carried out, for example, in an electronic control unit.

Die Spannung, die dann an dem Piezoaktor abgegriffen werden kann, stellt dabei vorzugsweise den die rückwirkende Kraft resultierenden Parameter dar. Um den Piezoaktor als Stellaktor inaktiv zu halten, wird daher keine Spannung von außen auf den Piezoaktor aufgebracht, sondern nur die Spannung ausgelesen, die durch die Krafteinwirkung von dem Koppelraum her auf den Piezoaktor resultiert. Es wird daher vorteilhaft der piezoelektrische Effekt ausgenutzt, welcher auftritt, wenn eine externe Kraft auf den Piezoaktor wirkt.The voltage that can then be tapped on the piezoelectric actuator, preferably represents the parameter resulting in the retroactive force. In order to keep the piezoelectric actuator inactive as Stellaktor, no voltage is applied from the outside to the piezoelectric actuator, but only the voltage read out resulting from the coupling action of the coupling space forth on the piezoelectric actuator. It is therefore advantageous advantage of the piezoelectric effect, which occurs when an external force acts on the piezoelectric actuator.

An dem Piezoaktor wirken während des Füllvorgangs der Injektoranordnung vorzugsweise unterschiedliche Kräfte in Abhängigkeit von der wirksamen druckbeaufschlagten Fläche des Piezoaktors. Diese wirksame druckbeaufschlagte Fläche des Piezoaktors wird umso kleiner, je größer der Druckausgleich zwischen dem Hochdruckraum und dem Koppelraum ist. Dieser Flächenunterschied stellt dabei vorzugsweise das unterscheidende Merkmal dar zwischen einer teilbefüllten Injektoranordnung, bei der der Koppelraum nicht komplett gefüllt ist, und einer korrekt komplett befüllten Injektoranordnung. Die an dem Piezoaktor erfasste Spannung spiegelt daher vorteilhaft eine Druckdifferenz zwischen dem in dem Koppelraum wirkenden Kraftstoffdruck und dem in dem Hochdruckraum wirkenden Kraftstoffdruck wieder.During the filling process of the injector arrangement, different forces preferably act on the piezoelectric actuator as a function of the effective pressure-loaded area of the piezoactuator. This effective pressure-loaded surface of the piezoelectric actuator is the smaller, the greater the pressure equalization between the high-pressure chamber and the coupling space. This difference in area preferably represents the distinguishing feature between a partially filled injector arrangement, in which the coupling space is not completely filled, and a correctly completely filled injector. The voltage detected at the piezoelectric actuator therefore advantageously reflects a pressure difference between that in the Coupling space acting fuel pressure and acting in the high-pressure chamber fuel pressure again.

Über den Piezoaktor, der eine kapazitive Last darstellt, und sich durch Aufladen auf eine gewisse Spannung längen lässt, kann bei einem hydraulisch direkt angetriebenen Kraftstoffeinspritzsystem die Piezobewegung bzw. Piezokraft über die Wirkrichtungsumkehr des hydraulischen Koppelelementes auf die Injektornadel übertragen werden. Einerseits fungiert das hydraulische Koppelelement dabei vorteilhaft als Kraft-Weg-Übersetzer mit Wirkrichtungsumkehr, welches den translatorischen Hub des Piezoaktors in eine die Injektornadel öffnende Druckdifferenz umsetzt. Zum anderen werden Positionsänderungen der Bauteile in Folge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen kompensiert, so dass vorzugsweise kein Leerhub vorhanden ist, wodurch die Piezobewegung vorteilhaft komplett als Bewegung der Injektornadel übertragen werden kann.About the piezoelectric actuator, which is a capacitive load, and can be lengthened by charging to a certain voltage, in a hydraulically directly driven fuel injection system, the piezoelectric movement or piezoelectric force can be transmitted via the effective direction reversal of the hydraulic coupling element to the Injektornadel. On the one hand, the hydraulic coupling element acts advantageously as a force-displacement translator with effective direction reversal, which converts the translational stroke of the piezoelectric actuator in an injector needle opening pressure difference. On the other hand, changes in position of the components as a result of different thermal expansions are compensated, so that preferably no idle stroke is present, whereby the piezobody movement can advantageously be transmitted completely as movement of the injector needle.

Der im Hochdruckraum vorliegende Kraftstoffdruck kann insbesondere durch Messung eines in einem mit der Injektoranordnung hydraulisch verbundenen Druckspeicher vorliegenden Kraftstoffdruckes ermittelt werden. Der Hochdruckraum wird vorteilhaft über den Druckspeicher, nämlich das sog. Rail, mit Kraftstoff versorgt, welcher mit hohem Druck beaufschlagt ist. Daher repräsentiert ein gemessener Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher indirekt auch den Kraftstoffdruck, der in dem Hochdruckraum der Injektoranordnung vorliegt.The fuel pressure present in the high-pressure chamber can be determined in particular by measuring a fuel pressure present in a pressure accumulator hydraulically connected to the injector arrangement. The high-pressure chamber is advantageously supplied via the pressure accumulator, namely the so-called. Rail, with fuel, which is acted upon by high pressure. Therefore, a measured fuel pressure in the pressure accumulator indirectly also represents the fuel pressure present in the high pressure space of the injector assembly.

Die Spannung, die an dem Piezoaktor gemessen wird, weil eine Kraft von dem Koppelelement auf den Piezoaktor zurückwirkt, ist umso höher, je geringer der Druckausgleich zwischen Hochdruckraum und Koppelraum ist. Es kann daher eine Referenzkurve ermittelt werden, die die an dem Piezoaktor gemessene Spannung in Relation zu einer auf den Piezoaktor von dem Koppelelement her wirkenden Kraft setzt, wobei anhand der Spannungsrückmessung von dem Piezoaktor auf die Kraft zurückreferenziert werden kann, welche auf den Piezoaktor von dem Koppelelement zurückwirkt, beispielsweise über einen Pin oder Kolben.The voltage which is measured at the piezoelectric actuator, because a force from the coupling element acts back on the piezoelectric actuator, the higher, the lower the pressure equalization between the high-pressure chamber and coupling space. It is therefore possible to determine a reference curve which sets the voltage measured at the piezoactuator in relation to a force acting on the piezoactuator from the coupling element, it being possible to refer back to the force from the piezoactuator on the basis of the voltage measurement which is applied to the piezoactuator by the piezoactuator Reverse coupling element, for example via a pin or piston.

Als Parameter, der die rückwirkende Kraft repräsentiert wird eine Steigung des Kennfeldes ermittelt. Das bedeutet, es wird vorteilhaft eine Kurve herangezogen, aus der ein sich ändernder Druckunterschied zwischen Koppelraum und Hochdruckraum, mit der aus dem Piezoaktor rückwirkenden Kraft in Zusammenhang gesetzt wird. Dabei ist es ausreichend, wenn zwei Wertepaare der Werte Druck im Hochdruckraum und Spannung am Piezoaktor erfasst werden, da zwei Wertepaare bereits ausreichen, um daraus eine Steigung und somit einen Differenzdruck zu ermitteln. Als Kennfeld wird demgemäß vorteilhaft ein Spannungsgradient herangezogen, wobei für die Bildung des Spannungsgradienten als minimale Anzahl an Messpunkten zwei Stützstellen ausreichen, um eine Gerade zu bilden und daraus den Gradienten, d. h. die Steigung, zu bestimmen, und mit einer Referenzkurve, nämlich dem Referenz-Kennfeld zu vergleichen.As a parameter representing the retroactive force, a slope of the map is determined. This means that it is advantageous to use a curve from which a changing pressure difference between the coupling space and the high-pressure space is associated with the force acting back from the piezoelectric actuator. It is sufficient if two pairs of values of the values of pressure in the high-pressure chamber and voltage on the piezoelectric actuator are detected, since two pairs of values are already sufficient to determine a slope and thus a differential pressure. Accordingly, a voltage gradient is advantageously used as characteristic map, with two interpolation points being sufficient for the formation of the voltage gradient as a minimum number of measuring points in order to form a straight line and from this the gradient, that is to say the gradient. H. the slope, and to compare with a reference curve, namely the reference map.

Vorzugsweise wird vor dem Starten des Füllvorgangs ein Grenzwert für den Parameter definiert und während des Vergleichens des erfassten Parameters mit dem bekannten Referenz-Parameter eine Abweichung von dem Grenzwert ermittelt. Dabei kann festgestellt werden, ob und wenn der erfasste Parameter den Grenzwert überschreitet, dass ein unvollständiger Füllzustand der Injektoranordnung vorliegt. Wenn die von dem Koppelelement auf den Stellaktor rückwirkende Kraft größer ist als der Grenzwert, wird daher vorteilhaft darauf geschlossen, dass es noch keinen Druckausgleich zwischen Koppelraum und Hochdruckraum gibt und daher der Füllvorgang der Injektoranordnung noch nicht vollständig ist.Preferably, a limit value for the parameter is defined before starting the filling process, and a deviation from the limit value is determined during the comparison of the detected parameter with the known reference parameter. It can be determined here whether and if the detected parameter exceeds the limit value that an incomplete filling state of the injector arrangement is present. If the retroactive from the coupling element on the Stellaktor force is greater than the limit value, it is therefore advantageous concluded that there is no pressure equalization between the coupling space and the high-pressure chamber and therefore the filling of the injector is not yet complete.

Vorzugsweise wird das Überwachungsverfahren zum Überwachen des Füllvorgangs der Injektoranordnung selektiv während des Füllvorgangs durchgeführt. Das bedeutet, es kann vorteilhaft entschieden werden, ob das Überwachungsverfahren überhaupt während des Füllvorgangs durchgeführt werden soll, oder nicht. Beispielsweise kann das Überwachungsverfahren abhängig davon durchgeführt werden, ob ein in einem Druckspeicher, der hydraulisch mit der Injektoranordnung verbunden ist, vorliegender Kraftstoffdruck unterhalb eines vorbestimmten Druckgrenzwertes liegt. Alternativ oder zusätzlich kann das Überwachungsverfahren aber auch abhängig davon durchgeführt werden, ob zum Aufbau eines bestimmten Kraftstoffdruckes in dem Druckspeicher ein maximaler Zeitraum benötigt wird.Preferably, the monitoring method for monitoring the filling operation of the injector assembly is selectively performed during the filling operation. That is, it can be advantageously decided whether or not to perform the monitoring process at all during the filling process. For example, the monitoring method can be carried out depending on whether a fuel pressure present in a pressure accumulator, which is hydraulically connected to the injector arrangement, is below a predetermined pressure limit value. Alternatively or additionally, however, the monitoring method can also be carried out depending on whether a maximum period of time is required to build up a specific fuel pressure in the pressure accumulator.

Vorzugsweise wird das Überwachungsverfahren nur solange durchgeführt, bis eine Einspritzfreigabe vorliegt, d. h. bis die Injektoranordnung bereit ist, den Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Eine solche Einspritzfreigabe wird beispielsweise bei einem minimalen Kraftstoffdruck, der in dem Druckspeicher, nämlich dem Rail, vorherrscht, erteilt. Beispielsweise liegt ein minimaler Kraftstoffdruck im Druckspeicher in einem Bereich zwischen 80 bar und 120 bar, vorzugsweise 100 bar. Überschreitet der Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher diesen Bereich, wird das Überwachungsverfahren nicht mehr weiter durchgeführt. Denn dann wird der Stellaktor als Ansteuerung genutzt, um Kraftstoff für einen Motorbetrieb der Brennkraftmaschine beizusteuern. Liegt der Kraftstoffdruck jedoch unterhalb eines vorbestimmten Druckgrenzwertes in dem Druckspeicher, beispielsweise unterhalb eines Bereiches von 80 bar bis 120 bar, wird das Überwachungsverfahren vorteilhaft durchgeführt. Denn während der ersten Zyklen im Startvorgang eines Motorbetriebes dreht ein Anlasser u. a. eine Hochdruckpumpe, um in dem Druckspeicher einen Systemdruck aufzubauen. Während dieses Aufbaus des Systemdruckes von 0 bar bis zu dem vorbestimmten Druckgrenzwert wird die Spannung an dem Piezoaktor sowie ein Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher bzw. in dem Hochdruckraum erfasst und mit einem Referenz-Kennfeld verglichen. Das Referenz-Kennfeld kann beispielsweise in der elektronischen Steuereinheit der Brennkraftmaschine hinterlegt sein. Liegt nun der Wert des Kennfeldes - Spannung gegen Kraftstoffdruck - auf der Kurve des Referenz-Kennfeldes, bedeutet dies, dass nur eine minimale Kraft an dem Piezoaktor von Seiten des Koppelelementes wirkt und dass somit die Injektoranordnung ordnungsgemäß befüllt ist und die Funktion der Injektoranordnung gewährleistet ist. Sollte jedoch die gemessene Spannung deutlich steiler als das Referenz-Kennfeld ausfallen, wirkt eine deutlich größere Kraft auf den Stellaktor von dem Koppelelement aus. Daraus ist abzuleiten, dass die Injektoranordnung nicht ordnungsgemäß komplett befüllt ist.Preferably, the monitoring method is carried out only until an injection release is present, ie until the injector arrangement is ready to inject the fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. Such an injection release is given, for example, at a minimum fuel pressure prevailing in the pressure accumulator, namely the rail. For example, a minimum fuel pressure in the pressure accumulator is in a range between 80 bar and 120 bar, preferably 100 bar. If the fuel pressure in the pressure accumulator exceeds this range, the monitoring process is no longer carried out. Because then the Stellaktor is used as control to contribute fuel for engine operation of the internal combustion engine. However, if the fuel pressure is below a predetermined pressure limit value in the pressure accumulator, for example below a range of 80 bar to 120 bar, the monitoring method becomes advantageous carried out. Because during the first cycles in the starting process of a motor operation, a starter, among other things, turns a high-pressure pump in order to build up a system pressure in the pressure accumulator. During this construction of the system pressure from 0 bar to the predetermined pressure limit, the voltage at the piezoelectric actuator and a fuel pressure in the pressure accumulator or in the high-pressure chamber is detected and compared with a reference characteristic map. The reference map can for example be stored in the electronic control unit of the internal combustion engine. If now the value of the map - voltage against fuel pressure - on the curve of the reference map, this means that only a minimum force acting on the piezoelectric actuator from the side of the coupling element and thus that the injector is properly filled and the function of the injector is guaranteed , However, should the measured voltage be significantly steeper than the reference characteristic field, a significantly greater force acts on the Stellaktor of the coupling element. It can be deduced that the injector assembly is not properly filled completely.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, das Überwachungsverfahren selektiv dann durchzuführen, wenn ein vorbestimmter maximaler Zeitraum, der zum Aufbau eines gewünschten Kraftstoffdruckes in dem Druckspeicher benötigt wird, überschritten wird. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass bei langen Druckaufbauphasen, in denen eine Hochdruckpumpe den Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher aufbaut, das gesamte System, das stromabwärts nach der Hochdruckpumpe folgt, nicht komplett befüllt ist, beispielsweise bei einer Erstinbetriebnahme nach einer Motormontage. In diesem Fall ist es günstig, das Überwachungsverfahren durchzuführen, um so festzustellen, wann die Injektoranordnung vollständig befüllt und somit betriebsbereit ist. Zusätzlich ist es auch möglich, das Überwachungsverfahren mit weiteren Informationen aus der elektronischen Steuereinheit zu kombinieren und beispielsweise das Überwachungsverfahren selektiv dann nicht durchzuführen, wenn der Motor in einer Stopp-Start-Phase läuft.Alternatively or additionally, it is also possible to carry out the monitoring method selectively when a predetermined maximum period, which is required to build up a desired fuel pressure in the pressure accumulator, is exceeded. It can be assumed that during long pressure buildup phases in which a high-pressure pump builds up the fuel pressure in the pressure accumulator, the entire system downstream following the high-pressure pump is not completely filled, for example during a first start-up after an engine mounting. In this case, it is convenient to carry out the monitoring process so as to determine when the injector assembly is completely filled and thus ready for operation. In addition, it is also possible to combine the monitoring method with further information from the electronic control unit and, for example, selectively not perform the monitoring method when the engine is running in a stop-start phase.

Ein Befüllungsverfahren zum Befüllen einer Injektoranordnung weist die folgenden Schritte auf:

  • - Bereitstellen einer Injektoranordnung mit einer Injektornadel und einem Stellaktor, wobei eine Stellkraft von dem Stellaktor mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelementes auf die Injektornadel übertragen werden kann, wobei die Injektornadel auf einer ersten Seite mit dem Koppelraum des Koppelelementes und auf einer zweiten Seite mit einem Hochdruckraum des Koppelelementes kraftübertragend gekoppelt ist;
  • - Füllen der Injektoranordnung mit einem Kraftstoff, wobei die Befüllung des Koppelraumes von dem Hochdruckraum her durch einen Druckaufbau in dem Hochdruckraum erfolgt;
  • - Durchführen des Überwachungsverfahrens zur Überwachung des Füllvorgangs wie oben beschrieben, wobei festgestellt wird, ob ein unvollständiger Füllzustand der Injektoranordnung vorliegt;
  • - Reduzieren des Druckaufbaus in dem Hochdruckraum, solange in dem Überwachungsverfahren ein unvollständiger Füllzustand der Injektoranordnung festgestellt wird.
A filling method for filling an injector assembly comprises the following steps:
  • Provision of an injector arrangement with an injector needle and a Stellaktor, wherein a force can be transmitted from the Stellaktor by means of a hydraulic coupling element to the Injektornadel, wherein the Injektornadel on a first side with the coupling space of the coupling element and on a second side with a high-pressure chamber of the Coupling element is coupled force-transmitting;
  • - filling the injector with a fuel, wherein the filling of the coupling space from the high-pressure chamber forth by a pressure build-up in the high-pressure chamber occurs;
  • - performing the monitoring procedure for monitoring the filling process as described above, wherein it is determined whether an incomplete filling state of the injector arrangement is present;
  • - Reduce the pressure build-up in the high-pressure chamber, as long as in the monitoring process, an incomplete filling state of the injector is detected.

Liegt ein unvollständiger Füllzustand der Injektoranordnung vor, ist dies als Fehler der Injektoranordnung zu werten, auf den vorzugsweise reagiert wird, um eine Fehlfunktion der Injektoranordnung zu vermeiden. Dabei wird als Lösung vorgeschlagen, den Druckaufbau in dem Hochdruckraum solange zu reduzieren, bis die Injektoranordnung ordnungsgemäß befüllt ist, um so während der Startphase des Gesamtsystems den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckraum unterhalb eines Öffnungsdruckes der Injektoranordnung zu halten, bis die Injektoranordnung komplett befüllt ist. Anschließend, wenn die Injektoranordnung komplett befüllt ist, kann die Drucklimitierung für den maximalen Druck dann wieder aufgehoben werden.If there is an incomplete filling state of the injector arrangement, this is to be regarded as a fault of the injector arrangement, which is preferably reacted to in order to avoid a malfunction of the injector arrangement. It is proposed as a solution to reduce the pressure build-up in the high pressure chamber until the injector is filled properly, so as to keep the fuel pressure in the high pressure chamber below an opening pressure of the injector during the start phase of the entire system until the injector is completely filled. Then, when the injector assembly is completely filled, the pressure limit for the maximum pressure can then be canceled.

Eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Füllvorgangs einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff, die eingerichtet ist zur Durchführung des oben beschriebenen Überwachungsverfahrens, weist eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines eine während des Füllvorgangs von dem Koppelelement auf den Stellaktor wirkende Kraft repräsentierenden Parameters, eine Speichereinrichtung zum Speichern eines bekannten Referenz-Parameters und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des erfassten Parameters mit dem Referenz-Parameter auf. Mit einer solchen Überwachungsvorrichtung kann dann das Überwachungsverfahren an der Injektoranordnung durchgeführt werden. A monitoring device for monitoring a filling operation of an injector arrangement with a fuel which is adapted to carry out the monitoring method described above comprises a detection device for detecting a parameter representing a force acting on the actuating actuator during the filling operation, a storage device for storing a known reference Parameters and a comparison device for comparing the detected parameter with the reference parameter. The monitoring method can then be carried out on the injector arrangement with such a monitoring device.

Die Erfassungseinrichtung weist eine Spannungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer durch die von dem Koppelelement auf den Stellaktor rückwirkende Kraft resultierenden Spannung und eine Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines in dem Hochdruckraum vorliegenden Druckes auf.The detection device has a voltage detection device for detecting a voltage resulting from the force acting on the positioning actuator by the coupling element and a pressure detection device for detecting a pressure present in the high-pressure chamber.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Teilbereiches eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Hochdruckpumpe, einem Druckspeicher und mehreren Injektoranordnungen;
  • 2 eine schematische Schnittansicht durch eine der Injektoranordnungen aus 1, die noch nicht mit Kraftstoff befüllt ist;
  • 3 die Injektoranordnung aus 2 mit einer daran angeordneten Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Füllvorganges der Injektoranordnung, wobei die Injektoranordnung vollständig mit Kraftstoff befüllt ist;
  • 4 die Injektoranordnung aus 3 in einem teilweise befüllten Zustand;
  • 5 ein Diagramm, das die Abhängigkeit einer an einem Stellaktor der Injektoranordnung aus 2, 3 und 4 gemessenen Spannung in Abhängigkeit von einer Drucksteigerung in einem Hochdruckraum der Injektoranordnung darstellt;
  • 6 eine schematische Darstellung eines Überwachungsverfahrens zum Überwachen eines Füllvorgangs der Injektoranordnung aus 2, 3 und 4;
  • 7 eine schematische Darstellung von Schritten eines Befüllungsverfahrens zum Befüllen der Injektoranordnung aus 2, 3 und 4 mit Kraftstoff;
  • 8 ein Diagramm, das eine an einem Stellaktor der Injektoranordnung aus Fig, 2, 3 und 4 gemessene Spannung in Abhängigkeit von einem Druckanstieg in einem Hochdruckraum der Injektoranordnung darstellt, wobei die Kennlinie a) einen unvollständigen Füllzustand der Injektoranordnung repräsentiert, die Kennlinie b) einen vollständigen Füllzustand der Injektoranordnung repräsentiert und die Kennlinie c) eine Referenz-Kennlinie repräsentiert;
  • 9 eine Detaildarstellung der Überwachungsvorrichtung aus den 3 und 4.
An advantageous embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
  • 1 a schematic representation of a portion of a fuel injection system with a high-pressure pump, a pressure accumulator and a plurality of injector arrangements;
  • 2 a schematic sectional view through one of the injector arrangements 1 not yet filled with fuel;
  • 3 the injector from 2 with a monitoring device arranged thereon for monitoring a filling operation of the injector arrangement, wherein the injector arrangement is completely filled with fuel;
  • 4 the injector from 3 in a partially filled state;
  • 5 a diagram showing the dependence of a on a Stellaktor the injector from 2 . 3 and 4 measured voltage in response to a pressure increase in a high-pressure chamber of the injector arrangement represents;
  • 6 a schematic representation of a monitoring method for monitoring a filling process of the injector from 2 . 3 and 4 ;
  • 7 a schematic representation of steps of a filling method for filling the injector from 2 . 3 and 4 with fuel;
  • 8th 2 is a diagram which shows a diagram of a positioning actuator of the injector arrangement from FIG. 2, FIG. 3 and 4 represents measured voltage as a function of a pressure increase in a high-pressure chamber of the injector, wherein the characteristic a) represents an incomplete filling state of the injector, the characteristic b) represents a complete filling state of the injector and the characteristic c) represents a reference characteristic;
  • 9 a detailed view of the monitoring device from the 3 and 4 ,

1 zeigt einen Teilbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems 8, mit dem ein Kraftstoff 10 in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. In dem Teilbereich des Kraftstoffeinspritzsystems 8 sind eine Hochdruckpumpe 12, ein Druckspeicher 14 in Form eines sogenannten Rails sowie Injektoranordnungen 16 vorgesehen, über die der in der Hochdruckpumpe 12 mit Druck beaufschlagte und in dem Druckspeicher 14 gespeicherte Kraftstoff 10 letztendlich in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. 1 shows a portion of a fuel injection system 8th with which a fuel 10 can be injected into combustion chambers of an internal combustion engine. In the subsection of the fuel injection system 8th are a high pressure pump 12 , an accumulator 14 in the form of a so-called rail as well as injector arrangements 16 provided over that in the high-pressure pump 12 pressurized and in the accumulator 14 stored fuel 10 ultimately injected into the combustion chambers of the internal combustion engine.

2 zeigte eine schematische Schnittansicht einer solchen Injektoranordnung 16 aus 1, wobei die Injektoranordnung 16 vor Inbetriebnahme dargestellt ist, d.h. sie ist noch nicht mit Kraftstoff 10 gefüllt. Die Injektoranordnung 16 weist einen Stellaktor 18 und eine Injektornadel 20 auf, die über eine von dem Stellaktor 18 ausgeübte Stellkraft Fs bewegt wird. Der Stellaktor 18 kann beispielsweise ein Piezoaktor 22 sein. Die Kraftübertragung von dem Stellaktor 18 auf die Injektornadel 20 erfolgt nicht durch einen direkten Kontakt, sondern über ein hydraulisch zwischengeschaltetes Koppelelement 24. Das Koppelelement 24 weist dazu einen Koppelraum 26 sowie einen Hochdruckraum 28 auf. Der Koppelraum 26 ist mit der Injektornadel 26 auf einer ersten Seite 30 derart gekoppelt, dass eine Kraft, die in dem Koppelraum 26 vorherrscht, beispielsweise eine Druckkraft, auf diese erste Seite 30 der Injektornadel 20 übertragen werden kann. Der Hochdruckraum 28 ist derart mit der Injektornadel 20 auf einer zweiten Seite 32 gekoppelt, dass eine Kraft, die in dem Hochdruckraum 28 vorherrscht, beispielsweise eine Druckkraft, auf diese zweite Seite 32 der Injektoranordnung 16 übertragen werden kann. Die Kräfte von dem Hochdruckraum 28 auf die Injektornadel 20 und von dem Koppelraum 26 auf die Injektornadel 20 wirken daher entgegengesetzt zueinander auf die Injektornadel 20. 2 showed a schematic sectional view of such an injector 16 out 1 , wherein the injector assembly 16 is shown before startup, ie it is not yet fueled 10 filled. The injector arrangement 16 has a Stellaktor 18 and an injector needle 20 on, over one of the Stellaktor 18 applied force F s is moved. The Stellaktor 18 For example, a piezoelectric actuator 22 his. The power transmission from the Stellaktor 18 on the injector needle 20 is not done by a direct contact, but via a hydraulically intermediate coupling element 24 , The coupling element 24 has a coupling room 26 as well as a high pressure room 28 on. The coupling room 26 is with the injector needle 26 on a first page 30 coupled such that a force in the coupling space 26 prevails, for example, a compressive force, on this first page 30 the injector needle 20 can be transferred. The high pressure room 28 is like that with the injector needle 20 on a second page 32 coupled to a force in the high-pressure space 28 prevails, for example, a compressive force, on this second page 32 the injector arrangement 16 can be transferred. The forces of the high-pressure chamber 28 on the injector needle 20 and from the coupling room 26 on the injector needle 20 therefore act opposite to each other on the Injektornadel 20 ,

Der Stellaktor 18 ist über einen Stößel 34 mit einem Kolben 36 verbunden, der den Koppelraum 26 von dem Hochdruckraum 28 trennt. Koppelraum 26 und Hochdruckraum 28 sind lediglich über Leckagen 38 an dem Kolben 36 und an der Injektornadel 20, die beide in einem Injektorgehäuse 40 geführt sind, miteinander verbunden. Durch die Stellkraft FS , die der Stellaktor 18 über den Stößel 34 auf den Kolben 36 aufbringt, verschiebt sich dieser innerhalb des Injektorgehäuses 40 und vergrößert bzw. verkleinert das Volumen des Koppelraumes 26. Durch diese Volumenänderung in dem Koppelraum 26 kommt es zu einer Druckveränderung in dem Koppelraum 26.The Stellaktor 18 is over a pestle 34 with a piston 36 connected to the coupling room 26 from the high pressure room 28 separates. coupling space 26 and high pressure room 28 are just about leaks 38 on the piston 36 and at the injector needle 20 both in an injector housing 40 are guided, interconnected. By the force F S , which is the Stellaktor 18 over the pestle 34 on the piston 36 applies, this moves inside the injector 40 and increases or decreases the volume of the coupling space 26 , By this volume change in the coupling space 26 There is a pressure change in the coupling space 26 ,

Der Hochdruckraum 28 ist mit dem Druckspeicher 14 hydraulisch verbunden, so dass ein Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 14 einem in dem Hochdruckraum 28 vorherrschenden Kraftstoffdruck entspricht, wenn dieser mit Kraftstoff 10 gefüllt ist.The high pressure room 28 is with the accumulator 14 hydraulically connected, allowing a fuel pressure in the accumulator 14 one in the high pressure room 28 prevailing fuel pressure, if this with fuel 10 is filled.

Der Stellaktor 18 ist derart ausgebildet, dass er den Kolben 36 durch eine Längung, beispielsweise wenn es ein Piezoaktor 22 ist, verschiebt, wenn eine Spannung an dem Stellaktor 18 angelegt wird. Wird die Spannung wieder weggenommen, kehrt der Kolben 36 wieder in seine Ausgangsposition zurück, da eine Kolbenfeder 42 in dem Hochdruckraum 28 vorgesehen ist, die sich einerseits an dem Injektorgehäuse 40 und andererseits an einer Oberfläche des Kolbens 36 abstützt. Durch diese Kolbenfeder 22 wird bei Inaktivität des Stellaktors 18 daher der Kolben 36 in Richtung des Stößels 34 in seine Ausgangsposition zurückverschoben.The Stellaktor 18 is designed such that it the piston 36 by an elongation, for example if it is a piezoelectric actuator 22 is, when a voltage on the Stellaktor shifts 18 is created. When the voltage is removed, the piston returns 36 back to its original position, as a piston spring 42 in the high pressure room 28 is provided, on the one hand to the injector 40 and on the other hand on a surface of the piston 36 supported. Through this piston spring 22 becomes inactivity of the Stellaktors 18 hence the piston 36 in the direction of the pestle 34 moved back to its original position.

Die Injektornadel 20 ist zum Verschließen und zum Freigeben einer Düsenöffnung 44 vorgesehen. Im Ruhezustand verschließt eine Spitze 46 der Injektornadel 20 die Düsenöffnung 44, wozu eine Düsenfeder 48 vorgesehen ist, die sich einerseits an dem Injektorgehäuse 40 und andererseits an einer Oberfläche der Injektornadel 20 abstützt, die der Düsenöffnung 44 entgegengesetzt angeordnet ist. Diese Düsenfeder 48 spannt die Injektornadel 20 in Richtung auf eine Schließstellung vor.The injector needle 20 is for closing and releasing a nozzle opening 44 intended. At rest, a tip closes 46 the injector needle 20 the nozzle opening 44 , including a nozzle spring 48 is provided, on the one hand to the injector 40 and on the other hand at a Surface of the injector needle 20 supports the nozzle opening 44 is arranged opposite. This nozzle spring 48 tenses the injector needle 20 towards a closed position.

3 zeigt die Injektoranordnung 16 aus 1 in vollständig gefülltem Zustand, d.h. sowohl der Hochdruckraum 28 als auch der Koppelraum 26 sind vollständig mit Kraftstoff 10 gefüllt. In diesem Füllzustand ZF , in dem die Injektoranordnung 16 vollständig befüllt ist, wirkt auf den Kolben 36 ohne Betätigung des Stellaktors 18 sowohl von der Seite des Koppelraumes 26 als auch von der Seite des Hochdruckraumes 28 her eine gleich Druckkraft. Die Injektoranordnung 16 ist demgemäß druckausgeglichen. Wird nun der Stellaktor 18 betätigt, indem eine Spannung angelegt wird, lenkt der Piezoaktor 22 aus und drückt den Kolben 36 über den Stößel 34 in Richtung des Hochdruckraumes 28. Dadurch vergrößert sich das Volumen des Koppelraumes 26, wodurch sich der darin herrschende Kraftstoffdruck verringert. Dieser verringerte Kraftstoffdruck wirkt auf der ersten Seite 30 der Injektornadel 20. Von der zweiten Seite 32 wirkt weiterhin der hohe Kraftstoffdruck im Hochdruckraum 28. Ab einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen Koppelraum 26 und Hochdruckraum 28 überwindet der höhere Kraftstoffdruck in dem Hochdruckraum 28 die Federkraft der Düsenfeder 48, und drückt somit die Injektornadel 20 entgegen der Federkraft der Düsenfeder 48 in eine Offenstellung, um so die Düsenöffnung 44 freizugeben. 3 shows the injector arrangement 16 out 1 in fully filled condition, ie both the high pressure space 28 as well as the coupling room 26 are completely fuel 10 filled. In this filling condition Z F in which the injector assembly 16 completely filled, acts on the piston 36 without actuation of the actuator 18 both from the side of the coupling room 26 as well as from the side of the high-pressure chamber 28 an equal pressure force. The injector arrangement 16 is therefore pressure balanced. Now becomes the Stellaktor 18 actuated by applying a voltage, the piezo actuator steers 22 and pushes the piston 36 over the pestle 34 in the direction of the high-pressure chamber 28 , This increases the volume of the coupling space 26 , whereby the prevailing fuel pressure is reduced. This reduced fuel pressure acts on the first page 30 the injector needle 20 , From the second page 32 continues to act the high fuel pressure in the high pressure chamber 28 , From a predetermined pressure difference between coupling space 26 and high pressure room 28 overcomes the higher fuel pressure in the high pressure space 28 the spring force of the nozzle spring 48 , and thus pushes the Injektornadel 20 against the spring force of the nozzle spring 48 in an open position, so the nozzle opening 44 release.

Wird der Stellaktor 18 nicht betätigt und befindet sich somit die Injektoranordnung 16 in ihrem Ausgangs- bzw. Ruhezustand, wirkt auf den Stellaktor 18 von der Seite des Koppelelementes 24 her eine rückwirkende Kraft FR , die einer Stellkraft FS des Stellaktors 18 im aktiven Zustand entgegengesetzt ist, und die sich lediglich über eine Fläche bestimmt, die einer Verbindungsfläche des Stößels 34 mit dem Kolben 36 entspricht, da die Injektoranordnung 16 insgesamt druckausgeglichen ist.Will the Stellaktor 18 not actuated and thus is the injector arrangement 16 in its initial or resting state, acts on the Stellaktor 18 from the side of the coupling element 24 a retroactive force F R that of a force F S of the actuator 18 is opposite in the active state, and which determines only over a surface which is a joining surface of the plunger 34 with the piston 36 corresponds because the injector arrangement 16 total pressure balanced.

Das bedeutet, dass, um bei hydraulisch direkt betriebenen Injektoranordnungen 16 als Einspritzinjektoren die Funktionssicherheit zu gewährleisten, die Injektoranordnung 16 komplett befüllt sein muss, so dass sich bei Nichtansteuerung des Stellaktors 18 ein Druckgleichgewicht zwischen dem Koppelraum 26 und dem Hochdruckraum 28 als Steuerkammern einstellen kann. Die Injektornadel 20 bleibt bei Druckgleichgewicht in der Injektoranordnung 16 daher sicher geschlossen, da einerseits die Düsenfeder 48 und andererseits die hydraulische Schließkraft in Folge der Flächenunterschiede, welche die Injektornadel umgeben, die Injektornadel in die Geschlossen-Stellung drücken. Bei Erstinbetriebnahme der Injektoranordnung 16 nach Fertigmontage besteht die Unsicherheit, dass die Injektoranordnung 16 ungewollt einspritzt, sobald die Befüllung der Injektoranordnung 16 mit Kraftstoff 10 zu schnell erfolgt. Denn die Befüllung erfolgt von dem Hochdruckraum 28 her, d.h. der Hochdruckraum 28 wird befüllt, bevor der Koppelraum 26 befüllt wird.This means that, in order to hydraulically directly operated injector arrangements 16 As injection injectors to ensure the reliability, the injector arrangement 16 must be completely filled, so that when not controlling the Stellaktors 18 a pressure balance between the coupling space 26 and the high pressure room 28 can set as control chambers. The injector needle 20 remains at pressure balance in the injector assembly 16 therefore safely closed, on the one hand, the nozzle spring 48 and on the other hand, the hydraulic closing force due to the differences in area surrounding the Injektornadel push the Injektornadel in the closed position. When first commissioning the injector 16 After final assembly there is the uncertainty that the injector assembly 16 accidentally injected as soon as the filling of the injector 16 with fuel 10 too fast. Because the filling takes place from the high-pressure chamber 28 her, ie the high-pressure chamber 28 is filled before the paddock 26 is filled.

Diese Situation ist in 4 dargestellt. Sobald der Hochdruckraum 28 komplett befüllt ist, wird auch der Koppelraum 26 über die Leckagen 38 an der Injektornadel 20 bzw. an dem Kolben 36 befüllt. Erfolgt die Befüllung jedoch in einer zeitlich zu schnellen Abfolge, steigt der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum 28 bereits an, wodurch durch einen fehlenden Kraftstoffdruck in dem Koppelraum 26 die Injektornadel 20 öffnet und damit Kraftstoff 10 aus der Düsenöffnung 44 austritt. Dieses ungewollte Öffnen kann nicht nur im Fertigungsprozess auftreten, sondern kann auch bei einer langen Lagerung der Komponenten und dadurch verursachtem Leerlaufen der Injektoranordnung 16. Bislang wurde das ungewollte Öffnen der Injektoranordnung 16 infolge eines nicht korrekten Füllvorganges nicht über eine elektronische Steuereinheit der Brennkraftmaschine überwacht, sondern es wurde eine optische Kontrolle während des Befüllvorganges an einem Prüfstand vorgenommen. Der Fall des Leerlaufens der Injektoranordnung 16 in einem Fahrzeug wurde bislang gar nicht überwacht.This situation is in 4 shown. Once the high pressure room 28 is completely filled, is also the coupling room 26 about the leaks 38 at the injector needle 20 or on the piston 36 filled. However, if the filling takes place in a time-too-fast sequence, the fuel pressure in the high-pressure chamber increases 28 already, which is due to a lack of fuel pressure in the coupling space 26 the injector needle 20 opens and with it fuel 10 from the nozzle opening 44 exit. This unintentional opening can not only occur in the manufacturing process, but can also with a long storage of components and thus caused emptying of the injector 16 , So far, the unwanted opening of the injector arrangement 16 as a result of an incorrect filling process not monitored by an electronic control unit of the internal combustion engine, but it was made a visual inspection during the filling process on a test bench. The case of idling the injector assembly 16 in a vehicle has not been monitored so far.

Bei einem Füllzustand ZF , bei dem die Injektoranordnung 16 nur teilweise befüllt ist, wie in 4 dargestellt, übt die gesamte auf der Seite des Hochdruckraumes 28 angeordnete Oberfläche des Kolbens 36 die rückwirkende Kraft FR auf den Stellaktor 18 aus. In a filling state Z F in which the injector assembly 16 only partially filled, as in 4 shown, exercises the entire on the side of the high-pressure chamber 28 arranged surface of the piston 36 the retroactive force F R on the Stellaktor 18 out.

Die rückwirkende Kraft FR ist daher in dem in 4 dargestellten teilbefüllten Füllzustand ZF viel größer als in dem in 3 dargestellten vollständigen Füllzustand ZF .The retroactive force F R is therefore in the in 4 shown partially filled state of filling Z F much bigger than in the 3 illustrated complete filling state Z F ,

Die rückwirkende Kraft FR ist dabei eine Funktion des in dem Hochdruckraum 28 wirkenden Kraftstoffdruckes, d.h. mit steigendem Kraftstoffdruck in dem Hochdruckraum 28 steigt auch die rückwirkende Kraft FR . Der Anstieg ist jedoch deutlich steiler, wenn die Injektoranordnung 16 sich in einem teilbefüllten Füllzustand ZF befindet im Vergleich zu einem vollständigen Füllzustand ZF .The retroactive force F R is a function of the in the high-pressure chamber 28 acting fuel pressure, ie with increasing fuel pressure in the high-pressure chamber 28 the retroactive force increases as well F R , However, the increase is significantly steeper when the injector assembly 16 in a partially filled state Z F is compared to a full fill state Z F ,

Dieser Zusammenhang ist in dem Diagramm in 5 dargestellt, wo die rückwirkende Kraft FR in Form einer an dem Stellaktor 18 abgreifbaren Spannung gegen die Veränderung einer von dem Hochdruckraum 28 wirkenden Kraft durch den dort herrschenden Kraftstoffdruck aufgetragen ist. Darin ist zu sehen, dass der Anstieg der abgegriffenen Spannung an dem Stellaktor 18 abhängig von einem Anstieg des Kraftstoffdruckes in dem Koppelelement 24 im Wesentlichen konstant ist. Dieser Zusammenhang gilt jedoch nur, wenn die Injektoranordnung 16 vollständig befüllt ist. Der Anstieg der abgegriffenen Spannung würde deutlich steiler und mit einer größeren Steigung verlaufen, wenn die Injektoranordnung 16 gemäß 4 nicht vollständig befüllt ist.This relationship is in the diagram in 5 shown where the retroactive force F R in the form of a on the Stellaktor 18 tapped voltage against the change of one of the high-pressure chamber 28 acting force is applied by the prevailing fuel pressure there. It can be seen that the increase in the tapped voltage on the Stellaktor 18 depending on an increase in the fuel pressure in the coupling element 24 is essentially constant. However, this relationship only applies if the injector arrangement 16 is completely filled. The increase in the tapped Tension would be significantly steeper and with a larger pitch when the injector assembly 16 according to 4 not completely filled.

Zur Überwachung, ob die Injektoranordnung 16 vollständig oder teilweise befüllt ist, ist daher eine Überwachungsvorrichtung 50 an der Injektoranordnung 16 angeordnet, die dazu eingerichtet ist das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren auszuführen. Diese führt während des Befüllens der Injektoranordnung 16 mit Kraftstoff 10 das Überwachungsverfahren durch, um festzustellen, ob und wann die Injektoranordnung 16 vollständig befüllt ist. Dazu weist die Überwachungsvorrichtung 50 eine Erfassungseinrichtung 52 auf, die einen Parameter erfasst, welcher die von dem Koppelelement 24 während des Füllvorganges auf den Stellaktor 18 rückwirkende Kraft FR repräsentiert. Die Erfassungseinrichtung 52 kann dabei, wie in der vorliegenden Ausführungsform der Fall, durch eine Spannungserfassungseinrichtung 54 und eine Druckerfassungseinrichtung 56 gebildet sein, die einerseits die an dem Stellaktor 18 durch die rückwirkende Kraft FR erzeugte Spannung und andererseits den in dem Hochdruckraum 28 vorliegenden Kraftstoffdruck erfassen. Die Druckerfassungseinrichtung 56 kann auch alternativ statt in dem Hochdruckraum 28 in dem Druckspeicher 14 angeordnet sein und dort den Druck des Kraftstoffes 10 erfassen.To monitor if the injector assembly 16 is completely or partially filled, is therefore a monitoring device 50 at the injector arrangement 16 arranged, which is adapted to carry out the monitoring method according to the invention. This leads during the filling of the injector arrangement 16 with fuel 10 the monitoring process to determine if and when the injector assembly 16 is completely filled. For this purpose, the monitoring device 50 a detection device 52 which detects a parameter which is the one of the coupling element 24 during the filling process on the Stellaktor 18 retroactive force F R represents. The detection device 52 can thereby, as in the present embodiment, the case by a voltage detection device 54 and a pressure detection device 56 be formed, on the one hand on the Stellaktor 18 by the retroactive force F R generated voltage and on the other hand in the high-pressure chamber 28 detect the present fuel pressure. The pressure detection device 56 can also be alternatively in the high pressure room 28 in the accumulator 14 be arranged there and the pressure of the fuel 10 to capture.

Der exakte Aufbau der Überwachungsvorrichtung 50 wird später beschrieben werden, zunächst soll das Überwachungsverfahren, mit dem der Füllvorgang der Injektoranordnung 16 überwacht wird, kurz anhand der 6 und 7 erläutert werden.The exact structure of the monitoring device 50 will be described later, first intended to monitor the process of filling the injector assembly 16 is monitored, briefly by the 6 and 7 be explained.

6 zeigt dabei schematisch Schritte des Überwachungsverfahrens des Füllvorgangs der Injektoranordnung 16 mit Kraftstoff 10. 6 shows schematically steps of the monitoring method of the filling process of the injector 16 with fuel 10 ,

Dabei wird in Schritt S1 zunächst der Füllvorgang der Injektoranordnung 16 gestartet. In Schritt S2 wird dann ein Parameter erfasst, der eine rückwirkende Kraft FR von dem Koppelelement 24 auf den Stellaktor 18 repräsentiert. Bei diesem Parameter handelt es sich um einen Steigungswert eines Kennfeldes, das eine an dem Stellaktor 18 abgegriffene Spannung in Abhängigkeit setzt zu einer Drucksteigerung in dem Hochdruckraum 28 des Koppelelementes 24, wie in 5 gezeigt. In Schritt S3 wird dann durch Vergleich mit einem Referenz-Parameter festgestellt, in welchem Füllzustand ZF sich die Injektoranordnung 16 befindet. Sie kann entweder vollständig befüllt oder teilweise befüllt sein. Dieses Feststellen kann dadurch erfolgen, dass zuvor eine Grenzwert für den Parameter, also für die Steigung des Kennfeldes, festgelegt wird, und in Schritt S3 festgestellt wird, ob der erfasste Parameter, d.h. die ermittelte Steigung des Kennfeldes, diesen Grenzwert noch überschreitet, oder bereits unter diesen Grenzwert gefallen ist. Überschreitet die ermittelte Steigung den dafür vorgesehenen Grenzwert, heißt dies, dass eine Spannungssteigerung der an dem Stellaktor 18 abgegriffenen Spannung stärker mit zunehmendem Druckanstieg in dem Hochdruckraum 28 ansteigt, als in dem Referenz-Kennfeld, wodurch auf eine größere Kraft FR von dem Koppelelement 24 auf den Stellaktor 18 geschlossen werden kann, was bedeutet, dass die Injektoranordnung 16 noch nicht vollständig gefüllt sein kann. Unterschreitet der Wert für die Steigung jedoch den vorbestimmten Grenzwert, bedeutet dies, dass die Injektoranordnung 16 bereits vollständig gefüllt ist.This is in step S1 First, the filling of the injector 16 started. In step S2 Then a parameter is detected which is a retroactive force F R from the coupling element 24 on the Stellaktor 18 represents. This parameter is a slope value of a map, the one on the Stellaktor 18 tapped voltage in dependence sets to a pressure increase in the high-pressure chamber 28 of the coupling element 24 , as in 5 shown. In step S3 is then determined by comparison with a reference parameter, in which filling state Z F the injector arrangement 16 located. It can either be completely filled or partially filled. This determination can be made by previously setting a limit value for the parameter, ie for the slope of the map, and in step S3 It is determined whether the detected parameter, ie the determined slope of the map, this limit still exceeds, or has already fallen below this limit. Exceeds the determined slope the intended limit, this means that an increase in voltage at the Stellaktor 18 tapped voltage stronger with increasing pressure increase in the high-pressure chamber 28 rises, as in the reference map, causing a greater force F R from the coupling element 24 on the Stellaktor 18 can be closed, which means that the injector assembly 16 not yet completely filled. However, if the value for the slope falls below the predetermined limit value, this means that the injector arrangement 16 already completely filled.

Wird in Schritt S3 festgestellt, dass die Injektoranordnung 16 vollständig befüllt ist, wird das Überwachungsverfahren in Schritt S4 beendet. Wird jedoch in Schritt S3 festgestellt, dass die Injektoranordnung 16 erst teilbefüllt ist, werden weiterhin die Schritte S2 und S3 solange in einer Schleife durchgeführt, bis die Injektoranordnung 16 vollständig befüllt ist.Will in step S3 found that the injector assembly 16 is completely filled, the monitoring process is in step S4 completed. However, in step S3 found that the injector assembly 16 is only partially filled, will continue the steps S2 and S3 as long as done in a loop until the injector assembly 16 is completely filled.

Anhand dieses Überwachungsverfahrens kann dann ein Befüllungsverfahren zum Befüllen der Injektoranordnung durchgeführt werden, dessen Schritte schematisch in der 7 gezeigt sind. Bei dem Befüllungsverfahren wird zunächst in Schritt B1 der Füllvorgang zum Befüllen der Injektoranordnung 16 mit dem Kraftstoff 10 ausgehend von dem Druckspeicher 14 über den Hochdruckraum 28 gestartet. Das Befüllen der Injektoranordnung 16 erfolgt dabei über eine Drucksteigerung des Kraftstoffdruckes in dem Druckspeicher 14 durch Betätigung der Hochdruckpumpe 12.On the basis of this monitoring method, a filling method for filling the injector arrangement can then be carried out, the steps of which are schematically illustrated in FIG 7 are shown. In the filling process is first in step B1 the filling process for filling the injector 16 with the fuel 10 starting from the accumulator 14 over the high pressure room 28 started. Filling the injector assembly 16 takes place via an increase in pressure of the fuel pressure in the accumulator 14 by pressing the high pressure pump 12 ,

In Schritt B2 wird dann zunächst festgestellt, ob das oben beschriebene Überwachungsverfahren überhaupt durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann das Überwachungsverfahren dann gestartet werden, wenn sich der Kraftstoffdruck des Kraftstoffes 10 in dem Druckspeicher 14 noch unterhalb eines vorbestimmten Druckgrenzwertes, wie beispielsweise unter einem Bereich von 80 bar bis 120 bar, befindet. Liegt jedoch der Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 14 bereits über diesem Bereich, kann entschieden werden, dass das Überwachungsverfahren nicht gestartet werden soll. Es ist auch möglich, bei einer Stop-Start-Phase der Brennkraftmaschine das Überwachungsverfahren nicht zu starten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Zeit zu messen, die die Hochdruckpumpe 12 benötigt, um einen vorbestimmten Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 14 aufzubauen, und anhand der Zeitdauer, die die Hochdruckpumpe 12 dafür benötigt, festzulegen, ob das Überwachungsverfahren durchgeführt werden soll. Wird in Schritt B2 entschieden, dass das Überwachungsverfahren nicht durchgeführt werden soll, erfolgt in einem Schritt B3a) ein weiteres unbeeinflusstes Füllen der Injektoranordnung 16 über einen ungehinderten Druckaufbau des Kraftstoffdruckes in dem Druckspeicher 14 durch Betätigung der Hochdruckpumpe 12.In step B2 is then first determined whether the monitoring method described above should be performed at all. For example, the monitoring process can be started when the fuel pressure of the fuel 10 in the accumulator 14 still below a predetermined pressure limit value, such as, for example, in a range of 80 bar to 120 bar, is located. However, is the fuel pressure in the accumulator 14 already above this range, it can be decided that the monitoring procedure should not be started. It is also possible not to start the monitoring process in a stop-start phase of the internal combustion engine. Another option is to measure a time that the high pressure pump 12 needed to a predetermined fuel pressure in the accumulator 14 build up, and based on the amount of time that the high-pressure pump 12 needed to determine whether the monitoring procedure should be carried out. Will in step B2 decided that the monitoring process is not to be performed, in a step B3a), another uninfluenced filling of the injector arrangement 16 via an unimpeded pressure build-up of the fuel pressure in the pressure accumulator 14 by pressing the high pressure pump 12 ,

Wird jedoch in Schritt B2 entschieden, dass das Überwachungsverfahren durchgeführt werden soll, wird in Schritt B3b) der Parameter erfasst, der die von dem Koppelelement 24 auf den Stellaktor 18 rückwirkende Kraft FR repräsentiert. Daraufhin wird in Schritt B4 der erfasste Parameter mit dem bekannten Referenz-Parameter verglichen und daraufhin in Schritt B5 der Füllzustand ZF der Injektoranordnung 16 festgestellt. Wird festgestellt, dass die Injektoranordnung 16 ordnungsgemäß vollständig befüllt ist, wird in Schritt B6 der Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 14 über die Hochdruckpumpe 12 ungehindert weiter gesteigert und außerdem das Überwachungsverfahren beendet. Wird jedoch in Schritt B5 festgestellt, dass die Injektoranordung 16 erst teilbefüllt ist, wird in Schritt B7 der Druckaufbau des Kraftstoffdruckes in den Druckspeicher 14 auf einen Wert limitiert, der unterhalb eines Öffnungsdruckes der Injektornadel 20 liegt, und das Überwachungsverfahren solange weiter durchgeführt, bis ein vollständiger Füllzustand ZF der Injektoranordnung 16 festgestellt worden ist.However, in step B2 decided that the monitoring process is to be performed, in step B3b) the parameter corresponding to that of the coupling element is detected 24 on the Stellaktor 18 retroactive force F R represents. Then in step B4 the detected parameter compared with the known reference parameter and then in step B5 the filling state Z F the injector arrangement 16 detected. It is determined that the injector assembly 16 properly filled is in step B6 the fuel pressure in the accumulator 14 over the high pressure pump 12 continue to increase unhindered and also ended the monitoring process. However, in step B5 found that the Injektoranordung 16 is only partially filled, in step B7 the pressure build-up of the fuel pressure in the pressure accumulator 14 limited to a value below an opening pressure of the injector needle 20 lies, and the monitoring process continues to be carried out until a complete filling state Z F the injector arrangement 16 has been found.

8 zeigt ein Diagramm, das Kennfelder einer an dem Stellaktor 18 abgegriffenen Spannung in Abhängigkeit von einer Drucksteigerung des Kraftstoffdruckes in dem Hochdruckraum 28 bzw. dem Druckspeicher 14 darstellt. Bei dem Kennfeld c) handelt es sich dabei um ein Referenzkennfeld, das die Situation in einer vollständig und ordnungsgemäß befüllten Injektoranordnung 16 darstellt. Wie zu sehen, ist die Steigung des Kennfeldes gering. Gleiches gilt für das Kennfeld b), das tatsächlich ermittelte Werte einer vollständig befüllten Injektoranordnung 16 widerspiegelt. Das Kennfeld a) dagegen spiegelt Werte einer lediglich teilweise befüllten Injektoranordnung 16 wider. Zu sehen ist eine deutliche Spreizung in der Steigung der Kennfelder zwischen einem ordnungsgemäß befüllten System und einem nicht ordnungsgemäß befüllten System. Diese Signifikanz kann online beim Startvorgang der Injektoranordnung 16 ermittelt werden und, wie oben beschrieben, vorzeitig der Kraftstoffdruck limitiert werden, so dass ein Fehlverhalten, d.h. ein ungewolltes Öffnen der Injektoranordnung 16, verhindert werden kann. 8th shows a diagram, the maps one on the Stellaktor 18 tapped voltage in response to an increase in pressure of the fuel pressure in the high-pressure chamber 28 or the accumulator 14 represents. The map c) is a reference map describing the situation in a fully and properly filled injector assembly 16 represents. As you can see, the slope of the map is low. The same applies to the characteristic field b), the actually determined values of a completely filled injector arrangement 16 reflects. The map a), however, reflects values of a partially filled injector arrangement 16 contrary. You can see a significant spread in the slope of the maps between a properly filled system and a not properly filled system. This significance can be seen online when starting the injector assembly 16 be determined and, as described above, prematurely limit the fuel pressure, so that a fault, ie accidental opening of the injector 16 , can be prevented.

9 zeigt eine schematische Detailansicht der Überwachungsvorrichtung 50, die dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Überwachungsverfahren durchzuführen. Neben der bereits beschriebenen Erfassungseinrichtung 52, über die Parameter erfasst werden, die die rückwirkende Kraft FR von dem Koppelelement 24 auf den Stellaktor 18 repräsentieren - also eine Spannung an dem Piezoaktor 22 und ein Kraftstoffdruck in dem Hochdruckraum 28 -, weist die Überwachungsvorrichtung 50 eine Speichereinrichtung 58 auf, in der ein entsprechender Parameter gespeichert ist, der eine Steigung des in 8 gezeigten Kennfeldes darstellt, die auf eine vollständige Füllung der Injektoranordnung 16 schließen lässt. 9 shows a schematic detail view of the monitoring device 50 , which is adapted to carry out the monitoring method described above. In addition to the detection device already described 52 , which records the parameters that affect the retroactive force F R from the coupling element 24 on the Stellaktor 18 represent - so a voltage on the piezoelectric actuator 22 and a fuel pressure in the high pressure space 28 -, instructs the monitoring device 50 a storage device 58 in which a corresponding parameter is stored, which has a slope of the in 8th shown map, which is based on a complete filling of the injector 16 close.

Zusätzlich weist die Überwachungsvorrichtung 50 eine Vergleichseinrichtung 60 auf, die den mit der Erfassungseinrichtung 52 erfassten Parameter mit dem in der Speichereinrichtung 58 gespeicherten Referenz-Parameter vergleicht. Anhand dieses Vergleichs kann eine Abweichung erfasst werden und dann entschieden werden, ob die Injektoranordnung 16 vollständig oder nur teilweise befüllt ist. Je nach Ergebnis dieses Vergleiches kann die Überwachungsvorrichtung 50 über eine Ausgabeeinrichtung 62 ein Signal an das Kraftstoffeinspritzsystem 8 ausgeben, wodurch verhindert wird, dass weiter Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 14 aufgebaut wird, nämlich genau dann, wenn die Injektoranordnung 16 noch nicht vollständig befüllt ist.In addition, the monitoring device 50 a comparison device 60 on that with the detection device 52 captured parameters with the in the memory device 58 compares stored reference parameters. Based on this comparison, a deviation can be detected and then decided whether the injector 16 completely or only partially filled. Depending on the result of this comparison, the monitoring device 50 via an output device 62 a signal to the fuel injection system 8th output, thereby preventing further fuel pressure in the pressure accumulator 14 is built, namely, exactly when the injector 16 not yet completely filled.

Die Überwachungsvorrichtung 50 kann beispielsweise in einer elektronischen Steuereinheit der Brennkraftmaschine implementiert sein.The monitoring device 50 For example, it may be implemented in an electronic control unit of the internal combustion engine.

Der Vorteil des oben beschriebenen Überwachungsverfahrens liegt in der Online-Überwachung, die in eine bereits bestehende Seriensoftware integrierbar ist und über Plausibilisierungen mit weiteren vorhandenen Steuergerätegrößen Bedienfehler im Serieneinsatz verhindern kann.The advantage of the monitoring method described above lies in the online monitoring, which can be integrated into existing production software and can prevent plausibility problems with other existing control unit sizes operating errors in series production.

Dabei fungiert die beschriebene Lösung als Beobachterfunktion während eines Befüllungsverfahrens und kann als Sicherheitskonzept verwendet werden, um im Fehlerfall den Systemdruck unterhalb des Öffnungsdruckes der Injektornadel 20 abzusenken.The described solution acts as an observer function during a filling process and can be used as a safety concept to reduce the system pressure below the opening pressure of the injector needle in the event of an error 20 lower.

Claims (6)

Überwachungsverfahren zur Überwachung eines Füllvorgangs einer Inj ektoranordnung (16) mit einem Kraftstoff (10), wobei die Injektoranordnung (16) zum Einspritzen von Kraftstoff (10) in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, und eine Injektornadel (20) und einen Stellaktor (18) aufweist, wobei eine Stellkraft (FS) von dem Stellaktor (18) mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelements (24) auf die Injektornadel (20) übertragen werden kann, wobei die Injektornadel (20) auf einer ersten Seite (30) mit einem Koppelraum (26) des Koppelelementes (24) und auf einer zweiten Seite (32) mit einem Hochdruckraum (28) des Koppelelementes (24) kraftübertragend gekoppelt ist, aufweisend die Schritte: - Starten des Füllvorgangs (S1) der Injektoranordnung (16) mit Kraftstoff (10), wobei der Füllvorgang des Koppelraumes (26) von dem Hochdruckraum (28) her durch einen Druckaufbau in dem Hochdruckraum (28) erfolgt; - Erfassen eines eine während des Füllvorgangs von dem Koppelelement (24) auf den Stellaktor (18) rückwirkende Kraft (FR) repräsentierenden Parameters(S2); - Vergleichen des erfassten Parameters (S3) mit einem bekannten Referenz-Parameter, wobei - als Stellaktor (18) ein Piezoaktor (22) bereitgestellt wird und wobei eine an dem Piezoaktor (22) durch die von dem Koppelelement (24) auf den Piezoaktor (22) rückwirkende Kraft (FR) resultierende Spannung erfasst wird, - ein in dem Hochdruckraum (28) vorliegender Kraftstoffdruck ermittelt wird und - ein Kennfeld ermittelt wird, das die an dem Piezoaktor (22) erfasste Spannung in Abhängigkeit zu dem in dem Hochdruckraum (28) vorliegenden Kraftstoffdruck setzt, wobei als die rückwirkende Kraft (FR) repräsentierender Parameter eine Steigung des Kennfeldes ermittelt wird.A monitoring method for monitoring a filling operation of an injector arrangement (16) with a fuel (10), wherein the injector arrangement (16) is designed for injecting fuel (10) into a combustion chamber of an internal combustion engine, and an injector needle (20) and a setting actuator (18 ), wherein a force (F S ) of the Stellaktor (18) by means of a hydraulic coupling element (24) on the Injektornadel (20) can be transmitted, wherein the Injektornadel (20) on a first side (30) with a coupling space (26) of the coupling element (24) and on a second side (32) with a high pressure chamber (28) of the coupling element (24) is force-transmitting coupled, comprising the steps of: - starting the filling process (S1) of the injector assembly (16) with fuel ( 10), wherein the filling of the coupling space (26) of the high-pressure chamber (28) ago by a pressure build-up in the high-pressure chamber (28) takes place; - Detecting a during the filling of the coupling element (24) on the Stellaktor (18) retroactive force (F R ) representing parameter (S2); Comparing the detected parameter (S3) with a known reference parameter, wherein a piezoactuator (22) is provided as a positioning actuator (18) and wherein one of the piezoactuators (22) is moved by the coupling element (24) to the piezoactuator ( 22) retroactive force (F R ) resulting voltage is detected, - in the high pressure chamber (28) present fuel pressure is determined and - a map is determined, the voltage detected at the piezoelectric actuator (22) in dependence on the in the high-pressure chamber ( 28), wherein a gradient of the characteristic field is determined as the parameter representing the retroactive force (F R ). Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwert für den Parameter definiert und eine Abweichung von dem Grenzwert ermittelt wird, wobei bei Überschreiten des Grenzwertes ein unvollständiger Füllzustand der Injektoranordnung (16) festgestellt wird.Monitoring procedure Claim 1 , characterized in that a limit value for the parameter defined and a deviation from the limit value is determined, wherein when the limit value is exceeded, an incomplete filling state of the injector assembly (16) is detected. Überwachungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Hochdruckraum (28) vorliegende Kraftstoffdruck durch Messung eines in einem mit der Injektoranordnung (16) hydraulisch verbundenen Druckspeicher (14) vorliegenden Kraftstoffdruckes ermittelt wird.Monitoring procedure Claim 1 or 2 Characterized in that in the high-pressure space (28) present fuel pressure by measuring a hydraulically connected in one with the injector (16) accumulator (14) present fuel pressure is determined. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungsverfahren zum Überwachen des Füllvorgangs der Injektoranordnung (16) selektiv während des Füllvorgangs durchgeführt wird, und insbesondere abhängig von einem in einem mit der Injektoranordnung (16) hydraulisch verbundenen Druckspeicher (14) unterhalb eines vorbestimmten Druckgrenzwertes vorliegenden Kraftstoffdruck und/oder abhängig von einem maximalen Zeitraum zum Aufbau eines gewünschten Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher (14) durchgeführt wird.Monitoring procedure according to one of Claims 1 to 3 characterized in that the monitoring method for monitoring the filling operation of the injector assembly (16) is selectively performed during the filling operation, and more particularly depending on a fuel pressure present in a pressure accumulator (14) hydraulically connected to the injector assembly (16) below a predetermined pressure limit value and / or depending on a maximum period for establishing a desired fuel pressure in the pressure accumulator (14) is performed. Befüllungsverfahren zum Befüllen einer Injektoranordnung (16), aufweisend die Schritte: - Bereitstellen einer Injektoranordnung (16) mit einer Injektornadel (20) und einem Stellaktor (18), wobei eine Stellkraft (FS) von dem Stellaktor (18) mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelements (24) auf die Injektornadel (20) übertragen werden kann, wobei die Injektornadel (20) auf einer ersten Seite (30) mit einem Koppelraum (26) des Koppelelementes (24) und auf einer zweiten Seite (32) mit einem Hochdruckraum (28) des Koppelelementes (24) kraftübertragend gekoppelt ist; - Füllen der Injektoranordnung (16) mit einem Kraftstoff (10), wobei die Befüllung des Koppelraumes (26) von dem Hochdruckraum (28) her durch einen Druckaufbau in dem Hochdruckraum (28) erfolgt, - Durchführen des Überwachungsverfahrens zur Überwachung des Füllvorgangs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei festgestellt wird, ob ein unvollständiger Füllzustand (ZF) der Injektoranordnung (16) vorliegt; - Reduzieren des Druckaufbaus in dem Hochruckraum (28), solange in dem Überwachungsverfahren zur Überwachung des Füllvorgangs ein unvollständiger Füllzustand (ZF) der Injektoranordnung (16) festgestellt wird.A filling method for filling an injector assembly (16), comprising the steps: - providing an injector assembly (16) with an injector needle (20) and a Stellaktor (18), wherein a force (F S ) of the Stellaktor (18) by means of a hydraulic Coupling element (24) can be transferred to the Injektornadel (20), wherein the Injektornadel (20) on a first side (30) with a coupling space (26) of the coupling element (24) and on a second side (32) with a high-pressure chamber ( 28) of the coupling element (24) is coupled force-transmitting; - filling the injector assembly (16) with a fuel (10), wherein the filling of the coupling space (26) from the high-pressure chamber (28) forth by a pressure build-up in the high-pressure chamber (28), - performing the monitoring method for monitoring the filling after a the Claims 1 to 4 in which it is determined whether an incomplete filling state (Z F ) of the injector arrangement (16) is present; - Reduce the pressure build-up in the high pressure chamber (28), as long as in the monitoring process for monitoring the filling process, an incomplete filling state (Z F ) of the injector assembly (16) is detected. Überwachungsvorrichtung (50), eingerichtet zur Durchführung eines Überwachungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Injektoranordnung (16) zum Einspritzen von Kraftstoff (10) in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, und eine Injektornadel (20) und einen Stellaktor (18) aufweist, wobei eine Stellkraft (FS) von dem Stellaktor (18) mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelements (24) auf die Injektornadel (20) übertragen werden kann, wobei die Injektornadel (20) auf einer ersten Seite (30) mit einem Koppelraum (26) des Koppelelementes (24) und auf einer zweiten Seite (32) mit einem Hochdruckraum (28) des Koppelelementes (24) kraftübertragend gekoppelt ist, wobei der Füllvorgang des Koppelraumes (26) von dem Hochdruckraum (28) her erfolgt, wobei die Überwachungsvorrichtung (50) aufweist: - eine Erfassungseinrichtung (52) zum Erfassen eines eine während des Füllvorgangs von dem Koppelelement (24) auf den Stellaktor (18) rückwirkende Kraft (FR) repräsentierenden Parameters; - eine Speichereinrichtung (58) zum Speichern eines bekannten Referenz-Parameters; und - eine Vergleichseinrichtung (60) zum Vergleichen des erfassten Parameters mit dem Referenz-Parameter, wobei die Erfassungseinrichtung (52) eine Spannungserfassungseinrichtung (54) zum Erfassung einer durch die von dem Koppelelement (24) auf den Stellaktor (18) rückwirkende Kraft (FR) resultierenden Spannung und eine Druckerfassungseinrichtung (52) zum Erfassen eines in dem Hochdruckraum (28) vorliegenden Druckes aufweist.Monitoring device (50) adapted to carry out a monitoring method according to one of Claims 1 to 4 wherein the injector assembly (16) for injecting fuel (10) is formed in a combustion chamber of an internal combustion engine, and an injector needle (20) and a Stellaktor (18), wherein a force (F S ) of the Stellaktor (18) with Help of a hydraulic coupling element (24) on the Injektornadel (20) can be transmitted, wherein the Injektornadel (20) on a first side (30) with a coupling space (26) of the coupling element (24) and on a second side (32) a high-pressure chamber (28) of the coupling element (24) is coupled force-transmitting, wherein the filling of the coupling space (26) from the high-pressure chamber (28) takes place, wherein the monitoring device (50) comprises: - a detection means (52) for detecting a while the filling process of the coupling element (24) on the Stellaktor (18) retroactive force (F R ) representing parameter; a memory means (58) for storing a known reference parameter; and - a comparison device (60) for comparing the detected parameter with the reference parameter, wherein the detection device (52) comprises a voltage detection device (54) for detecting a force (F) acting back on the actuating actuator (18) by the coupling element (24) R ) and a pressure detecting means (52) for detecting a pressure present in the high pressure space (28).
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