DE102015211024A1

DE102015211024A1 - Überwachungsverfahren zur Überwachung einer Leckagebilanz in einer Injektoranordnung, Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Injektoranordnung und elektronische Steuereinheit

Info

Publication number: DE102015211024A1
Application number: DE102015211024.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Katzenberger; Stefan Ascher; Manfred Kramel
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: DE102015211024B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren zur Überwachung einer Leckagebilanz (gl) in einer Injektoranordnung (18), wobei ein Kennfeld (K) bereitgestellt wird, das einem jeweiligen mittleren Hubverlust (hm) einer Injektornadel (24) der Injektoranordnung (18) jeweils einen Leckagebilanzgradienten (gl) zuordnet und dann ein mittlerer Hubverlust (hm) der Injektornadel (24) über mehrere aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge der Injektoranordnung (18) ermittelt wird, und dann aufgrund des Kennfeldes (K) der Leckagebilanzgradient (gl) der Injektoranordnung (18) ermittelt wird. Weiter betrifft die Erfindung ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern der Injektoranordnung (18), bei dem das Überwachungsverfahren durchgeführt wird, sowie eine elektronische Steuereinheit (20), die das Überwachungsverfahren bzw. das Ansteuerungsverfahren durchführen kann.

Description

Überwachungsverfahren zur Überwachung einer Leckagebilanz in einer Injektoranordnung, Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Injektoranordnung und elektronische Steuereinheit
Die Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren zur Überwachung einer Leckagebilanz in einer Injektoranordnung, ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Injektoranordnung, bei dem das Überwachungsverfahren durchgeführt wird, sowie eine elektronische Steuereinheit, die zum Durchführen des Überwachungsverfahrens bzw. des Ansteuerungsverfahrens ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzsysteme in Brennkraftmaschinen werden dazu verwendet, einen Kraftstoff, der mit einem hohen Druck beaufschlagt ist – beispielsweise bei Benzin-Brennkraftmaschinen in einem Druckbereich von 250 bar bis 400 bar und bei Diesel-Brennkraftmaschinen in einem Druckbereich von 2000 bar bis 2500 bar – in Brennräume der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Kraftstoffeinspritzsysteme der neuen Generation arbeiten oftmals nach dem sogenannten Common-Rail-Prinzip und weisen eine Vielzahl von an einem Rail angeordneten Injektoranordnungen auf, mit denen der in dem Rail gespeicherte druckbeaufschlagte Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Häufig befinden sich an jeder Brennkammer der Brennkraftmaschine eine oder mehrere Injektoranordnungen, welche gezielt geöffnet und geschlossen werden können. Während der Öffnung der Injektoranordnungen gelangt der Kraftstoff ins Innere der jeweiligen Brennkammer und verbrennt dort. Aus verbrennungs- und abgastechnischer Sicht und aus Komfortgründen ist eine sehr genaue Bestimmung der eingespritzten Kraftstoffmenge vorteilhaft.
Die Injektoranordnungen weisen zumeist eine Injektornadel auf, die die Einspritzöffnungen der Injektoranordnungen verschließt und dann öffnet, wenn Kraftstoff in die Brennräume eingespritzt werden soll. Die Injektornadel wird beispielsweise bei direkt betriebenen Kraftstoffeinspritzsystemen von einem Stellaktor angetrieben, der eine Stellkraft auf die Injektornadel ausübt, sodass sich die Injektornadel bewegt und einen Hub ausführt. Häufig wird die Stellkraft des Stellaktors über ein hydraulisches Koppelelement auf die Injektornadel übertragen, sodass der Hub der Injektornadel über dieses hydraulische Koppelelement am Hub des Stellaktors hängt. Das hydraulische Koppelelement hat im Wesentlichen die Aufgabe, einen Leerhub bzw. Spalt auszugleichen und eine Übersetzung mit Wegumkehr zwischen dem Hub des Stellaktors und dem Hub der Injektornadel zu realisieren.
Bei hydraulisch geschalteten Injektoranordnungen, den sogenannten Servokonzepten, gibt es kein Koppelelement, da die Injektornadel hier indirekt angetrieben wird. Bei den direkt getriebenen Konzepten dagegen war es bisher bekannt, überwiegend leerhubbehaftete Systeme zu verwenden.
Die Stellkraft des Stellaktors wird im Speziellen über einen Koppelraum des hydraulischen Koppelelementes von dem Stellaktor auf die Injektornadel übertragen. Der Koppelraum ist fluidisch über einen Ablaufleckagespalt mit einem Aktorraum verbunden, in dem der Stellaktor angeordnet ist. Neben dem Koppelraum weist das Koppelelement zusätzlich einen Hochdruckraum auf, mit dem der Koppelraum ebenfalls fluidisch über wenigstens einen Zulaufleckagespalt verbunden ist. Aufgrund des Ablaufleckagespalts bzw. des Zulaufleckagespalts fließt vom Hochdruckraum her Kraftstoff in den Koppelraum ein und aus dem Koppelraum in den Aktorraum aus.
Die Übertragung der Stellkraft von dem Stellaktor über den Koppelraum ist im Wesentlichen von den oben beschriebenen Spaltleckagen abhängig. Dabei ist es gewünscht, dass möglichst über den wenigstens einen Zulaufleckagespalt das Gleiche oder sogar mehr Fluid in den Koppelraum zufließt als über den wenigstens einen Ablaufleckagespalt abfließt, da es sonst zu einer ungewollten Dauereinspritzung kommt. Andererseits ist es gewünscht, dass der zufließende Leckagestrom über den wenigstens einen Zulaufleckagespalt nicht zu groß ist, da sonst die Injektornadel ungewollt während der Einspritzung zufällt. Das bedeutet, es gibt eine obere und eine untere Grenze der Auslegung und somit der Leckagebilanz.
Solange die Leckagebilanz innerhalb dieser Grenzen, das heißt innerhalb einer vorbestimmten Toleranz, liegt, ist die Injektoranordnung wie gewünscht funktionstüchtig. Liegt die Leckagebilanz jedoch außerhalb der Toleranzen, bedeutet dies, dass die Injektoranordnung, beispielsweise durch einen Lebensdauer-Verschleiß, nicht mehr wie gewünscht funktionstüchtig ist.
Die Leckagebilanz ist daher ein Maß für eine Abnutzung bzw. eine Alterung einer Injektoranordnung und zeigt an, wann beispielsweise eine Wartung bzw. ein Austausch der Injektoranordnung benötigt wird.
Bei Injektoranordnungen, die ein Koppelelement zum Ausgleich des Leerhubes aufweisen, wurde der oben genannte systematische Effekt entweder bislang nicht berücksichtigt oder in Kennfeldern anhand eines mittleren angenommenen Verhaltens, ohne Injektorindividualität oder Verschleiß zu berücksichtigen, abgelegt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Überwachungsverfahren zur Überwachung einer Leckagebilanz in einer Injektoranordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Überwachungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Injektoranordnung, bei dem das Überwachungsverfahren durchgeführt wird, sowie eine elektronische Steuereinheit, die das Überwachungsverfahren bzw. das Ansteuerungsverfahren durchführen kann, sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Überwachungsverfahren zur Überwachung einer Leckagebilanz in einer Injektoranordnung, welche zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschinen ausgebildet ist, und welche die Injektornadel und einen Stellaktor in einem Aktorraum aufweist, wobei eine Stellkraft von dem Stellaktor mit Hilfe eines Koppelraums eines hydraulischen Koppelelementes auf die Injektornadel zum Erzeugen eines Hubes der Injektornadel übertragen wird, wobei der Koppelraum fluidisch über wenigstens einen Zulaufleckagespalt mit einem Hochdruckraum der Injektoranordnung und über wenigstens einen Ablaufleckagespalt mit dem Aktorraum verbunden ist, wobei die Übertragung der Stellkraft abhängig ist von einer Leckagebilanz zwischen Zulaufleckagespalt und Ablaufleckagespalt, weist die folgenden Schritte auf:

a) Bereitstellen eines Kennfeldes, das einem jeweiligen mittleren Hubverlust der Injektornadel jeweils einen Leckagebilanzgradienten der Injektornadel zuordnet;
b) Ermitteln eines mittleren Hubverlustes der Injektornadel über mehrere aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge der Injektoranordnung;
c) Ermitteln des Leckagebilanzgradienten aus dem Kennfeld.

Eine Änderung der Leckagebilanz in der Injektoranordnung kann demgemäß erfasst werden, indem der mittlere Hubverlust der Injektornadel beobachtet wird. Der mittlere Hubverlust ist dabei eine Änderung des Hubes der Injektornadel über mehrere aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge. Unter „mehrere“ sollen dabei wenigstens zwei aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge, insbesondere jedoch mindestens sechs, vorzugsweise sieben, aufeinander folgende Einspritzvorgänge verstanden werden. Das bedeutet, dass im besonders bevorzugten Fall von sieben aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen, die beobachtet werden, der Hub der Injektornadel sich verändert und daraus auf eine Änderung der Leckagebilanz in der Injektoranordnung geschlossen werden kann. Das Kennfeld, das einen jeweiligen Hubverlust der Injektornadel in Zusammenhang mit einem speziellen Leckagebilanzgradienten bringt, wird dabei zuvor durch Messungen ermittelt und beispielsweise in einer elektronischen Steuereinheit hinterlegt, die für die Ansteuerung der Injektoranordnung verantwortlich ist.
Vorzugsweise wird der mittlere Hubverlust der Injektornadel aus einem Mengengradienten der durch die Injektoranordnung eingespritzten Kraftstoffmenge bei mehreren aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen ermittelt. Dabei wird die eingespritzte Kraftstoffmenge der Injektoranordnung an mehreren vordefinierten Messpunkten ermittelt und der Mengengradient durch Anfitten einer Ausgleichsgeraden an die mehreren Messpunkte ermittelt.
Das bedeutet, durch die vordefinierten Messpunkte, beispielsweise vorteilhaft sieben vordefinierten Messpunkte, wird eine Ausgleichsgerade mit möglichst geringen Fehlerquadraten gelegt, die der folgenden Gleichung folgt: F(x) = ax + b
Der Faktor a beschreibt nun das individuelle Mengenverhalten der betrachteten Injektoranordnung in einem Referenzbereich der vordefinierten Messpunkte. Der Faktor a stellt die Steigung und somit den Gradienten der eingespritzten Kraftstoffmenge dar. Die Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge ist abhängig von der Änderung des Hubes der Injektornadel, das bedeutet, je geringer der Hub der Injektornadel ist, desto geringer ist auch die eingespritzte Kraftstoffmenge und umgekehrt. Auch hier wird zuvor vorteilhaft der Zusammenhang zwischen Mengengradient und Hubverlust der Injektornadel extern ermittelt und dann beispielsweise in einer elektronischen Steuereinheit hinterlegt, sodass von dem ermittelten Mengengradienten auf den Hubverlust und vorteilhaft weiter auf den Leckagebilanzgradienten geschlossen werden kann.
Vorteilhaft wird zum Ermitteln der eingespritzten Kraftstoffmenge die Injektoranordnung an den vordefinierten Messpunkten jeweils mit gleichen Ansteuerungsparametern angesteuert. Dadurch kann vorteilhaft eine Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge beziehungsweise des Hubes der Injektornadel besonders sicher erfasst werden, da Einflüsse durch unterschiedliche Ansteuerungsparameter wegfallen.
Vorteilhaft wird die Injektoranordnung an den jeweils vordefinierten Messpunkten so angesteuert, dass eine Einspritzmenge von etwa 4 mg bis 5 mg erzielt werden kann. Dies erfolgt über eine vorbestimmte Energie, die dem Stellaktor zugeführt wird, und eine vorbestimmte Zeit, die die Injektornadel geöffnet sein soll. Im Wesentlich handelt es sich daher bei den Ansteuerungsparametern vorteilhaft um die Energie, die dem Stellaktor zugeführt wird, und um die Zeit, mit der der Stellaktor angesteuert wird.
In vorteilhaften Injektoranordnungen ist der Stellaktor bereitgestellt durch einen Piezoaktor. Die zugeführte Energie an einem solchen speziellen Piezoaktor entspricht der Spannung, mit der der Piezoaktor angesteuert wird.
Vorzugsweise wird die Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge bei einem maximalen Systemdruck des Kraftstoffes in der Injektoranordnung durchgeführt. Bei Diesel-Kraftstoff liegt der maximale Systemdruck in einem Bereich von etwa 2500 bar, während bei Benzin-Kraftstoff ein Bereich von etwa 400 bar erzielt wird. Diese Drücke sind dann als maximale Systemdrücke in der Injektoranordnung vorhanden, da die Injektoranordnung fluidisch mit dem Rail, d.h. dem Hochdruckspeicher, verbunden ist.
Vorzugsweise wird bei der Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge gemessen. Dies ist beispielsweise möglich nach einer Fertigung der Injektoranordnung an einem Ende des Fertigungsbandes, wo jede Injektoranordnung einer Prüfung unterzogen werden kann. Dabei werden dann die eingespritzten Kraftstoffmengen an den vordefinierten Messpunkten exakt vermessen. Jede Injektoranordnung hat aufgrund unterschiedlicher Bauteilstreuungen ein charakteristisches Mengenverhalten und somit auch einen individuellen Mengengradienten, der bei der Ermittlung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge vorteilhaft erfasst werden kann.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, bei der Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge eine Nadelöffnungszeitdauer der Injektornadel nach einem Ansteuerungszeitpunkt der Injektoranordnung zu ermitteln. Es gibt Situationen, nämlich wenn die Injektoranordnung bereits in beispielsweise einem Fahrzeug eingebaut ist, wo der Mengengradient nicht über die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge ermittelt werden kann. Daher wird vorgeschlagen, eine vorteilhafte Ersatzgröße, nämlich die Nadelöffnungszeitdauer, zu verwenden. Diese ergibt sich aus einer Zeitdauer zwischen dem Ansteuerungszeitpunkt der Injektoranordnung, der von beispielsweise der elektronischen Steuereinheit vorgegeben wird, und dem Schließzeitpunkt der Injektornadel, der von der elektronischen Steuereinheit für jeden Einspritzvorgang online ermittelt werden kann. Eine Änderung der Nadelöffnungszeitdauer, die somit online erfasst werden kann, entspricht dabei einer Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge, sodass von einem ermittelten Nadelöffnungszeitdauergradienten auf einen Mengengradienten zurückgerechnet werden kann.
Eine solche indirekte Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge kann beispielsweise bei zyklischen Serviceterminen durchgeführt werden, es ist jedoch auch möglich, diese Ermittlung kontinuierlich online im Fahrzeug durchzuführen.
Vorteilhaft wird durch Mittelung einer Vielzahl von individuellen Mengengradienten einer Vielzahl von individuellen Injektoranordnungen ein Normmengengradient einer theoretischen Norminjektoranordnung ermittelt.
Durch Evaluierung einer größeren Stückzahl von Injektoranordnungen, beispielsweise von etwa mindestens 100 Injektoranordnungen, kann der Mengengradient und somit auch der Leckagebilanzgradient ermittelt werden, der generell bei einer Injektoranordnung zu erwarten ist. Dieses mittlere angenommene Verhalten einer theoretischen Norminjektoranordnung wurde bereits jetzt ohne Injektorindividualität in entsprechenden Kennfeldern in elektronischen Steuereinheiten hinterlegt, die die Injektoranordnungen ansteuert.
Vorzugsweise wird nun jedoch jeweils ein individueller Korrekturfaktor ermittelt, da jede Injektoranordnung individuelle Bauteilstreuungen aufweist, die durch den Normmengengradienten nicht abgebildet werden.
Zum Ermitteln eines individuellen Korrekturfaktors für wenigstens einen Ansteuerungsparameter einer individuellen Injektoranordnung zum Ausgleichen eines individuellen Leckagebilanzgradienten der individuellen Injektoranordnung wird daher jeweils ein individueller Mengengradient der individuellen Injektoranordnung mit Hilfe eines Normierungsfaktors auf den Wert des Normmengengradienten normiert. Es wird vorteilhaft ein Kennfeld bereitgestellt, das jedem Normierungsfaktor einen jeweiligen Korrekturfaktor zum Korrigieren des wenigstens einen Ansteuerungsparameters zuordnet.
Bislang war lediglich ein genereller Korrekturfaktor hinterlegt worden, mit dem der wenigstens eine Ansteuerungsparameter pauschal für jede Injektoranordnung gleich korrigiert worden ist. Nun wird jedoch über die oben beschriebenen Schritte für jede einzelne individuelle Injektoranordnung der individuelle Leckagebilanzgradient ermittelt, der dieser individuellen Injektoranordnung zugeordnet ist. Durch Normierung auf den generellen Normmengengradienten, der ohnehin hinterlegt ist, ergibt sich ein Faktor, der den Unterschied zwischen dem Verhalten der Norminjektoranordnung und der betrachteten individuellen Injektoranordnung widerspiegelt. Aus diesem Normierungsfaktor lässt sich dann der individuelle Korrekturfaktor für diese individuelle Injektoranordnung berechnen, um so den wenigstens einen Ansteuerungsparameter auf die individuelle Injektoranordnung angepasst zu korrigieren.
Vorzugsweise wird die Ermittlung des individuellen Korrekturfaktors für jede individuelle Injektoranordnung nach Herstellung der individuellen Injektoranordnung und vor Einbau der individuellen Injektoranordnung in ein Kraftstoffeinspritzsystem durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich wird die Ermittlung des individuellen Korrekturfaktors für jede individuelle Injektoranordnung bei einer zyklischen Überprüfung des Kraftstoffeinspritzsystems durchgeführt. Dadurch ist es möglich, den Korrekturfaktor nach einer gewissen Laufzeit der individuellen Injektoranordnung anzupassen.
Vorteilhaft wird ein Grenzwert für einen Betrag des Leckagebilanzgradienten definiert, wobei ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Leckagebilanzgradient den Grenzwert überschreitet.
In dem Fall, in dem sich der Betrag des Leckagebilanzgradienten noch unterhalb des vorbestimmten Grenzwertes bewegt, kann durch den nach Herstellung der individuellen Injektoranordnung bzw. des zyklisch ermittelten Korrekturfaktor die Leckagebilanz innerhalb der gewünschten Toleranzen gehalten werden. Überschreitet der Betrag des Leckagebilanzgradienten jedoch den vordefinierten Grenzwert, ist anzunehmen, dass durch den Korrekturfaktor die benötigte Einspritzgenauigkeit der jeweiligen Injektoranordnung nicht mehr gewährleistet werden kann, weshalb eine Wartung der Injektoranordnung oder sogar ein Austausch benötigt wird. Hierzu wird dann bei Überschreiten des Grenzwertes ein Fehlersignal ausgegeben.
Bei einem Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer individuellen Injektoranordnung in einem Kraftstoffeinspritzsystem, das mehrere Injektoranordnungen aufweist, werden die folgenden Schritte durchgeführt:

i) Bereitstellen wenigstens eines vordefinierten Ansteuerungsparameters zum Ansteuern der individuellen Injektoranordnung;
ii) Ermitteln eines Leckagebilanzgradienten der individuellen Injektoranordnung wie oben beschrieben, wobei ein individueller Korrekturfaktor zum Korrigieren des wenigstens einen Ansteuerungsparameters ermittelt wird;
iii) Korrigieren des wenigstens einen Ansteuerungsparameters mit dem Korrekturfaktor;
iv) Ansteuern der Injektoranordnung unter Verwendung des korrigierten Ansteuerungsparameters.

Mit dem oben beschriebenen Überwachungsverfahren ist es daher möglich, den individuellen Korrekturfaktor für jede individuelle Injektoranordnung zumindest direkt nach Herstellung der Injektoranordnung, aber auch zyklisch, beispielsweise bei Serviceterminen oder sogar permanent im Fahrzeug, zu ermitteln, und diesen dann heranzuziehen, um die Injektoranordnung individuell mit den korrekten Ansteuerungsparametern anzusteuern, um so eine korrekte Einspritzung der Injektoranordnung zu erreichen.
Eine elektronische Steuereinheit zum Steuern von Funktionen in einer Brennkraftmaschine, insbesondere zum Steuern von Funktionen eines Kraftstoffeinspritzsystems, ist ausgebildet zum Durchführen des oben beschriebenen Überwachungsverfahrens, bzw. des oben beschriebenen Ansteuerungsverfahrens.
Dazu weist die elektronische Steuereinheit wenigstens eine Erfassungseinrichtung auf, mit der eine eingespritzte Kraftstoffmenge jeder individuellen Injektoranordnung an vordefinierten Messpunkten zumindest indirekt erfasst werden kann. Zusätzlich umfasst die elektronische Steuereinheit eine Speichereinrichtung, in der diverse Kennfelder und vordefinierte generelle Ansteuerungsparameter für alle Injektoranordnungen hinterlegt sind. Vorteilhaft ist es auch, wenn die elektronische Steuereinheit zusätzlich einen Grenzwert für einen Betrag eines Leckagebilanzgradienten und/oder einen Normmengengradienten hinterlegt hat. Die elektronische Steuereinheit weist zusätzlich eine Verarbeitungseinrichtung auf, die Daten, welche ihr von der Erfassungseinrichtung bzw. der Speichereinrichtung zugeführt werden, verarbeitet, sodass die elektronische Steuereinheit, da sie zusätzlich vorteilhaft eine Ausgabeeinrichtung aufweist, Ansteuerungsparameter zum Ansteuern jeder individuellen Injektoranordnung und/oder Fehlersignale ausgeben kann, die einen Fehler einer individuellen Injektoranordnung anzeigen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
1 einen Ausschnitt eines schematisch dargestellten Kraftstoffeinspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, das eine Mehrzahl von Injektoranordnungen, die an einem Hochdruckspeicher angeordnet sind, sowie eine elektronische Steuereinheit aufweist;
2 eine schematische Längsschnittdarstellung einer der Injektoranordnungen aus 1;
3 eine schematische Detaildarstellung der elektronischen Steuereinheit aus 1;
4 Diagramme, die Ansteuerungsparameter sowie das Verhalten der Injektoranordnung aus 1 bei sechs aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen darstellen;
5 Diagramme für vier individuelle Injektoranordnungen, die das jeweilige Einspritzverhalten bei sieben aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen darstellen;
6 eine schematische Darstellung von Schritten eines Überwachungsverfahrens zur Überwachung einer Leckagebilanz in einer in 1 gezeigten Injektoranordnung;
7 Diagramme, die eine Korrelation zwischen einer Nadelöffnungszeitdauer einer Injektornadel einer der Injektoranordnungen aus 1 zu einer eingespritzten Kraftstoffmenge der jeweiligen Injektoranordnung darstellen; und
8 eine schematische Darstellung von Schritten eines Ansteuerungsverfahrens zur Ansteuerung einer individuellen Injektoranordnung aus 1.
1 zeigt einen Teilbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems 10, mit dem ein Kraftstoff 12 in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. In dem Teilbereich des Kraftstoffeinspritzsystems 10 sind eine Hochdruckpumpe 14, ein Druckspeicher 16 in Form eines sogenannten Rails, sowie Injektoranordnungen 18 vorgesehen, über die der in der Hochdruckpumpe 14 mit Druck beaufschlagte und in dem Druckspeicher 16 gespeicherte Kraftstoff 12 letztendlich in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Die Elemente des Kraftstoffeinspritzsystems 10 werden über eine elektronische Steuereinheit 20, welche später noch detaillierter beschrieben wird, angesteuert.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Injektoranordnung 18 aus 1, die einen Stellaktor 22 und eine Injektornadel 24 aufweist, welche über eine von dem Stellaktor 22 ausgeübte Stellkraft F_s bewegt wird. Der Stellaktor 22 ist in einem Aktorraum 26 der Injektoranordnung 18 angeordnet und kann beispielsweise durch einen Piezoaktor gebildet sein. Die Kraftübertragung von dem Stellaktor 22 auf die Injektornadel 24 erfolgt nicht durch einen direkten Kontakt, sondern über ein hydraulisch zwischengeschaltetes Koppelelement 28, das hierzu einen Koppelraum 30 sowie einen Hochdruckraum 32 aufweist. Der Koppelraum 30 ist mit der Injektornadel 24 auf einer ersten Injektornadelseite 34 derart gekoppelt, dass eine Kraft, die in dem Koppelraum 30 vorherrscht, beispielsweise eine Druckkraft in dem in der gesamten Injektoranordnung 18 angeordneten Kraftstoff 12, auf diese erste Injektornadelseite 34 übertragen werden kann. Der Hochdruckraum 32 ist derart mit der Injektornadel 24 auf einer zweiten Injektornadelseite 36 gekoppelt, dass eine Kraft, die in dem Hochdruckraum 32 vorherrscht, beispielsweise eine Druckkraft in dem dort vorhandenen Kraftstoff 12, auf diese zweite Injektornadelseite 36 übertragen werden kann. Die Kräfte von dem Hochdruckraum 32 auf die Injektornadel 24 und von dem Koppelraum 30 auf die Injektornadel 24 wirken daher entgegengesetzt zueinander auf die Injektornadel 24.
Der Stellaktor 22 ist über einen Stößel 38 mit einem Kolben 40 verbunden, der den Koppelraum 30 und den Hochdruckraum 32 trennt. Koppelraum 30 und Hochdruckraum 32 sind über Zulaufleckagespalte 42 an den Kolben 40 und an der Injektornadel 24, die beide in einem Injektorgehäuse 44 geführt sind, fluidisch miteinander verbunden. Weiter ist der Koppelraum 30 fluidisch über einen Ablaufleckagespalt 46 an dem Stößel 38, der ebenfalls in dem Injektorgehäuse 44 geführt ist, mit dem Aktorraum 26 fluidisch verbunden.
Der Hochdruckraum 32 ist mit dem Druckspeicher 16 hydraulisch verbunden, sodass ein Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 16 einem in dem Hochdruckraum 32 vorherrschenden Kraftstoffdruck entspricht, wenn dieser mit Kraftstoff 12 gefüllt ist.
In dem Hochdruckraum 32 wirkt daher ein deutlich höherer Druck als in dem Koppelraum 30 sowie in dem Aktorraum 26. Dadurch fließt über die Zulaufleckagespalte 42 von dem Hochdruckraum 32 her Kraftstoff 12 in den Koppelraum 30. Erhöht sich durch diesen Zufluss der Druck in dem Koppelraum 30, fließt Kraftstoff 12 über den Ablaufleckagespalt 46 von dem Koppelraum 30 in den Aktorraum 26.
Durch die Stellkraft F_s, die der Stellaktor 22 über den Stößel 38 auf den Kolben 40 aufbringt, verschiebt sich dieser Kolben 40 innerhalb des Injektorgehäuses 44 und vergrößert bzw. verkleinert das Volumen des Koppelraumes 30. Durch diese Volumenänderung in dem Koppelraum 30 kommt es ebenfalls zu einer Druckveränderung in dem Koppelraum 30, wodurch Kraftstoff 12 über den Ablaufleckagespalt 46 in den Aktorraum 26 gedrückt wird.
Der Stellaktor 22 ist derart ausgebildet, dass er den Kolben 40 durch eine Längung verschiebt, wenn im Falle eines Piezoaktors beispielsweise eine Energie in Form von Spannung V an den Stellaktor 22 angelegt wird. Wird die Spannung V wieder zurückgenommen, kehrt der Kolben 40 wieder in seine Ausgangsposition zurück, da eine Kolbenfeder 48 in dem Hochdruckraum 32 vorgesehen ist, die sich einerseits an dem Injektorgehäuse 44 und andererseits an einer Kolbenoberfläche 50 abstützt. Durch diese Kolbenfeder 48 wird bei Inaktivität des Stellaktors 22 daher der Kolben 40 in Richtung des Stößels 38 in seine Ausgangsposition zurückverschoben.
Die Injektornadel 24 ist zum Verschließen und zum Freigeben von mehreren Einspritzöffnungen 52 vorgesehen. Im Ruhezustand verschließt eine Spitze 54 der Injektornadel 24 die Einspritzöffnungen 52, wozu eine Nadelfeder 56 vorgesehen ist, die sich einerseits an dem Injektorgehäuse 40 und andererseits an einer Injektornadeloberfläche 58 abstützt, welche der Einspritzöffnung 52 entgegengesetzt angeordnet ist. Diese Nadelfeder 56 spannt die Injektornadel 24 in Richtung auf eine Schließstellung vor.
Die Kraftübertragung von dem Stellaktor 22 auf die Injektornadel 24 ist im Wesentlichen von den Spaltleckagen in den Zulaufleckagespalten 42 bzw. dem Ablaufleckagespalt 46 abhängig. Eine Leckagebilanz b_l zwischen Zulaufleckage und Ablaufleckage sollte bevorzugt zwischen einem oberen und einem unteren Grenzbereich liegen, um zu gewährleisten, dass einerseits eine ungewollte Dauereinspritzung der Injektoranordnung 18 vermieden wird, andererseits aber die Injektornadel 24 nicht ungewollt während eines Einspritzvorgangs zufällt.
Um die Leckagebilanz b_l zu überwachen wird daher ein Überwachungsverfahren vorgeschlagen, mit dem die Leckagebilanz b_l in der Injektoranordnung 18 überwacht werden kann. Weiter wird ein Ansteuerungsverfahren für die Injektoranordnung 18 beschrieben, mit dem durch Korrektur von Ansteuerungsparametern die Leckagebilanz b_l innerhalb der Toleranzen gehalten werden kann. Die beiden Verfahren werden später im Detail beschrieben.
Die Ansteuerung der Injektoranordnung 18 erfolgt über die elektronische Steuereinheit 20, die im Folgenden mit Bezug auf 3, welche eine schematische Darstellung der elektronischen Steuereinheit 20 zeigt, näher beschrieben wird.
Die elektronische Steuereinheit 20 weist eine Erfassungseinrichtung 60 auf, mit der ermittelte Daten aus dem Kraftstoffeinspritzsystem 10, daher auch aus der Injektoranordnung 18, erfasst werden können. Beispielsweise kann über die Erfassungseinrichtung 16 eine eingespritzte Kraftstoffmenge m_e indirekt erfasst werden, beispielsweise über Erfassung einer Nadelöffnungszeitdauer t_d. Weiter weist die elektronische Steuereinheit 20 eine Speichereinrichtung 62 auf, in der verschiedene Kennfelder K gespeichert sind, die Werte miteinander in Zusammenhang setzen. Beispielsweise kann ein Kennfeld K gespeichert sein, das einen mittleren Hubverlust h_m der Injektornadel 24 mit der Leckagebilanz b_l in Zusammenhang setzt. Weiter kann auch ein Kennfeld K gespeichert sein, das eine eingespritzte Kraftstoffmenge m_e in Zusammenhang mit einem mittleren Hubverlust h_m der Injektornadel 24 setzt. Zusätzlich ist es auch möglich, dass in der Speichereinrichtung 62 ein Kennfeld K gespeichert ist, das einen Normmengengradienten g_norm mit Korrekturfaktoren f_k in Zusammenhang setzt. Weiter können in der Speichereinrichtung 62 auch Ansteuerparameter gespeichert sein, die vordefiniert sind, und mit denen beispielsweise die Injektoranordnung 18 angesteuert werden kann. Zusätzlich ist es auch möglich, in der Speichereinrichtung 62 den Normmengengradienten g_norm selbst abzuspeichern sowie einen Grenzwert G für einen Betrag eines Leckagebilanzgradienten g_l.
Weiter weist die elektronische Steuereinheit 20 eine Verarbeitungseinrichtung 64 auf, mit der Daten und Parameter, die der Verarbeitungseinrichtung 64 von beispielsweise der Erfassungseinrichtung 60 bzw. der Speichereinrichtung 62 zugeführt werden, verarbeitet werden können. Schließlich weist die elektronische Steuereinheit 20 eine Ausgabeeinrichtung 66 auf, mit der Signale, wie beispielsweise Ansteuerungssignale zum Ansteuern der Injektoranordnung 18, etwa eine gewünschte Nadelöffnungszeitdauer t_d bzw. eine Spannung V, ausgegeben werden können. Zusätzlich ist es auch möglich, mit der Ausgabeeinrichtung 66 ein Warnsignal auszugeben, beispielsweise wenn der Leckagebilanzgradient g_l den Grenzwert G in seinem Betrag überschreitet.
Die Verarbeitungseinrichtung 64 weist daher beispielsweise eine Mengengradientberechnungseinheit 68 auf, die aus den indirekt erfassten Kraftstoffmengen m_e an verschiedenen vorbestimmten Messpunkten einen Mengengradienten g_m errechnet. Weiter weist die Verarbeitungseinrichtung 64 eine Normierungseinheit 70 auf, die den berechneten Mengengradienten g_m normiert unter Hinzunahme des Normmengengradienten g_norm errechnet. Aus dieser Normierung resultiert der Korrekturfaktor f_k unter Zuhilfenahme des Kennfeldes K, das den Normmengengradienten g_norm mit einem Korrekturfaktor f_k in Zusammenhang setzt. Die Korrektur erfolgt daher in einer Korrektureinrichtung 72. Weiter ist eine Parameterberechnungseinrichtung 74 vorgesehen, die auf Basis des ermittelten Korrekturfaktors f_k und der vordefinierten Ansteuerparameter, die in der Speichereinrichtung 62 gespeichert sind, die tatsächlich für die individuelle Injektoranordnung 18 notwenigen Ansteuerparameter berechnet und dann an die Ausgabeeinrichtung 66 weitergibt.
Zusätzlich weist die Verarbeitungseinrichtung 64 eine Vergleichseinrichtung 76 auf, die den Betrag des tatsächlich vorliegenden Leckagebilanzgradienten g_l mit dem Grenzwert G vergleicht, um festzustellen, ob sich der Leckagebilanzgradient g_l noch innerhalb einer vorgegebenen Toleranz oder bereits außerhalb befindet, und ob daher ein Warnsignal ausgegeben werden muss.
4 zeigt anhand von vier Diagrammen die Veränderung von Arbeitsergebnissen von drei unterschiedlichen Injektoranordnungen 18 mit unterschiedlichen Leckagebilanzen-
In Diagramm a) ist dabei für sechs aufeinanderfolgende Einspritzzyklen EZ die Ladung aufgetragen, mit der der Stellaktor 22 angesteuert wird. Das Diagramm b) stellt die Stellkraft F_s für die entsprechenden sechs Einspritzzyklen EZ dar, die an dem Stellaktor 22, der als Piezoaktor ausgebildet ist, wirken. In Diagramm c) ist ein Hub H des Stellaktors 22 für jeden der sechs Einspritzzyklen EZ dargestellt und Diagramm d) zeigt die jeweils von den drei betrachteten Injektoranordnungen 18 bei dem jeweiligen Einspritzzyklus EZ eingespritzte Kraftstoffmenge m_e. In Diagramm d) ist zu erkennen, dass, je kleiner die Leckagebilanz b_l in der Injektoranordnung 18 ist, d. h. je mehr Kraftstoff 12 in den Aktorraum 26 abfließt, ein Gradient der Kraftstoffmenge m_e, die bei den sechs aufeinanderfolgenden Einspritzzyklen EZ eingespritzt worden ist, umso größer ist. Dieser Gradient entspricht einem Hubverlust der Injektornadel 24 und damit auch einem Leckagebilanzgradienten g_l, der jeweils betrachteten Injektoranordnung 18.
In 5 ist für vier unterschiedliche Injektoranordnungen 18 (18a, 18b, 18c, 18d) für sechs aufeinanderfolgende Einspritzzyklen EZ (dargestellt durch die Dreiecke oberhalb des Diagramms) die eingespritzte Kraftstoffmenge m_e für jeden Einspritzzyklus – bzw. -vorgang dargestellt. Wie zu sehen ist nimmt die eingespritzte Kraftstoffmenge m_e über die sieben Einspritzvorgänge kontinuierlich ab. Die eingespritzte Kraftstoffmenge m_e wird daher an sieben vordefinierten Messpunkten p_m erfasst. An den Messpunkten p_m werden die vier Injektoranordnungen 18a–18d jeweils mit den gleichen Ansteuerparametern von der elektronischen Steuereinheit 20 angesteuert, d.h. es wird jeweils eine gleiche Spannung V an den Stellaktor 22 für eine gleiche Zeitdauer t_d angelegt. Vorzugsweise werden die Ansteuerparameter so gewählt, dass bei den aufeinanderfolgenden Einspritzungen eine eingespritzte Kraftstoffmenge m_e von etwa 4 mg bis 5 mg angepeilt wird.
Wie aus den Diagrammen in 5 hervorgeht, hat jede der Injektoranordnungen 18a–18d unterschiedliche Bauteilstreuungen und dadurch ein charakteristisches Mengenverhalten. Der erste Einspritzvorgang hat eine Sonderrolle und wird durch einen überlagerten Effekt beeinflusst und kann daher in der Auswertung nicht betrachtet werden. Durch die Messpunkte p_m der übrigen Einspritzvorgänge wird eine Ausgleichsgerade mit möglichst geringen Fehlerquadraten gelegt, die die Gleichung F(x) = ax + b erfüllt, wobei der Faktor a das individuelle Mengenverhalten der jeweils betrachteten Injektoranordnung 18 beschreibt. Das heißt es wird für jede individuelle Injektoranordnung 18 ein individueller Mengengradient g_m über den Faktor a ermittelt. Dazu wird dieser Faktor a auf einen Normmengengradienten g_norm unter Verwendung eines Normierungsfaktors normiert. Der Normmengengradient g_norm stellt den Mengengradienten g_m einer theoretischen Norminjektoranordnung 18 dar, die durch Evaluierung einer größeren Stückzahl von individuellen Injektoranordnungen 18 bestimmt wird. Dieser Normmengengradient g_norm ist in der elektronischen Steuereinheit 20 hinterlegt und bildet den üblichen Korrekturfaktor f_k ab, mit dem sämtliche Injektoranordnungen 18 generell immer korrigiert werden. Dieser Korrekturfaktor f_k ist jedoch nicht individuell für jede Injektoranordnung 18, erst durch Normierung auf den tatsächlichen Mengengradienten g_m jeder betrachteten individuellen Injektoranordnung 18 wird der richtige Korrekturfaktor f_k für jede individuelle Injektoranordnung 18 ermittelt. Dieser injektorindividuelle Korrekturfaktor f_k kann dann bestimmt auf die individuelle Injektoranordnung 18 kodiert werden und dann in der Motorsteuerung in der elektronischen Steuereinheit 20 für die Ansteuerung herangezogen werden.
In der elektronischen Steuereinheit 20 (Motorsteuerung) werden weiter die übrigen Abhängigkeiten des Effektes, wie die Einspritzmenge, der Kraftstoffdruck, der Abstand zwischen den einzelnen Einspritzvorgängen, die Kraftstofftemperatur, entweder konventionell in Kennfeldern K für die theoretische Norminjektoranordnung 18 oder in einem modellbasierten Ansatz über physikalische Gleichungen als Beschreibung abgelegt. In der Verarbeitungseinrichtung 64 kann daher die Korrektur der Ansteuerdauer der Energie, das heißt der Spannung V, berechnet werden, indem die gewünschte Einspritzmenge, der vorhandene Kraftstoffdruck, der Abstand zwischen den Einspritzvorgängen, die aktuelle Kraftstofftemperatur, der Mengengradient g_m sowie der Normmengengradient g_norm miteinander verrechnet werden.
Das Überwachungsverfahren, mit dem die Leckagebilanz b_l einer individuellen Injektoranordnung 18 überwacht werden kann, wird nachfolgend anhand der schematischen Darstellung der einzelnen Schritte in 6 erläutert. Nach dem Start wird zunächst für eine Zahl n an aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen die jeweils eingespritzte Kraftstoffmenge m_e ermittelt, insbesondere indirekt über Erfassung einer Nadelöffnungszeitdauer t_d. Danach wird eine Ausgleichsgerade durch die Messpunkte p_m gelegt und an die Messwerte angefittet, wobei die Steigung der Geraden ermittelt wird, welche den Mengengradienten g_m der jeweils betrachteten Injektoranordnung 18 darstellt. Danach kann aufgrund der in der elektrischen Steuereinheit 20 hinterlegten Kennfelder K der Leckagebilanzgradient g_l der individuell betrachteten Injektoranordnung 18 berechnet und verglichen werden, ob der Betrag dieses Leckagebilanzgradienten g_l einen vorbestimmten Grenzwert G überschreitet. Ist dies der Fall, wird von der elektronischen Steuereinheit 20 ein Warnsignal ausgegeben, das einen Austausch bzw. eine Wartung der individuellen Injektoranordnung 18 anzeigt. Ist der Betrag des Leckagebilanzgradienten g_l jedoch innerhalb der Toleranzen, das heißt unterhalb des vorbestimmten Grenzwertes G, dann kann ein Korrekturfaktor f_k ermittelt werden, mit dem der individuelle Leckagebilanzgradient g_l ausgeglichen werden kann. Die Ermittlung des Korrekturfaktors f_k kann auch bereits parallel zu der Bewertung erfolgen, ob der Leckagebilanzgradient g_l den Grenzwert G überschreitet. Zunächst wird der Mengengradient g_m normiert und dann unter Hinzunahme eines Kennfeldes K, das einen Normierungsfaktor mit dem Korrekturfaktor f_k in Zusammenhang bringt, der Korrekturfaktor f_k individuell für die betrachtete Injektoranordnung 18 ermittelt. Dieser Korrekturfaktor f_k wird dann in der Speichereinrichtung 62 der elektronischen Steuereinheit 20 gespeichert.
Mit dem ermittelten Korrekturfaktor f_k kann dann entsprechend einem später beschriebenen Ansteuerungsverfahren jede individuelle Injektoranordnung 18 korrekt angesteuert werden.
Der Korrekturfaktor f_k kann einerseits ermittelt werden, wenn die Injektoranordnung 18 gerade fertiggestellt ist, das heißt am Bandende, wobei es hier möglich ist, die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge m_e zur Ermittlung des Korrekturfaktors f_k heranzuziehen.
Jedoch auch eingebaute Injektoranordnungen 18 sollten aus sicherheitsrelevanten Gründen überwacht werden, um verschleißbedingte Fehlfunktionen auszuschließen. Da es im Fahrzeug nicht möglich ist, den Mengengradienten g_m als Maß für den Leckagebilanzgradienten g_l direkt zu messen, wird eine Ersatzgröße herangezogen, die sich wie folgt ergibt.
7 zeigt anhand von Diagrammen, wie aus einer Nadelöffnungszeitdauer t_d indirekt der Mengengradient g_m ermittelt werden kann. Dabei zeigen die Darstellungen a) und b) jeweils drei unterschiedliche individuelle Injektoranordnungen 18 bei sieben aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen (dargestellt durch die Dreiecke). Das Diagramm a) zeigt den Mengengradienten g_m, der sich aufgrund des Hubverlustes der jeweiligen Injektornadel 24 ergibt, und im Diagramm b) ist der zugehörige erfasste Nadelschließzeitpunkt zu der ballistischen Einspritzung dargestellt, der die Nadelöffnungszeitdauer t_d widerspiegelt. Die Nadelschließzeit und damit die Nadelöffnungszeitdauer t_d wird in der elektronischen Steuereinheit 20 während des Betriebes ohnehin über die piezoelektrischen Signale ausgewertet und für jeden Einspritzvorgang online ermittelt. Es werden wie oben beschrieben Ausgleichsgeraden durch die Messpunkte p_m der jeweils eingespritzten Kraftstoffmenge m_e und die Nadelschließzeitpunkte gelegt und der jeweilige Gradient der Ausgleichsgeraden betrachtet. Diagramm c) zeigt eine Korrelation zwischen den beiden Gradienten für die eingespritzte Kraftstoffmenge m_e und die Nadelöffnungszeitdauer t_d. Wenn man die beiden Gradienten übereinander aufträgt, ergibt sich eine sehr gute Korrelation mit einem Bestimmtheitsmaß von vorteilhaft 0,9991, die als Basis genutzt werden kann.
Zur zyklischen Überwachung des Grenzverschleißes an den funktionsrelevanten Führungen des Kolbens 40, des Stößels 38 und der Injektornadel 24 in dem Injektorgehäuse 44 wird beispielsweise zyklisch bei den Serviceintervallen am Fahrzeug im Leerlauf der Punkt mit einer siebenfachen Einspritzung eingestellt und der Nadelöffnungszeitdauergradient anhand des oben beschriebenen Verfahrens bestimmt. Der ermittelte Gradient wird anhand der Korrelation auf den Mengengradienten g_m zurückgerechnet und mit den in der elektronischen Steuereinheit 20 hinterlegten maximal und minimal zulässigen Gradienten, das heißt dem Grenzwert G, für eine sichere Funktion plausibilisiert. Wenn sich der so indirekt ermittelte Mengengradient g_m und somit der Leckagebilanzgradient g_l außerhalb der Toleranzen befindet, wird die jeweilige individuelle Injektoranordnung 18 markiert und mit einem Servicehinweis ausgetauscht. Wenn die jeweiligen Gradienten der individuellen Injektoranordnungen 18 jedoch innerhalb der zulässigen Toleranzen sind, wird über die oben beschriebene Normierung der injektorindividuelle Korrekturfaktor f_k für die gealterte Komponente erneut bestimmt und der direkt nach der Herstellung abgelegte Wert angepasst.
In 8 ist schematisch dargestellt, wie die elektronische Steuereinheit 20 dann die jeweils individuelle Injektoranordnung 18 ansteuert. Dabei werden zunächst allgemein in der Speichereinrichtung 62 hinterlegte Ansteuerparameter herangezogen, die für jede Injektoranordnung 18 allgemein gelten. Dann wird für jede individuelle Injektoranordnung 18 wie oben beschrieben der Korrekturfaktor f_k ermittelt und dann die allgemein gültigen Ansteuerungsparameter mit diesem Korrekturfaktor f_k korrigiert. Danach wird mit den individuellen Ansteuerungsparametern, die so ermittelt worden sind, die jeweils individuelle Injektoranordnung 18 angesteuert.

Claims

Überwachungsverfahren zur Überwachung einer Leckagebilanz (b_l) in einer Injektoranordnung (18), welche zum Einspritzen von Kraftstoff (12) in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, und welche eine Injektornadel (24) und einen Stellaktor (22) in einem Aktorraum (26) aufweist, wobei eine Stellkraft (f_s) von dem Stellaktor (22) mit Hilfe eines Koppelraumes (30) eines hydraulischen Koppelelements (28) auf die Injektornadel (24) zum Erzeugen eines Hubes der Injektornadel (24) übertragen wird, wobei der Koppelraum (30) fluidisch über wenigstens einen Zulaufleckagespalt (42) mit einem Hochdruckraum (32) der Injektoranordnung (18) und über wenigsten einen Ablaufleckagespalt (46) mit dem Aktorraum (26) verbunden ist, wobei die Übertragung der Stellkraft (F_s) abhängig ist von einer Leckagebilanz (b_l) zwischen Zulaufleckagespalt (42) und Ablaufleckagespalt (46), wobei das Überwachungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen eines Kennfeldes (K), das einem jeweiligen mittleren Hubverlust (h_m) der Injektornadel (24) jeweils einen Leckagebilanzgradienten (g_l) der Injektornadel (24) zuordnet; b) Ermitteln eines mittleren Hubverlustes (h_m) der Injektornadel (24) über mehrere aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge der Injektoranordnung (18); c) Ermitteln des Leckagebilanzgradienten (g_l) aus dem Kennfeld (K).
Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Hubverlust (h_m) der Injektornadel (24) aus einem Mengengradienten (g_m) der durch die Injektoranordnung (18) eingespritzten Kraftstoffmenge (m_e) bei mehreren aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen ermittelt wird, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge (m_e) der Injektoranordnung (18) an mehreren vordefinierten Messpunkten (p_m) ermittelt wird, und wobei der Mengengradient (g_m) durch Anfitten einer Ausgleichsgeraden an die mehreren Messpunkte (p_m) ermittelt wird.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der eingespritzten Kraftstoffmenge (m_e) die Injektoranordnung (18) an den vordefinierten Messpunkten (p_m) jeweils mit gleichen Ansteuerungsparametern angesteuert wird, wobei die Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge (m_e) insbesondere bei einem maximalen Systemdruck des Kraftstoffes (12) in der Injektoranordnung (18) erfolgt.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge (m_e) die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge (m_e) gemessen wird.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmenge (m_e) eine Nadelöffnungszeitdauer (t_d) der Injektornadel (24) nach einem Ansteuerungszeitpunkt der Injektoranordnung (18) ermittelt wird.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Mittelung einer Vielzahl von individuellen Mengengradienten (g_m) einer Vielzahl von individuellen Injektoranordnungen (18) ein Normmengengradient (g_norm) einer theoretischen Norminjektoranordnung ermittelt wird.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln eines individuellen Korrekturfaktors (f_k) für wenigstens einen Ansteuerungsparameter einer individuellen Injektoranordnung (18) zum Ausgleichen eines individuellen Leckagebilanzgradienten (g_l) der individuellen Injektoranordnung (18) jeweils ein individueller Mengengradient (g_m) der individuellen Injektoranordnung (18) mit Hilfe eines Normierungsfaktors auf den Wert des Normmengengradienten (g_norm) normiert wird, wobei insbesondere ein Kennfeld (K) bereitgestellt wird, das jedem Normierungsfaktor einen jeweiligen Korrekturfaktor (f_k) zum Korrigieren des wenigstens einen Ansteuerungsparameters zuordnet.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des individuellen Korrekturfaktors (f_k) für jede individuelle Injektoranordnung (18) nach Herstellung der individuellen Injektoranordnung (18) und vor Einbau der individuellen Injektoranordnung (18) in ein Kraftstoffeinspritzsystem (10) erfolgt und/oder dass die Ermittlung des individuellen Korrekturfaktors (f_k) für jede individuelle Injektoranordnung (18) bei einer zyklischen Überprüfung des Kraftstoffeinspritzsystems (10) erfolgt.
Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwert (G) für einen Betrag des Leckagebilanzgradienten (g_l) definiert wird, wobei ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Leckagebilanzgradient (g_l) den Grenzwert (G) überschreitet. Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer individuellen
Injektoranordnung (18) in einem Kraftstoffeinspritzsystem (10), das mehrere Injektoranordnungen (18) aufweist, wobei das Ansteuerungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: i) Bereitstellen wenigstens eines vordefinierten Ansteuerungsparameters zum Ansteuern der individuellen Injektoranordnung (18); ii) Ermitteln eines Leckagebilanzgradienten (g_l) der individuellen Injektoranordnung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein individueller Korrekturfaktor (f_k) zum Korrigieren des wenigstens einen Ansteuerungsparameters ermittelt wird; iii) Korrigieren des wenigstens einen Ansteuerungsparameters mit dem Korrekturfaktor (f_k); iv) Ansteuern der Injektoranordnung (18) unter Verwendung des korrigierten Ansteuerungsparameters.
Elektronische Steuereinheit (20) zum Steuern von Funktionen in einer Brennkraftmaschine, insbesondere von Funktionen eines Kraftstoffeinspritzsystems (10), die ausgebildet ist zum Durchführen des Überwachungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder des Ansteuerungsverfahrens nach Anspruch 10.