WO2016177498A1 - Monitoring method and monitoring device for monitoring a filling operation of an injector arrangement with a fuel and filling method for filling an injector arrangement - Google Patents

Monitoring method and monitoring device for monitoring a filling operation of an injector arrangement with a fuel and filling method for filling an injector arrangement Download PDF

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WO2016177498A1
WO2016177498A1 PCT/EP2016/055442 EP2016055442W WO2016177498A1 WO 2016177498 A1 WO2016177498 A1 WO 2016177498A1 EP 2016055442 W EP2016055442 W EP 2016055442W WO 2016177498 A1 WO2016177498 A1 WO 2016177498A1
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pressure
filling
injector
monitoring
fuel
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PCT/EP2016/055442
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Stefan Ascher
Michael Katzenberger
Manfred Kramel
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M63/0073—Pressure balanced valves

Definitions

  • the invention relates to a monitoring method, with which a filling process of an injector with a fuel can be monitored, and a corresponding monitoring ⁇ device. 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.
  • Injector arrangements which are frequently so-called hydraulically directly operated injector arrangements.
  • a positioning force is applied to an injector ⁇ needle via a Stellaktor and a hydraulic coupling element which causes a direction of action, to move this Injektornadel and thus to open the injector.
  • 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.
  • 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.
  • Hydraulic coupling elements that can transmit the force of the Stellaktors on the Injektornadel often have two ge ⁇ separated 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, causes a pressure equalization between the two pressure chambers - the coupling chamber and the high-pressure chamber - that the Injektornadel does not move, while a pressure ⁇ difference leads to a movement of the Injektornadel.
  • the desired movement of the Injektornadel is therefore effected via a targeted adjustment of a pressure difference between high ⁇ pressure chamber and coupling space.
  • 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.
  • the object of the invention is therefore to propose a monitoring method and a monitoring device, which enables a detection of a filling state of an injector arrangement with fuel.
  • a monitoring device for monitoring a filling process of an injector arrangement with a fuel as well as a Filling method for filling an injector, in which the monitoring method can be performed, are the subject of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a monitoring method is performed to monitor a filling operation of an injector assembly with a fuel.
  • the injector is made for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine from ⁇ .
  • 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 Injektor- needle.
  • the injector needle 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:
  • the actuator is not actively operated from the outside.
  • 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.
  • the pressure difference between coupling space and high-pressure chamber is significantly lower than in the case of a partial filling in which, for example, the high-pressure space 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 actuator of the injector Coupling element back.
  • a reference parameter is determined by calibration measurements of the injector, which for example characterizes the point at which the injector ⁇ assembly is fully filled with fuel.
  • 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 retroactive force representing parameters.
  • This representative parameter is then compared with the known Refe rence ⁇ parameters.
  • characteristics of the Stellaktors be detected, which can be performed, for example, in an electronic control unit by ⁇ .
  • 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. In this case, it can be determined whether and when the detected parameter exceeds the limit value that there is an incomplete filling state of the injector arrangement. If the force acting on the actuating actuator by the coupling element is greater than the limit value, it is therefore advantageously concluded that there is still no pressure equalization between coupling space and high-pressure space and therefore the filling process of the injector arrangement is not yet complete.
  • a piezoactuator is provided as a positioning actuator, and a voltage resulting from the piezoelectric actuator by the force acting on the piezoelectric actuator from the coupling element is detected.
  • the voltage that can then be tapped on the piezoelectric actuator preferably represents the parameter resulting in the retroactive force.
  • 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 the fuel pressure acting in the coupling space and the fuel pressure acting in the high-pressure space.
  • the piezoactuator which represents a capacitive load and can be lengthened by charging to a certain voltage
  • the piezoelectric movement or piezoelectric force can be transmitted to the injector needle via the reversal of the action of the hydraulic coupling element.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Recoupling element, in ⁇ example via a pin or piston.
  • a slope of the characteristic field is determined as the parameter representing the retroactive force.
  • a voltage gradient is advantageously used as the characteristic diagram, 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 there to determine the gradient, ie the slope, and with a reference curve, namely the reference curve. Map to compare.
  • the monitoring method for monitoring the filling operation of the injector assembly is selectively performed during the
  • 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. Preferably, the monitoring method is carried out only until an injection release is present, d. H. until the injector assembly is ready to inject the fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. Such an injection release, for example, at a minimum
  • Fuel pressure which prevails in the pressure accumulator, namely the rail granted.
  • a minimum fuel pressure in the pressure accumulator is in a range between 80 bar and 120 bar, preferably 100 bar. Exceeds the force ⁇ fuel pressure in the pressure store this range, the monitoring method is no longer being performed. Because then the Stellaktor is used as control to contribute fuel for engine operation of the internal combustion engine.
  • the fuel pressure is below a predetermined pressure limit in the pressure accumulator, for example, below a range of 80 bar to 120 bar, the surveil ⁇ monitoring process is advantageously carried out.
  • a starter turns a high-pressure pump in order to build up a system pressure in the pressure accumulator.
  • 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 0
  • a predetermined maximum period of time that is required for establishing a desired fuel pressure in the accumulator is about ⁇ steps. It can be assumed that in 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 at a Trustinbe ⁇ commissioning 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.
  • a filling method for filling an injector assembly comprises the following steps:
  • Injector arrangement is detected.
  • a monitoring device for monitoring a filling process of an injector arrangement with a fuel which is designed in particular for carrying out the monitoring method described above, has 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 parameter 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.
  • the detection device detecting means for detecting a resul on ⁇ animal passing through the retroactive from the coupling element on the Stellaktor power voltage and a pressure detecting means for detecting a present in the high pressure chamber pressure a voltage.
  • Figure 1 is a schematic representation of a portion of a fuel injection system with a high-pressure pump ⁇ , a pressure accumulator and a plurality.
  • Fig. 2 is a schematic sectional view through one of
  • FIG. 3 shows the injector arrangement from FIG. 2 with a monitoring device arranged thereon for monitoring a filling process of the injector arrangement, wherein the injector arrangement is completely filled with fuel;
  • FIG. 4 shows the injector arrangement from FIG. 3 in a partially filled state
  • Fig. 5 is a diagram showing the dependence of a on a
  • Fig. 4 illustrates measured voltage versus pressure increase in a high pressure space of the injector assembly
  • Fig. 6 is a schematic representation of a monitoring method for monitoring a filling process of
  • FIGS. 2, 3, and 4 are diagrams illustrating a voltage measured at a position actuator of the injector arrangement of FIGS. 2, 3, and 4 as a function of a pressure increase in a high-pressure space of the injector arrangement; wherein the characteristic curve a) represents an incomplete filling ⁇ state of the injector, the characteristic curve b) represents a complete filling state of the injector and the characteristic c) represents a reference characteristic;
  • FIGS. 9 is a detailed view of the monitoring device of FIGS. 3 and 4.
  • Fig. 1 shows a portion of a fuel injection system 8, with which a fuel 10 can be injected into the combustion chambers of an internal combustion ⁇ machine.
  • a fuel injection system 8 In the sub-area of the fuel injection system 8 are a high pressure pump 12, a pressure accumulator 14 in the form of a so-called rails as well
  • Injector 16 provided via which the pressurized in the high-pressure pump 12 and stored in the accumulator 14 fuel 10 is ultimately injected into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of such an injector arrangement 16 from FIG. 1, wherein the injector arrangement 16 is shown before being put into operation, ie it is not yet filled with fuel 10.
  • the injector assembly 16 has a Stellaktor 18 and an injector needle 20 which is moved over a force exerted by the Stellaktor 18 actuating force F s .
  • the Stellaktor 18 may be 22, for example, a piezoelectric actuator.
  • the power transmission from the Stellaktor 18 to the Injektornadel 20 is not done by a direct contact, but via a hydraulically intermediate coupling element 24.
  • the Kop ⁇ pelelement 24 has for this purpose a coupling space 26 and a high-pressure chamber 28.
  • the coupling space 26 is coupled to the injector needle 26 on a first side 30 such that a force which prevails in the coupling space 26, for example a compressive force, can be transmitted to this first side 30 of the injector needle 20.
  • the high pressure space 28 is coupled to the injector needle 20 on a second side 32 such that a force prevailing in the high pressure space 28, such as a compressive force, can be transferred to this second side 32 of the injector assembly 16.
  • the forces of the high-pressure chamber 28 on the Injektornadel 20 and from the coupling chamber 26 on the Injektornadel 20 therefore act opposite to each other on the Injektornadel 20.
  • the Stellaktor 18 is connected via a plunger 34 with a piston 36 which separates the coupling chamber 26 of the high-pressure chamber 28.
  • Coupling space 26 and high-pressure chamber 28 are connected to each other only via leaks 38 on the piston 36 and on the Injektornadel 20, both of which are guided in an injector 40.
  • F s which applies the Stellaktor 18 via the plunger 34 on the piston 36, this shifts within the injector 40 and increases or decreases the volume of the coupling space 26.
  • This volume change in the Kop ⁇ pelraum 26 it comes to a pressure change in the coupling space 26th
  • the high-pressure chamber 28 is hydraulically connected to the pressure accumulator 14, so that a fuel pressure in the pressure accumulator 14 corresponds to a prevailing in the high-pressure chamber 28 fuel pressure when it is filled with fuel 10.
  • the actuator actuator 18 is configured to displace the piston 36 by elongation, such as when it is a piezoactuator 22, when a voltage is applied to the actuator actuator 18.
  • a piston spring 42 is provided in the high-pressure space 28, which is supported on the one hand on the injector housing 40 and on the other hand on a surface of the piston 36.
  • the piston 36 is therefore displaced back into its starting position in the direction of the plunger 34 when the actuating actuator 18 is activated.
  • the injector needle 20 is provided for closing and releasing a nozzle opening 44.
  • a tip 46 of the injector needle 20 closes the nozzle opening 44, for which purpose a nozzle spring 48 is provided, which is supported on the one hand on the injector housing 40 and on the other hand on a surface of the injector needle 20 which opposes the nozzle opening 44. is set.
  • This nozzle spring 48 biases the In ⁇ jektornadel 20 toward a closed position before.
  • FIG. 3 shows the injector arrangement 16 from FIG. 1 in the completely filled state, ie both the high-pressure chamber 28 and the coupling space 26 are completely filled with fuel 10.
  • this filling state Z F in which the injector 16 is completely filled acts on the piston 36 without actuation of the Stellaktors 18 both from the side of the coupling chamber 26 and from the side of the high-pressure chamber 28 forth equal compressive force.
  • the injector assembly 16 is accordingly pressure balanced.
  • the actuator 18 is actuated by a voltage is applied, the piezoelectric actuator 22 deflects and pushes the piston 36 via the plunger 34 in the direction of the high pressure chamber 28. This increases the volume of the coupling chamber 26, whereby the fuel pressure prevailing therein is reduced. This reduced fuel pressure acts on the first side 30 of
  • the higher fuel pressure in the high-pressure chamber 28 continues to act from the second side 32. From a predetermined pressure difference between the coupling chamber 26 and the high-pressure chamber 28, the higher fuel pressure in the high-pressure chamber 28 overcomes the spring force of the nozzle spring 48 and thus presses the injector needle 20 counter to the spring force the nozzle spring 48 in an open position, so as to release the nozzle opening 44.
  • Stellaktors 18 is opposite in the active state, and which determines only over a surface corresponding to a connecting surface of the plunger 34 with the piston 36, since the injector assembly 16 is pressure-balanced overall. This means that in order to ensure the functional safety in the case of injectors 16 operated hydraulically directly as injection injectors, the injector assembly 16 has to be completely filled, so that when the oil is not activated Stellaktors 18 can set a pressure equilibrium between the coupling chamber 26 and the high pressure chamber 28 as control chambers.
  • the injector needle 20 therefore remains securely closed when the pressure equilibrium in the Injek ⁇ gate array 16, on the one hand, the nozzle spring 48 and on the other hand, the hydraulic closing force due to the differences in area between surrounding the injector needle, press the injector needle in the closed position.
  • the injector assembly 16 injects unwantedly as soon as the filling of the injector assembly 16 with fuel 10 is too fast.
  • the high-pressure chamber 28 ago ie, the high-pressure chamber 28 is filled before the coupling space 26 is filled. This situation is shown in FIG.
  • This unwanted opening can not only occur in the manufacturing process, but can also with a long storage of the components and thus caused emptying of the injector 16. So far, the unwanted opening of the injector 16 was not monitored due to an incorrect filling process via 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 the idling of Injek ⁇ gate array 16 in a vehicle has not been monitored.
  • a filling state Z F in which the injector 16 is only partially filled, as shown in Fig. 4, the entire arranged on the side of the high-pressure chamber 28 surface of the piston 36 exerts the retroactive force F R on the Stellaktor 18.
  • the retroactive force F R is therefore much greater in the partially filled filling state Z F shown in FIG. 4 than in the complete filling state Z F shown in FIG.
  • the retroactive force F R is a function of the fuel pressure acting in the high pressure chamber 28, ie with stei ⁇ lowing fuel pressure in the high pressure chamber 28 and the retroactive force F R increases . However, the increase is much steeper when the injector assembly 16 is in a partially filled fill state Z F compared to a full fill state Z F.
  • High-pressure chamber 28 acting force is plotted by the prevailing fuel pressure there. It can be seen that the increase in the tapped voltage on the Stellaktor 18 is dependent on an increase in the fuel pressure in the coupling element 24 is substantially constant. However, this relationship only applies if the injector assembly 16 is completely filled. The increase in the tapped voltage would be much steeper and run with a greater slope when the injector 16 is not completely filled as shown in FIG. 4.
  • a monitoring device 50 is arranged on the injector assembly 16. This performs a monitoring process during filling of the injector assembly 16 with fuel 10 to determine if and when the injector assembly 16 is completely filled.
  • the monitoring device 50 has a detection device 52, which detects a parameter which represents the force F R which retroactively acts on the positioning actuator 18 during the filling process by the coupling element 24.
  • the detection device 52 can be formed by a voltage detection device 54 and a pressure detection device 56 which, on the one hand, can be used on the one Stellaktor 18 detected by the retroactive force F R voltage and on the other hand detect the present in the high-pressure chamber 28 fuel pressure.
  • the pressure detection device 56 may alternatively be arranged in the pressure accumulator 14 instead of in the high pressure chamber 28 and there the pressure of the
  • monitoring device 50 The exact structure of the monitoring device 50 will be described later. First, the monitoring method by which the filling operation of the injector device 16 is monitored will be briefly explained with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 shows schematically steps of the monitoring method of the filling process of the injector arrangement 16 with fuel 10.
  • step Sl the filling process of the Injek ⁇ gate array 16 is started in step Sl, first.
  • a parameter is then detected which represents a retroactive force F R from the coupling element 24 to the actuating actuator 18.
  • This parameter may, for example, be a slope value of a characteristic diagram which sets a voltage tapped on the adjusting actuator 18 as a function of an increase in pressure in the high-pressure space 28 of the coupling element 24, as shown in FIG.
  • step S3 it is then determined by comparison with a reference parameter in which filling state Z F the injector arrangement 16 is located. It can either be completely filled or partially filled.
  • This determination can be made by previously setting a limit value for the parameter, for example the slope of the characteristic map, and determining in step S3 whether the detected parameter, ie the ascertained slope of the characteristic map, still exceeds this limit value, or already below this limit has fallen.
  • Exceeds the determined slope the designated limit this means that an increase in voltage picked up on the Stellaktor 18 voltage increases more with increasing pressure increase in the high-pressure chamber 28, as in the reference map, causing a larger force F R of the coupling element 24th on the Stellaktor 18 can be closed, which means that the injector 16 can not be completely filled.
  • the value for the slope falls below the predetermined limit value, this means that the injector assembly 16 is already completely filled.
  • step S3 If it is determined in step S3 that the injector assembly 16 is completely filled, the monitoring process is ended in step S4. However, if it is determined in step S3 that the injector assembly 16 is only partially filled, steps S2 and S3 continue to be carried out in a loop until the injector assembly 16 is completely filled.
  • a filling method for filling the injector arrangement can then be carried out, the steps of which are shown schematically in FIG.
  • the filling process for filling the injector arrangement 16 with the fuel 10 is started initially in step Bl, starting from the pressure accumulator 14 via the high-pressure space 28.
  • the filling of the injector 16 takes place via an increase in pressure of the fuel pressure in the pressure accumulator 14 by actuation of the high-pressure pump 12th
  • step B2 it is then first determined whether the monitoring method described above should be carried out at all.
  • the monitoring method can be started when the fuel pressure of the fuel 10 in the pressure accumulator 14 is still below a predetermined pressure limit value, such as, for example, in the range from 80 bar to 120 bar.
  • a predetermined pressure limit value such as, for example, in the range from 80 bar to 120 bar.
  • the fuel pressure in the pressure accumulator 14 already exceeds this range, it can be decided that the monitoring process 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 possibility is to measure a time that the high pressure pump 12 needs to be a predetermined one
  • step B2 Build up fuel pressure in the pressure accumulator 14, and on the basis of the time required for the high pressure pump 12, determine whether the monitoring procedure should be carried out. If it is judged in step B2 that the monitoring process ⁇ not to be performed, in a step B3a) another uninfluenced filling the injectors gate array 16 via an unobstructed pressure build-up of
  • step B2 If, however, it is decided in step B2 that the monitoring process is to be carried out, the parameter is detected in step B3b) which represents the force F R which retroactively acts on the actuating actuator 18 from the coupling element 24. Subsequently, in step B4, the detected parameter is compared with the known reference parameter and then in step B5 the filling state Z F of the injector arrangement 16 is determined. If it is determined that the injector assembly 16 is properly filled completely, in step B6, the fuel pressure in the pressure accumulator 14 via the high-pressure pump 12 is further increased unhindered and also terminates the monitoring process. However, if it is determined in step B5 that the
  • step B7 the pressure build-up of the fuel pressure in the pressure accumulator 14 is limited to a value that is below an opening pressure of Injektornadel 20, and the monitoring process continues to be carried out until a complete filling state Z F of the injector 16 detected has been.
  • FIG. 8 shows a diagram representing characteristic diagrams of a voltage tapped on the adjusting actuator 18 as a function of a pressure increase of the fuel pressure in the high-pressure chamber 28 or the pressure accumulator 14.
  • the map c) is a reference map representing the situation in a fully and properly filled injector assembly 16. As you can see, the slope of the map is low. The same applies to the characteristic field b), which reflects actually determined values of a completely filled injector arrangement 16.
  • the map a) on the other hand reflects values of a partially filled injector arrangement 16. To see is a significant spread in the slope of the maps between a properly filled system and a not properly filled system. This significance can be determined online during the starting process of the injector arrangement 16 and, as described above, the fuel pressure is prematurely limited, so that a malfunction, ie an unintentional opening of the injector arrangement 16, can be prevented.
  • FIG. 9 shows a schematic detail view of the monitoring device 50, which performs the monitoring method described above.
  • the monitoring device 50 a Memory device 58, in which a corresponding parameter is stored, for example, represents a slope of the map shown in Fig. 8, which suggests a complete filling of the injector 16 arrangement.
  • the monitoring device 50 has a comparison device 60 which compares the parameter detected by the detection device 52 with the reference parameter stored in the memory device 58.
  • the monitoring device 50 can output a signal to the fuel injection system 8 via an output device 62, which prevents further fuel pressure from being built up in the pressure accumulator 14, namely precisely when the injector arrangement 16 is not yet completely filled.
  • the monitoring device 50 can be implemented, for example, in an electronic control unit of the internal combustion engine.
  • the advantage of the monitoring method described above lies in the online monitoring, which in an already existing Serial software can be integrated and can prevent plausibility checks with other existing control unit sizes operator error in series production.
  • the solution described is an observer function during a filling process and can be used as a security ⁇ concept to lower in case of fault the system pressure below the opening pressure of the injector needle 20th

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Abstract

The invention relates to a monitoring method for monitoring a filling operation of an injector arrangement (16) with a fuel (10), wherein, after starting of the filling operation, a parameter representing a force (FR) exerted on a control actuator (18) of the injector arrangement (16) by a hydraulic coupling element (24) during the filling operation is detected and the detected parameter is then compared to a known reference parameter. The invention further relates to a corresponding monitoring device (50), which is designed to carry out the monitoring method, and to a filling method for filling the injector arrangement (16), wherein the monitoring method can be optionally carried out.

Description

Beschreibung description
Überwachungsverfahren und Überwachungsvorrichtung zur Überwachung eines Füllvorgangs einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff und Befüllungsverfahren zum Befüllen einer Injektoranordnung 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
Die Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren, mit dem ein Füllvorgang einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff überwacht werden kann, sowie eine entsprechende Überwachungs¬ vorrichtung. Weiter betrifft die Erfindung ein Befüllungs- verfahren 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 with a fuel can be monitored, and a corresponding monitoring ¬ device. 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 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 are
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 Injektor¬ nadel 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. Hydraulische Koppelelemente, die die Kraft des Stellaktors auf die Injektornadel übertragen können, weisen häufig zwei ge¬ trennte 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 Druck¬ unterschied zu einer Bewegung der Injektornadel führt. Injector arrangements are known which are frequently so-called hydraulically directly operated injector arrangements. In this case, a positioning force is applied to an injector ¬ needle via a Stellaktor and a hydraulic coupling element which causes a direction of action, 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. Hydraulic coupling elements that can transmit the force of the Stellaktors on the Injektornadel often have two ge ¬ separated 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, causes a pressure equalization between the two pressure chambers - the coupling chamber and the high-pressure chamber - that 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 Hoch¬ druckraum und Koppelraum bewirkt. The desired movement of the Injektornadel is therefore effected via a targeted adjustment of a pressure difference between 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.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Überwachungsverfahren und eine Überwachungsvorrichtung vorzuschlagen, die eine Detektion eines Füllzustandes einer Injektoranordnung mit Kraftstoff ermöglicht . The object of the invention is therefore to propose a monitoring method and a monitoring device, which enables a detection of a filling state of an injector arrangement 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 zum Überwachen eines Füllvorgangs einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff sowie ein Be- füllungsverfahren zum Befüllen einer Injektoranordnung, bei dem das Überwachungsverfahren durchgeführt werden kann, sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. A monitoring device for monitoring a filling process of an injector arrangement with a fuel as well as a Filling method for filling an injector, in which the monitoring method can be performed, are the subject of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Überwachungsverfahren wird zur Überwachung eines Füllvorgangs einer Injektoranordnung mit einem Kraftstoff durch- geführt. Die Injektoranordnung ist dabei zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aus¬ gebildet. Die Injektoranordnung weist eine Injektornadel und einen Stellaktor auf, wobei eine Stellkraft von dem Stellaktor mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelementes auf die Injektor- nadel 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: A monitoring method is performed to monitor a filling operation of an injector assembly with a fuel. The injector is made for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine from ¬. 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 Injektor- needle. The injector needle 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:
- Starten des Füllvorgangs der Injektoranordnung mit Kraftstoff, wobei der Füllvorgang des Koppelraumes von dem Hochdruckraum her durch einen Druckaufbau in dem Hochdruckraum erfolgt; - 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;
- Erfassen eines eine während des Füllvorgangs von dem Kop¬ pelelement auf den Stellaktor rückwirkende Kraft repräsen- tierenden Parameters; - detecting a retrospective on the Stellaktor during the filling of the Kop ¬ pelelement force repre- animal the parameter;
- Vergleichen des erfassten Parameters mit einem bekannten Referenz-Parameter .  - Compare the detected parameter with a known reference parameter.
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 Injektor¬ anordnung 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 Refe¬ renz-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 durch¬ geführt 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 coupling space and high-pressure chamber is significantly lower than in the case of a partial filling in which, for example, the high-pressure space 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 actuator of the injector Coupling element back. A reference parameter is determined by calibration measurements of the injector, which for example characterizes the point at which the injector ¬ assembly is fully 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 retroactive force representing parameters. This representative parameter is then compared with the known Refe rence ¬ parameters. In order to thus close to a filling state of the injector during a filling operation, characteristics of the Stellaktors be detected, which can be performed, for example, in an electronic control unit by ¬.
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 In- j ektoranordnung 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 voll- ständig 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. In this case, it can be determined whether and when the detected parameter exceeds the limit value that there is an incomplete filling state of the injector arrangement. If the force acting on the actuating actuator by the coupling element is greater than the limit value, it is therefore advantageously concluded that there is still no pressure equalization between coupling space and high-pressure space and therefore the filling process of the injector arrangement is not yet complete.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird als Stellaktor ein Piezoaktor bereitgestellt und eine an dem Piezoaktor durch die von dem Koppelelement auf den Piezoaktor rückwirkende Kraft resultierende Spannung erfasst. 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 n In a particularly preferred embodiment, a piezoactuator is provided as a positioning actuator, and a voltage resulting from the piezoelectric actuator by the force acting on the piezoelectric actuator from the coupling element is detected. 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, therefore, no n
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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. Applied voltage from the outside on the piezoelectric actuator, but only read out the voltage that results from the action of force from the coupling chamber 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 the fuel pressure acting in the coupling space and the fuel pressure acting in the high-pressure space.
Über den Piezoaktor, der eine kapazitive Last darstellt, und sich durch Aufladen auf eine gewisse Spannung längen lässt, kann bei einem hydraulisch direkt angetriebenen Kraftstoffeinspritz- system die Piezobewegung bzw. Piezokraft über die Wirkrich- tungsumkehr 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. By means of the piezoactuator, which represents a capacitive load and can be lengthened by charging to a certain voltage, in the case of a hydraulically directly driven fuel injection system, the piezoelectric movement or piezoelectric force can be transmitted to the injector needle via the reversal of the action of the hydraulic coupling element. 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.
Vorzugsweise wird ein in dem Hochdruckraum vorliegender Preferably, a present in the high-pressure chamber
Kraftstoffdruck ermittelt, insbesondere durch Messung eines in einem mit der Injektoranordnung hydraulisch verbundenen Druckspeicher vorliegenden Kraftstoffdruckes . 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. Fuel pressure determined, in particular by measuring one in a hydraulically connected to the injector Accumulator present fuel pressure. 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.
In besonders bevorzugter Ausbildung wird ein Kennfeld ermittelt, das die an dem Piezoaktor erfasste Spannung in Abhängigkeit zu dem in dem Hochdruckraum vorliegenden Kraftstoffdruck setzt. 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, bei¬ spielsweise über einen Pin oder Kolben. In a particularly preferred embodiment, 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. 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 Recoupling element, in ¬ example via a pin or piston.
Insbesondere wird als die rückwirkende Kraft repräsentierender Parameter 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 aus¬ reichen, 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. Vorzugsweise wird das Überwachungsverfahren zum Überwachen des Füllvorgangs der Injektoranordnung selektiv während des In particular, a slope of the characteristic field is determined as the parameter representing the retroactive force. 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 set in relation to the force acting back from the piezoactuator. It is sufficient, when two pairs of values of the values of pressure in the high pressure chamber and the voltage at the piezo actuator are detected, since two pairs of values already from ¬ rich so as to determine therefrom a slope and a differential pressure. Accordingly, a voltage gradient is advantageously used as the characteristic diagram, 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 there to determine the gradient, ie the slope, and with a reference curve, namely the reference curve. Map to compare. Preferably, the monitoring method for monitoring the filling operation of the injector assembly is selectively performed during the
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. 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 Ein- spritzfreigabe wird beispielsweise bei einem minimalen Filling process performed. 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. Preferably, the monitoring method is carried out only until an injection release is present, d. H. until the injector assembly is ready to inject the fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. Such an injection release, for example, at a minimum
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 Kraft¬ stoffdruck 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 Überwa¬ chungsverfahren 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 0 Fuel pressure, which prevails in the pressure accumulator, namely the rail granted. For example, a minimum fuel pressure in the pressure accumulator is in a range between 80 bar and 120 bar, preferably 100 bar. Exceeds the force ¬ fuel pressure in the pressure store this range, the monitoring method is no longer being performed. 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 in the pressure accumulator, for example, below a range of 80 bar to 120 bar, the surveil ¬ monitoring process is advantageously 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 0
beispielsweise in der elektronischen Steuereinheit der For example, in the electronic control unit of
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 Refe¬ renz-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 . Internal combustion engine deposited. 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 , But should fail the measured voltage significantly steeper than the Refe ¬ ence-map which affects a much larger force 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, über¬ schritten 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 Erstinbe¬ triebnahme 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 then carry out the monitoring process selectively when a predetermined maximum period of time that is required for establishing a desired fuel pressure in the accumulator is about ¬ steps. It can be assumed that in 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 at a Erstinbe ¬ commissioning 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: A filling method for filling an injector assembly comprises the following steps:
- Bereitstellen einer Injektoranordnung mit einer Injektornadel und einem Stellaktor, wobei eine Stellkraft von dem Stellaktor mit Hilfe eines hydraulischen Koppelelementes auf die Injek¬ tornadel 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; Providing 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 on the Injek ¬ tornadel, wherein the Injektornadel on a first side with the coupling space of the coupling element and on a second side is force-transmittingly coupled to a high pressure chamber of the coupling element;
- Füllen der Injektoranordnung mit einem Kraftstoff, wobei die Befüllung des Koppelraumes von dem Hochdruckraum her durch einen Druckaufbau in dem Hochdruckraum erfolgt;  - 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;
- Durchführen des Überwachungsverfahrens zur Überwachung des Füllvorgangs wie oben beschrieben, wobei festgestellt wird, ob ein unvollständiger Füllzustand der Injektoranordnung vorliegt; - 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;
- Reduzieren des Druckaufbaus in dem Hochdruckraum, solange in dem Überwachungsverfahren ein unvollständiger Füllzustand der- Reduce the pressure build-up in the high-pressure chamber, as long as in the monitoring process an incomplete filling state of
Injektoranordnung festgestellt wird. Injector arrangement 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 Injektor¬ anordnung 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 Hoch- druckraum 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. Is an incomplete filling state of the injector before, this is interpreted as failure of the injector, is preferably reacted to the order to prevent 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 properly filled so as to keep the fuel pressure in the high-pressure space 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 insbesondere ausgebildet ist zum Durchführen des oben beschriebenen Überwachungsverfahrens, weist eine Erfassungseinrichtung zum Er- fassen 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. Vorzugsweise weist die Erfassungseinrichtung eine Spannungs- erfassungseinrichtung zum Erfassen einer durch die von dem Koppelelement auf den Stellaktor rückwirkende Kraft resul¬ tierenden Spannung und eine Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines in dem Hochdruckraum vorliegenden Druckes auf. A monitoring device for monitoring a filling process of an injector arrangement with a fuel, which is designed in particular for carrying out the monitoring method described above, has 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 parameter 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. Preferably, the detection device detecting means for detecting a resul on ¬ animal passing through the retroactive from the coupling element on the Stellaktor power voltage and a pressure detecting means for detecting a present in the high pressure chamber pressure a voltage.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teilbereiches eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Hoch¬ druckpumpe, einem Druckspeicher und mehreren An advantageous embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Therein: Figure 1 is a schematic representation of a portion of a fuel injection system with a high-pressure pump ¬, a pressure accumulator and a plurality.
Inj ektoranordnungen;  Inj ector orders;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch eine der Fig. 2 is a schematic sectional view through one of
Injektoranordnungen aus Fig. 1, die noch nicht mit Injector arrangements of Fig. 1, not yet with
Kraftstoff befüllt ist; Fuel is filled;
Fig. 3 die Injektoranordnung aus Fig. 2 mit einer daran angeordneten Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Füllvorganges der Injektoranordnung, wobei die Injektoranordnung vollständig mit Kraftstoff befüllt ist ; FIG. 3 shows the injector arrangement from FIG. 2 with a monitoring device arranged thereon for monitoring a filling process of the injector arrangement, wherein the injector arrangement is completely filled with fuel; FIG.
Fig. 4 die Injektoranordnung aus Fig. 3 in einem teilweise befüllten Zustand;  FIG. 4 shows the injector arrangement from FIG. 3 in a partially filled state; FIG.
Fig. 5 ein Diagramm, das die Abhängigkeit einer an einem  Fig. 5 is a diagram showing the dependence of a on a
Stellaktor der Injektoranordnung aus Fig. 2, Fig. 3 und Stellaktor the injector arrangement of Fig. 2, Fig. 3 and
Fig. 4 gemessenen Spannung in Abhängigkeit von einer Drucksteigerung in einem Hochdruckraum der Injektoranordnung darstellt; Fig. 4 illustrates measured voltage versus pressure increase in a high pressure space of the injector assembly;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Überwachungs- Verfahrens zum Überwachen eines Füllvorgangs der Fig. 6 is a schematic representation of a monitoring method for monitoring a filling process of
Injektoranordnung aus Fig. 2, Fig. 3 und Fig 4; Injector arrangement of Fig. 2, Fig. 3 and Fig. 4;
Fig. 7 eine schematische Darstellung von Schritten eines  7 is a schematic representation of steps of a
Befüllungsverfahrens zum Befüllen der Injektoranordnung aus Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 mit Kraftstoff; Fig. 8 ein Diagramm, das eine an einem Stellaktor der Injektoranordnung aus Fig, 2, Fig. 3 und Fig. 4 gemessene Spannung in Abhängigkeit von einem Druckanstieg in einem Hochdruckraum der Injektoranordnung darstellt, wobei die Kennlinie a) einen unvollständigen Füll¬ zustand der Injektoranordnung repräsentiert, die Kennlinie b) einen vollständigen Füllzustand der Injektoranordnung repräsentiert und die Kennlinie c) eine Referenz-Kennlinie repräsentiert; Filling method for filling the injector assembly of Figure 2, Fig. 3 and Fig. 4 with fuel; 8 is a diagram illustrating a voltage measured at a position actuator of the injector arrangement of FIGS. 2, 3, and 4 as a function of a pressure increase in a high-pressure space of the injector arrangement; wherein the characteristic curve a) represents an incomplete filling ¬ state of the injector, the characteristic curve b) represents a complete filling state of the injector and the characteristic c) represents a reference characteristic;
Fig. 9 eine Detaildarstellung der Überwachungsvorrichtung aus den Fig. 3 und Fig. 4.  9 is a detailed view of the monitoring device of FIGS. 3 and 4.
Fig. 1 zeigt einen Teilbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems 8, mit dem ein Kraftstoff 10 in Brennräume einer Brennkraft¬ maschine eingespritzt werden kann. In dem Teilbereich des Kraftstoffeinspritzsystems 8 sind eine Hochdruckpumpe 12, ein Druckspeicher 14 in Form eines sogenannten Rails sowie Fig. 1 shows a portion of a fuel injection system 8, with which a fuel 10 can be injected into the combustion chambers of an internal combustion ¬ machine. In the sub-area of the fuel injection system 8 are a high pressure pump 12, a pressure accumulator 14 in the form of a so-called rails as well
Injektoranordnungen 16 vorgesehen, über die der in der Hoch- druckpumpe 12 mit Druck beaufschlagte und in dem Druckspeicher 14 gespeicherte Kraftstoff 10 letztendlich in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Injector 16 provided via which the pressurized in the high-pressure pump 12 and stored in the accumulator 14 fuel 10 is ultimately injected into the combustion chambers of the internal combustion engine.
Fig. 2 zeigte eine schematische Schnittansicht einer solchen Injektoranordnung 16 aus Fig. 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 Kop¬ pelelement 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. 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 Kop¬ pelraum 26 kommt es zu einer Druckveränderung in dem Koppelraum 26. FIG. 2 shows a schematic sectional view of such an injector arrangement 16 from FIG. 1, wherein the injector arrangement 16 is shown before being put into operation, ie it is not yet filled with fuel 10. The injector assembly 16 has a Stellaktor 18 and an injector needle 20 which is moved over a force exerted by the Stellaktor 18 actuating force F s . The Stellaktor 18 may be 22, for example, a piezoelectric actuator. The power transmission from the Stellaktor 18 to the Injektornadel 20 is not done by a direct contact, but via a hydraulically intermediate coupling element 24. The Kop ¬ pelelement 24 has for this purpose a coupling space 26 and a high-pressure chamber 28. The coupling space 26 is coupled to the injector needle 26 on a first side 30 such that a force which prevails in the coupling space 26, for example a compressive force, can be transmitted to this first side 30 of the injector needle 20. The high pressure space 28 is coupled to the injector needle 20 on a second side 32 such that a force prevailing in the high pressure space 28, such as a compressive force, can be transferred to this second side 32 of the injector assembly 16. The forces of the high-pressure chamber 28 on the Injektornadel 20 and from the coupling chamber 26 on the Injektornadel 20 therefore act opposite to each other on the Injektornadel 20. The Stellaktor 18 is connected via a plunger 34 with a piston 36 which separates the coupling chamber 26 of the high-pressure chamber 28. Coupling space 26 and high-pressure chamber 28 are connected to each other only via leaks 38 on the piston 36 and on the Injektornadel 20, both of which are guided in an injector 40. By the force F s , which applies the Stellaktor 18 via the plunger 34 on the piston 36, this shifts within the injector 40 and increases or decreases the volume of the coupling space 26. This volume change in the Kop ¬ pelraum 26 it comes to a pressure change in the coupling space 26th
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 chamber 28 is hydraulically connected to the pressure accumulator 14, so that a fuel pressure in the pressure accumulator 14 corresponds to a prevailing in the high-pressure chamber 28 fuel pressure when it is filled with fuel 10.
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 In- aktivität des Stellaktors 18 daher der Kolben 36 in Richtung des Stößels 34 in seine Ausgangsposition zurückverschoben. The actuator actuator 18 is configured to displace the piston 36 by elongation, such as when it is a piezoactuator 22, when a voltage is applied to the actuator actuator 18. When the tension is removed again, the piston 36 returns to its original position, since a piston spring 42 is provided in the high-pressure space 28, which is supported on the one hand on the injector housing 40 and on the other hand on a surface of the piston 36. By virtue of this piston spring 22, the piston 36 is therefore displaced back into its starting position in the direction of the plunger 34 when the actuating actuator 18 is activated.
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 entgegen- gesetzt angeordnet ist. Diese Düsenfeder 48 spannt die In¬ jektornadel 20 in Richtung auf eine Schließstellung vor. The injector needle 20 is provided for closing and releasing a nozzle opening 44. In the idle state, a tip 46 of the injector needle 20 closes the nozzle opening 44, for which purpose a nozzle spring 48 is provided, which is supported on the one hand on the injector housing 40 and on the other hand on a surface of the injector needle 20 which opposes the nozzle opening 44. is set. This nozzle spring 48 biases the In ¬ jektornadel 20 toward a closed position before.
Fig. 3 zeigt die Injektoranordnung 16 aus Fig. 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 FIG. 3 shows the injector arrangement 16 from FIG. 1 in the completely filled state, ie both the high-pressure chamber 28 and the coupling space 26 are completely filled with fuel 10. In this filling state Z F , in which the injector 16 is completely filled acts on the piston 36 without actuation of the Stellaktors 18 both from the side of the coupling chamber 26 and from the side of the high-pressure chamber 28 forth equal compressive force. The injector assembly 16 is accordingly pressure balanced. Now, if the actuator 18 is actuated by a voltage is applied, the piezoelectric actuator 22 deflects and pushes the piston 36 via the plunger 34 in the direction of the high pressure chamber 28. This increases the volume of the coupling chamber 26, whereby the fuel pressure prevailing therein is reduced. This reduced fuel pressure acts on the first side 30 of
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. The higher fuel pressure in the high-pressure chamber 28 continues to act from the second side 32. From a predetermined pressure difference between the coupling chamber 26 and the high-pressure chamber 28, the higher fuel pressure in the high-pressure chamber 28 overcomes the spring force of the nozzle spring 48 and thus presses the injector needle 20 counter to the spring force the nozzle spring 48 in an open position, so as to release the nozzle opening 44.
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 If the Stellaktor 18 is not actuated and thus the injector 16 is in its initial or idle state acts on the Stellaktor 18 from the side of the coupling element 24 ago a retroactive force F R , the force F s of the
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. 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 Injek¬ toranordnung 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 un- gewollt 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. Diese Situation ist in Fig. 4 dargestellt. Sobald der Hoch¬ druckraum 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 Stellaktors 18 is opposite in the active state, and which determines only over a surface corresponding to a connecting surface of the plunger 34 with the piston 36, since the injector assembly 16 is pressure-balanced overall. This means that in order to ensure the functional safety in the case of injectors 16 operated hydraulically directly as injection injectors, the injector assembly 16 has to be completely filled, so that when the oil is not activated Stellaktors 18 can set a pressure equilibrium between the coupling chamber 26 and the high pressure chamber 28 as control chambers. The injector needle 20 therefore remains securely closed when the pressure equilibrium in the Injek ¬ gate array 16, on the one hand, the nozzle spring 48 and on the other hand, the hydraulic closing force due to the differences in area between surrounding the injector needle, press the injector needle in the closed position. Upon initial startup of the injector assembly 16 after final assembly, there is the uncertainty that the injector assembly 16 injects unwantedly as soon as the filling of the injector assembly 16 with fuel 10 is too fast. For the filling takes place from the high-pressure chamber 28 ago, ie, the high-pressure chamber 28 is filled before the coupling space 26 is filled. This situation is shown in FIG. Once the high ¬ pressure chamber 28 is completely filled, and the coupling space 26 is filled via the leakage 38 on the injector needle 20 and to the piston 36th However, if the filling takes place in a time-too-fast sequence, the fuel pressure in the high-pressure chamber 28 already rises, as a result of which a lack of fuel pressure in the coupling space 26 causes the injector needle 20 to open
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 Injek¬ toranordnung 16 in einem Fahrzeug wurde bislang gar nicht überwacht . Fuel 10 exits the nozzle opening 44. This unwanted opening can not only occur in the manufacturing process, but can also with a long storage of the components and thus caused emptying of the injector 16. So far, the unwanted opening of the injector 16 was not monitored due to an incorrect filling process via 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 the idling of Injek ¬ gate array 16 in a vehicle has not been monitored.
Bei einem Füllzustand ZF, bei dem die Injektoranordnung 16 nur teilweise befüllt ist, wie in Fig. 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. Die rückwirkende Kraft FR ist daher in dem in Fig. 4 dargestellten teilbefüllten Füllzustand ZF viel größer als in dem in Fig. 3 dargestellten vollständigen Füllzustand ZF. Die rückwirkende Kraft FR ist dabei eine Funktion des in dem Hochdruckraum 28 wirkenden Kraftstoffdruckes , d.h. mit stei¬ gendem 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. In a filling state Z F , in which the injector 16 is only partially filled, as shown in Fig. 4, the entire arranged on the side of the high-pressure chamber 28 surface of the piston 36 exerts the retroactive force F R on the Stellaktor 18. The retroactive force F R is therefore much greater in the partially filled filling state Z F shown in FIG. 4 than in the complete filling state Z F shown in FIG. The retroactive force F R is a function of the fuel pressure acting in the high pressure chamber 28, ie with stei ¬ lowing fuel pressure in the high pressure chamber 28 and the retroactive force F R increases . However, the increase is much steeper when the injector assembly 16 is in a partially filled fill state Z F compared to a full fill state Z F.
Dieser Zusammenhang ist in dem Diagramm in Fig. 5 dargestellt, wo die rückwirkende Kraft FR in Form einer an dem Stellaktor 18 abgreifbaren Spannung gegen die Veränderung einer von demThis relationship is shown in the diagram in Fig. 5, where the retroactive force F R in the form of a tappable to the Stellaktor 18 voltage against the change of one of the
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 Fig. 4 nicht vollständig befüllt ist. High-pressure chamber 28 acting force is plotted by the prevailing fuel pressure there. It can be seen that the increase in the tapped voltage on the Stellaktor 18 is dependent on an increase in the fuel pressure in the coupling element 24 is substantially constant. However, this relationship only applies if the injector assembly 16 is completely filled. The increase in the tapped voltage would be much steeper and run with a greater slope when the injector 16 is not completely filled as shown in FIG. 4.
Zur Überwachung, ob die Injektoranordnung 16 vollständig oder teilweise befüllt ist, ist daher eine Überwachungsvorrichtung 50 an der Injektoranordnung 16 angeordnet. Diese führt während des Befüllens der Injektoranordnung 16 mit Kraftstoff 10 ein 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 For monitoring whether the injector assembly 16 is completely or partially filled, therefore, a monitoring device 50 is arranged on the injector assembly 16. This performs a monitoring process during filling of the injector assembly 16 with fuel 10 to determine if and when the injector assembly 16 is completely filled. For this purpose, the monitoring device 50 has a detection device 52, which detects a parameter which represents the force F R which retroactively acts on the positioning actuator 18 during the filling process by the coupling element 24. In this case, as in the present embodiment, the detection device 52 can be formed by a voltage detection device 54 and a pressure detection device 56 which, on the one hand, can be used on the one Stellaktor 18 detected by the retroactive force F R voltage and on the other hand detect the present in the high-pressure chamber 28 fuel pressure. The pressure detection device 56 may alternatively be arranged in the pressure accumulator 14 instead of in the high pressure chamber 28 and there the pressure of the
Kraftstoffes 10 erfassen. Fuel 10 capture.
Der exakte Aufbau der Überwachungsvorrichtung 50 wird später beschrieben werden, zunächst soll das Überwachungsverfahren, mit dem der Füllvorgang der Inj ektoranordnung 16 überwacht wird, kurz anhand der Fig. 6 und Fig. 7 erläutert werden. The exact structure of the monitoring device 50 will be described later. First, the monitoring method by which the filling operation of the injector device 16 is monitored will be briefly explained with reference to FIGS. 6 and 7.
Fig. 6 zeigt dabei schematisch Schritte des Überwachungsverfahrens des Füllvorgangs der Injektoranordnung 16 mit Kraftstoff 10. FIG. 6 shows schematically steps of the monitoring method of the filling process of the injector arrangement 16 with fuel 10.
Dabei wird in Schritt Sl zunächst der Füllvorgang der Injek¬ toranordnung 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 kann es sich beispielsweise um einen Steigungswert eines Kennfeldes handeln, das eine an dem Stellaktor 18 abgegriffene Spannung in Abhängigkeit setzt zu einer Drucksteigerung in dem Hochdruckraum 28 des Koppelelementes 24, wie in Fig. 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, beispielsweise 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. Here, the filling process of the Injek ¬ gate array 16 is started in step Sl, first. In step S2, a parameter is then detected which represents a retroactive force F R from the coupling element 24 to the actuating actuator 18. This parameter may, for example, be a slope value of a characteristic diagram which sets a voltage tapped on the adjusting actuator 18 as a function of an increase in pressure in the high-pressure space 28 of the coupling element 24, as shown in FIG. In step S3, it is then determined by comparison with a reference parameter in which filling state Z F the injector arrangement 16 is located. It can either be completely filled or partially filled. This determination can be made by previously setting a limit value for the parameter, for example the slope of the characteristic map, and determining in step S3 whether the detected parameter, ie the ascertained slope of the characteristic map, still exceeds this limit value, or already below this limit has fallen. Exceeds the determined slope the designated limit, this means that an increase in voltage picked up on the Stellaktor 18 voltage increases more with increasing pressure increase in the high-pressure chamber 28, as in the reference map, causing a larger force F R of the coupling element 24th on the Stellaktor 18 can be closed, which means that the injector 16 can not be completely filled. However, if the value for the slope falls below the predetermined limit value, this means that the injector assembly 16 is 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. If it is determined in step S3 that the injector assembly 16 is completely filled, the monitoring process is ended in step S4. However, if it is determined in step S3 that the injector assembly 16 is only partially filled, steps S2 and S3 continue to be carried out in a loop until the injector assembly 16 is completely filled.
Anhand dieses Überwachungsverfahrens kann dann ein Befül- lungsverfahren zum Befüllen der Injektoranordnung durchgeführt werden, dessen Schritte schematisch in der Fig. 7 gezeigt sind. Bei dem Befüllungsverfahren wird zunächst in Schritt Bl 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 shown schematically in FIG. In the filling method, the filling process for filling the injector arrangement 16 with the fuel 10 is started initially in step Bl, starting from the pressure accumulator 14 via the high-pressure space 28. The filling of the injector 16 takes place via an increase in pressure of the fuel pressure in the pressure accumulator 14 by actuation of the high-pressure pump 12th
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 In step B2, it is then first determined whether the monitoring method described above should be carried out at all. For example, the monitoring method can be started when the fuel pressure of the fuel 10 in the pressure accumulator 14 is still below a predetermined pressure limit value, such as, for example, in the range from 80 bar to 120 bar. However, if the fuel pressure in the pressure accumulator 14 already exceeds this range, it can be decided that the monitoring process 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 possibility is to measure a time that the high pressure pump 12 needs to be a predetermined one
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 Überwachungs¬ verfahren nicht durchgeführt werden soll, erfolgt in einem Schritt B3a) ein weiteres unbeeinflusstes Füllen der Injek- toranordnung 16 über einen ungehinderten Druckaufbau desBuild up fuel pressure in the pressure accumulator 14, and on the basis of the time required for the high pressure pump 12, determine whether the monitoring procedure should be carried out. If it is judged in step B2 that the monitoring process ¬ not to be performed, in a step B3a) another uninfluenced filling the injectors gate array 16 via an unobstructed pressure build-up of
Kraftstoffdruckes in dem Druckspeicher 14 durch Betätigung der Hochdruckpumpe 12. Fuel pressure in the pressure accumulator 14 by actuation of the high-pressure pump 12th
Wird jedoch in Schritt B2 entschieden, dass das Überwachungs- verfahren 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 be- endet. Wird jedoch in Schritt B5 festgestellt, dass die If, however, it is decided in step B2 that the monitoring process is to be carried out, the parameter is detected in step B3b) which represents the force F R which retroactively acts on the actuating actuator 18 from the coupling element 24. Subsequently, in step B4, the detected parameter is compared with the known reference parameter and then in step B5 the filling state Z F of the injector arrangement 16 is determined. If it is determined that the injector assembly 16 is properly filled completely, in step B6, the fuel pressure in the pressure accumulator 14 via the high-pressure pump 12 is further increased unhindered and also terminates the monitoring process. However, if it is determined in step B5 that the
Inj ektoranordung 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. Inj ektoranordung 16 is only partially filled, in step B7, the pressure build-up of the fuel pressure in the pressure accumulator 14 is limited to a value that is below an opening pressure of Injektornadel 20, and the monitoring process continues to be carried out until a complete filling state Z F of the injector 16 detected has been.
Fig. 8 zeigt ein Diagramm, das Kennfelder einer an dem Stellaktor 18 abgegriffenen Spannung in Abhängigkeit von einer Druck- Steigerung 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. FIG. 8 shows a diagram representing characteristic diagrams of a voltage tapped on the adjusting actuator 18 as a function of a pressure increase of the fuel pressure in the high-pressure chamber 28 or the pressure accumulator 14. The map c) is a reference map representing the situation in a fully and properly filled injector assembly 16. As you can see, the slope of the map is low. The same applies to the characteristic field b), which reflects actually determined values of a completely filled injector arrangement 16. The map a) on the other hand reflects values of a partially filled injector arrangement 16. To see is a significant spread in the slope of the maps between a properly filled system and a not properly filled system. This significance can be determined online during the starting process of the injector arrangement 16 and, as described above, the fuel pressure is prematurely limited, so that a malfunction, ie an unintentional opening of the injector arrangement 16, can be prevented.
Fig. 9 zeigt eine schematische Detailansicht der Überwachungs- Vorrichtung 50, die das oben beschriebene Überwachungsverfahren durchführt. 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 - beispielsweise 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 beispielsweise eine Steigung des in Fig. 8 gezeigten Kennfeldes darstellt, die auf eine vollständige Füllung der Injektor- anordnung 16 schließen lässt. 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. 9 shows a schematic detail view of the monitoring device 50, which performs the monitoring method described above. In addition to the previously described detection device 52, are detected by the parameters representing the retroactive force F R of the coupling element 24 on the Stellaktor 18 - for example, a voltage at the piezoelectric actuator 22 and a fuel pressure in the high pressure chamber 28 -, the monitoring device 50 a Memory device 58, in which a corresponding parameter is stored, for example, represents a slope of the map shown in Fig. 8, which suggests a complete filling of the injector 16 arrangement. In addition, the monitoring device 50 has a comparison device 60 which compares the parameter detected by the detection device 52 with the reference parameter stored in the memory device 58. Based on this comparison, a deviation can be detected and then decided whether the injector 16 is completely or only partially filled. Depending on the result of this comparison, the monitoring device 50 can output a signal to the fuel injection system 8 via an output device 62, which prevents further fuel pressure from being built up in the pressure accumulator 14, namely precisely when the injector arrangement 16 is not yet completely filled.
Die Überwachungsvorrichtung 50 kann beispielsweise in einer elektronischen Steuereinheit der Brennkraftmaschine imple- mentiert sein. The monitoring device 50 can be implemented, for example, 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. Dabei fungiert die beschriebene Lösung als Beobachterfunktion während eines Befüllungsverfahrens und kann als Sicherheits¬ konzept verwendet werden, um im Fehlerfall den Systemdruck unterhalb des Öffnungsdruckes der Injektornadel 20 abzusenken. The advantage of the monitoring method described above lies in the online monitoring, which in an already existing Serial software can be integrated and can prevent plausibility checks with other existing control unit sizes operator error in series production. The solution described is an observer function during a filling process and can be used as a security ¬ concept to lower in case of fault the system pressure below the opening pressure of the injector needle 20th

Claims

Patentansprüche claims
1. 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 Inj ektornadel (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: 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 Stellaktor (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:
Starten des Füllvorgangs (Sl) 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;  Starting the filling process (Sl) 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;
Erfassen eines eine während des Füllvorgangs von dem Koppelelement (24) auf den Stellaktor (18) rückwirkende Kraft (FR) repräsentierenden Parameters ( S2 ) ; Detecting a parameter (S2) representing a force (F R ) retroacting during the filling process from the coupling element (24) on the setting actuator (18);
Vergleichen des erfassten Parameters (S3) mit einem bekannten Referenz-Parameter.  Compare the detected parameter (S3) with a known reference parameter.
2. Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, 2. Monitoring method according to claim 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. 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.
3. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellaktor (18) ein Piezoaktor (22) bereitgestellt wird und dass eine an dem Piezoaktor (22) durch die von dem Koppelelement (24) auf den Piezoaktor (22) rückwirkende Kraft (FR) resultierende Spannung erfasst wird. 3. Monitoring method according to one of claims 1 or 2, characterized in that as Stellaktor (18) a piezoelectric actuator (22) is provided and that on the piezoelectric actuator (22) is detected by the from the coupling element (24) on the piezoelectric actuator (22) retroactive force (F R ) resulting voltage.
4. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Hochdruckraum (28) vorliegender Kraftstoffdruck ermittelt wird, insbesondere durch Messung eines in einem mit der Inj ektoranordnung (16) hydraulisch verbundenen Druckspeicher (14) vorliegenden Kraftstoffdruckes . 4. Monitoring method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the high-pressure chamber (28) present fuel pressure is determined, in particular by measuring a in a ektoranordnung with the Inj (16) hydraulically connected pressure accumulator (14) present fuel pressure.
5. Überwachungsverfahren nach Anspruch 3 und 4, 5. monitoring method according to claim 3 and 4,
dadurch gekennzeichnet, dass 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 Pa- rameter eine Steigung des Kennfeldes ermittelt wird. characterized in that a characteristic field is determined which sets the voltage detected at the piezoactuator (22) as a function of the fuel pressure present in the high pressure space (28), wherein the parameter representing the retroactive force (F R ) is a slope of the characteristic field is determined.
6. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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. 6. Monitoring method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the monitoring method for monitoring the filling of the injector assembly (16) is selectively carried out during the filling operation, and in particular depending on a in a with the injector assembly (16) hydraulically connected pressure accumulator ( 14) below a predetermined pressure limit present fuel pressure and / or depending on a maximum period of time to build a desired fuel pressure in the pressure accumulator (14) is performed.
7. Befüllungsverfahren zum Befüllen einer Injektoranordnung (16), aufweisend die Schritte: 7. filling method for filling an injector assembly (16), comprising the steps:
- Bereitstellen einer Injektoranordnung (16) mit einer - Providing an injector (16) with a
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; Injector needle (20) and a Stellaktor (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;
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,  Filling the injector arrangement (16) with a fuel (10), wherein the filling of the coupling space (26) from the high-pressure chamber (28) takes place by a pressure buildup in the high-pressure space (28),
Durchführen des Überwachungsverfahrens zur Überwachung des Füllvorgangs nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei festgestellt wird, ob ein unvollständiger Füllzustand (ZF) der Injektoranordnung (16) vorliegt; Performing the monitoring method for monitoring the filling process according to one of claims 1 to 6, wherein it is determined whether an incomplete filling state (Z F ) of the injector assembly (16) is present;
Reduzieren des Druckaufbaus in dem Hochruckraum (28), solange in dem Überwachungsverfahren zur Überwachung des Füllvorgangs ein unvollständiger Füllzustand (ZF) der Injektoranordnung (16) festgestellt wird. Reducing the pressure buildup in the high pressure space (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.
8. Überwachungsvorrichtung (50) zur Überwachung eines 8. Monitoring device (50) for monitoring a
Füllvorgangs einer Injektoranordnung (16) mit einem Kraftstoff (10), insbesondere ausgebildet zum Durchführen des Überwa¬ chungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Injektoranordnung (16) zum Einspritzen von Kraftstoff (10) in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, und eine Inj ektornadel (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) repräsentierendenFilling an injector (16) with a fuel (10), designed in particular for performing the surveil ¬ monitoring method according to one of claims 1 to 6, wherein the injector (16) for injecting fuel (10) is formed in a combustion chamber of an internal combustion engine, and an injection needle (20) and a Stellaktor (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, wherein the filling process of the coupling space (26 ) is carried out from the high-pressure chamber (28), wherein the monitoring device (50) comprises: a detection device (52) for detecting a signal from the coupling element (24) during the filling process ) on the Stellaktor (18) retroactive force (F R ) representing
Parameters ; eine Speichereinrichtung (28) zum Speichern eines bekannten Referenz-Parameters ; Parameters; a memory means (28) for storing a known reference parameter;
eine Vergleichseinrichtung (60) zum Vergleichen des er- fassten Parameters mit dem Referenz-Parameter.  a comparator (60) for comparing the detected parameter with the reference parameter.
9. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, 9. Monitoring device according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet , dass die Erfassungseinrichtung (52) eine Spannungserfassungseinrichtung (54) zum Erfassung einer durch die von dem Koppelelement (24) auf den Stellaktor (18) rück- wirkende Kraft (FR) resultierenden Spannung und eine Druckerfassungseinrichtung (52) zum Erfassen eines in dem Hochdruckraum (28) vorliegenden Druckes aufweist. characterized in that the detection device (52) comprises voltage detection means (54) for detecting a voltage resulting from the force (F R ) acting on the actuator actuator (18) from the coupling element (24) and a pressure detection means (52) for detecting a in the high-pressure chamber (28) present pressure.
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