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DE102007002028A1 - Regulating method for injected fuel amount at injection nozzle of fuel injecting unit for internal-combustion engine, involves comparing function values of correction function with function values of target injected amount function - Google Patents

Regulating method for injected fuel amount at injection nozzle of fuel injecting unit for internal-combustion engine, involves comparing function values of correction function with function values of target injected amount function Download PDF

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DE102007002028A1
DE102007002028A1 DE102007002028A DE102007002028A DE102007002028A1 DE 102007002028 A1 DE102007002028 A1 DE 102007002028A1 DE 102007002028 A DE102007002028 A DE 102007002028A DE 102007002028 A DE102007002028 A DE 102007002028A DE 102007002028 A1 DE102007002028 A1 DE 102007002028A1
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function
correction function
exhaust gas
injection quantity
values
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Withdrawn
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DE102007002028A
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German (de)
Inventor
Hermann Dr. Breitbach
Michael Marbach
Gregor Dr. Ing. Renner
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Abstract

The method involves comparing function values of the correction function with function values of a target injected amount function to correct the injected amount. The linear correction function is defined by two points, where the former point of the linear correction function is characterized by a pre-defined transition of a ballistic nozzle needle movement to a non-ballistic stroke limiting stop. The exhaust gas temperature is measured for the determination of the later point.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Einspritzmenge an einer Einspritzdüse einer Krafteinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a method for controlling a Injection amount at an injection nozzle of a force injection device according to the generic term of claim 1.

Aus der DE 39 14 264 C1 ist ein Verfahren zum Regeln der Einspritzmenge an einer aus Pumpe und Düse bestehenden magnetventilgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung für luftverdichtende, selbstzündende und mehrzylindrige Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem von Sensoren ermittelte Werte von Drehzahl, Last und Abgastemperatur gewonnen und in einem elektronischen Steuergerät zu Ausgangssignalen für die Ansteuerung eines mit der Einspritzdüse in Wirkverbindung stehenden Magnetventils verarbeitet werden. Dabei wird die Abgastemperatur jedes Zylinders der Brennkraftmaschine gemessen, der jeweilige Ist-Wert dieser Abgastemperatur mit dem in einem Kennfeldspeicher abgelegten Sollwert der vorab ermittelten Abgastemperatur verglichen und bei Abweichung die Einspritzmenge durch Änderung der Ansteuerzeit des Magnetventils auf den Sollwert nachgeregelt. Hierdurch kann die Einspritzmenge jedes einzelnen Zylinders während des Betriebs der Brennkraftmaschine geändert und somit Mengenstreuungen von Zylinder zu Zylinder ausgeregelt werden.From the DE 39 14 264 C1 is a method for controlling the injection quantity at a consisting of pump and nozzle solenoid valve controlled fuel injector for air-compressing, auto-ignition and multi-cylinder internal combustion engines, obtained in the sensor determined values of speed, load and exhaust gas temperature and in an electronic control unit to output signals for driving a with the injection nozzle are operatively connected to the solenoid valve. In this case, the exhaust gas temperature of each cylinder of the internal combustion engine is measured, the respective actual value of this exhaust gas temperature compared with the stored in a map memory setpoint of the previously determined exhaust gas temperature and readjusted in deviation, the injection quantity by changing the driving time of the solenoid valve to the desired value. As a result, the injection quantity of each individual cylinder can be changed during operation of the internal combustion engine and thus quantity variations from cylinder to cylinder can be compensated.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, dass sich eine Einspritzmenge an einer Einspritzdüse besonders genau einstellen lässt und darüber hinaus ein Verkokungsgrad an den Einspritzdüsen leicht zu ermitteln ist.The Invention busy with the problem of developing a generic method to that effect, that an injection quantity at an injection nozzle is particularly can be set exactly and above In addition, a degree of coking at the injectors is easy to determine.

Gelöst wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1.Is solved This problem is solved by the subject matter of independent claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem nicht ballistischen Bereich einer Kraftstoffeinspritzung eine Korrekturfunktion zu ermitteln, welche linear verläuft und dadurch eine Interpolation von Zwischenwerten problemlos ermöglicht. Die lineare Korrekturfunktion wird dabei zur Regelung der Einspritzmenge an der zumindest einen Einspritzdüse im nicht ballistischen Bereich verwendet, wobei die Korrekturfunktion aus einer durch zwei Punkte gelegten Gerade gebildet wird. Ein erster Punkt der linearen Korrekturfunktion ist dabei durch einen vordefinierten Übergang einer ballistischen Düsennadelbewegung in einen nicht ballistischen Hubanschlag charakterisiert, während für die Bestimmung des zweiten Punktes eine Messung der Abgastemperatur herangezogen wird. Über die gemessene Abgastemperatur kann unter Zuhilfenahme einer Soll-Einspritzmengenfunktion, welche mit der Abgastemperaturfunktion korreliert, eine Abweichung einer Ist-Einspritzmenge von einer Soll-Einspritzmenge ermittelt werden. Zur Korrektur der Einspritzmenge muss demnach um den hieraus ermittelten Differenzwert nachgesteuert werden. Den einzelnen Funktionswerten der Soll-Einspritzmengenfunktion sind dabei zugehörige Abgastemperaturwerte zugeordnet, was gleichfalls auch für die Korrekturfunktion gilt. Aus den Differenzen zwischen Soll-Abgastemperaturen und Ist-Abgastemperaturen lassen sich somit einfach die zugehörigen Differenzeinspritzmengen ermitteln und dadurch die Einspritzmenge an sich regeln.The Invention is based on the general idea, in a non-ballistic Range of fuel injection to determine a correction function, which is linear and thereby interpolation of intermediate values easily possible. The Linear correction function is used to control the injection quantity on the at least one injection nozzle in the non-ballistic area used, with the correction function from one by two points formed straight line. A first point of the linear correction function is by a predefined transition of a ballistic Nozzle needle movement characterized in a non-ballistic stroke stop, while for the determination the second point a measurement of the exhaust gas temperature used becomes. about the measured exhaust gas temperature can be determined with the aid of a nominal injection quantity function, which correlates with the exhaust gas temperature function, a deviation an actual injection quantity of a desired injection quantity determined become. To correct the injection quantity must therefore be the result nachgesteuert be determined difference value. The individual function values The desired injection quantity function are associated exhaust gas temperature values which also applies to the correction function. From the differences between target exhaust gas temperatures and actual exhaust gas temperatures Thus, the associated differential injection quantities can be easily adjusted determine and thereby regulate the injection quantity itself.

Da sich im nicht ballistischen Bereich, also bei vollständig geöffneter Einspritzdüse, eine lineare Funktion der Einspritzmenge in Abhängigkeit der Ansteuerzeit ergibt, und die Einspritzmenge proportional abhängig von einem Querschnitt der Einspritzdüse ist, kann über die gemessene Differenz zwischen Soll-Einspritzmenge und Ist-Einspritzmenge bei einer definierten Abgastemperatur auf einen Verkokungsgrad der Einspritzdüse geschlossen werden, da mit zunehmender Verkokung ein Querschnitt der Einspritzdüse verkleinert wird und weniger Kraftstoff durch die Einspritzdüse befördert werden kann. Da der Querschnitt der Einspritzdüse der einzige variable Wert in dieser Gleichung ist, kann aus der verringerten Einspritzmenge direkt auf eine Veränderung des Querschnitts der Einspritzdüse geschlossen werden und damit indirekt auf einen Verkokungsgrad derselben.There in the non-ballistic area, ie fully open injector, gives a linear function of the injection quantity as a function of the activation time, and the injection quantity proportionally depending on a cross section the injector is, can over the measured difference between the target injection quantity and the actual injection quantity at a defined exhaust gas temperature to a degree of coking the injection be closed because with increasing coking a cross section the injector is reduced and less fuel is transported through the injector can. Because the cross section of the injector is the only variable value in this equation, can from the reduced injection quantity directly on a change of Cross section of the injection nozzle be closed and thus indirectly to a degree of coking the same.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawing and the associated Description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One preferred embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described in the following Description closer explained.

Die einzige 1 zeigt ein Schaubild mit unterschiedlichen Verläufen einer Einspritzmenge in Abhängigkeit einer Ansteuerdauer.The only 1 shows a graph with different gradients of an injection amount in response to a drive time.

Entsprechend 1 sind insgesamt drei Verläufe 1, 2 und 3 gezeigt, wobei der Verlauf 1 bei einem Regeldruck von 2000 bar entsteht, während der Verlauf 2 bei 800 bar und der Verlauf 3 bei 250 bar Einspritzdruck auftreten. Auf der Ordinate ist dabei die Einspritzmenge in Kubikmillimeter abgetragen, während auf der Abszisse eine Ansteuerdauer in Millisekunden dargestellt ist. In einem nichtballistischen Bereich der Verläufe 1, 2 und 3, also beispielsweise ab einer Ansteuerdauer von ≥ 0,5 ms ergibt sich ein im wesentlichen linearer Verlauf der unterschiedlichen Kurven 1, 2 und 3, welche im wesentlichen gemäß dem Zusammenhang m . = p·C·Abeschrieben werden können.Corresponding 1 are a total of three courses 1 . 2 and 3 shown, the course 1 at a control pressure of 2000 bar arises during the course 2 at 800 bar and the course 3 occur at 250 bar injection pressure. On the ordinate, the injection quantity in cubic millimeters is removed, while on the abscissa a driving time in milliseconds. In a non-ballistic area of the courses 1 . 2 and 3 So, for example, from a drive time of ≥ 0.5 ms results in a substantially linear course of the different curves 1 . 2 and 3 which essentially according to the context m. = p · C · A can be described.

Im nichtballistischen Bereich ist somit die Einspritzmenge proportional abhängig von einem Querschnitt A einer nicht gezeigten Einspritzdüse, wobei sich die Querschnittsfläche A der Einspritzdüse aufgrund von sog. Verkokungsprozessen im Laufe der Zeit verringern kann und dadurch die Einspritzmenge bei ansonsten gleichen Bedingungen abnimmt. Zu erwähnen ist noch, dass die Verläufe 1, 2 und 3 hinsichtlich ihrer Verläufe mit einer Abgastemperatur korrelieren, so dass jeder Abgastemperatur eine bestimmte Einspritzmenge direkt zuordenbar ist. Erfindungsgemäß ist nun zumindest ein Sensor vorgesehen, welcher eine Abgastemperatur ermittelt und an ein nicht gezeigtes elektronisches Steuergerät überträgt, in welchem das gewonnene Sensorsignal in zumindest ein Ausgangssignal für die Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verarbeitet wird.In the non-ballistic area, the injection quantity is thus proportionally dependent on a cross section A of an injection nozzle, not shown, whereby the cross-sectional area A of the injection nozzle may decrease over time due to so-called coking processes, thereby decreasing the injection quantity under otherwise identical conditions. It should also be mentioned that the gradients 1 . 2 and 3 in terms of their courses with an exhaust gas temperature correlate, so that each exhaust gas temperature a specific injection quantity is directly attributable. According to the invention, at least one sensor is now provided, which determines an exhaust gas temperature and transmits it to an electronic control unit, not shown, in which the obtained sensor signal is processed into at least one output signal for controlling the fuel injection device.

Zur Regelung der Einspritzmenge an der Einspritzdüse wird dabei eine lineare Korrekturfunktion 4 verwendet, wobei zur Korrektur der Einspritzmenge die Funktionswerte der Korrekturfunktion mit den Funktionswerten einer Soll-Einspritzmengenfunktion verglichen werden. Die Korrekturfunktion 4 wird dabei durch zumindest zwei Punkte 5 und 6 gebildet, wobei der erste Punkt 5 der linearen Korrekturfunktion 4 durch einen vordefinierten Übergang einer ballistischen Düsennadelbewegung in einen nicht ballistischen Hubanschlag charakterisiert ist, während für die Bestimmung des zweiten Punktes 6 eine Messung der Abgastemperatur herangezogen wird. Da die Abgastemperatur mit einer jeweils zugehörigen Einspritzmenge korreliert, kann mit der Korrekturfunktion 4 auch eine Ist-Einspritzmenge bestimmt werden.To control the injection quantity at the injection nozzle is thereby a linear correction function 4 used to correct the injection quantity, the function values of the correction function with the function values of a target injection quantity function are compared. The correction function 4 is doing by at least two points 5 and 6 formed, with the first point 5 the linear correction function 4 is characterized by a predefined transition of a ballistic nozzle needle movement in a non-ballistic stroke stop, while for the determination of the second point 6 a measurement of the exhaust gas temperature is used. Since the exhaust gas temperature correlates with an associated injection quantity, the correction function can be used 4 also an actual injection quantity can be determined.

Ist diese Ist-Einspritzmenge kleiner als die Soll-Einspritzmenge, so kann dies aufgrund des linearen Zusammenhangs gemäß oben dargestellter Gleichung bei im übrigen unveränderten Parametern lediglich an einer Querschnittsverringerung liegen. Eine derartige Querschnittsverringerung kann beispielsweise aufgrund einer Verkokung eines Spritzlochs der Einspritzdüse vorliegen, wobei bei zunehmender Verkokung der Spritzlochdurchmesser stetig abnimmt.is this actual injection quantity is smaller than the desired injection quantity, this may be due to of the linear relationship according to the equation shown above by the way unchanged Parameters are only at a cross-sectional reduction. A such reduction in cross-section can, for example due to a coking of a spray hole of the injection nozzle are present, with increasing Coking the spray hole diameter steadily decreases.

Generell ist der erste Punkt 5 der linearen Korrekturfunktion 4 für ein jeweiliges Injektordesign fest definiert. Der Punkt 6 hingegen bzw. die Mengenänderung in diesem Punkt wird erfindungsgemäß durch eine Messung der Abgastemperatur in diesem Punkt messtechnisch über einen Temperatursensor, insbesondere einen T3-Sensor bestimmt. Die zwischen den beiden Punkten 5 und 6 aufgespannte Gerade erlaubt somit eine Einspritzmengenkorrektur an beliebigen Zwischenstellen, wobei die Korrekturfunktion 4 für unterschiedliche Raildrücke durch entsprechende Abgastemperaturmessungen entlang einer Volllastkennlinie durchgeführt werden kann. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass für die Bestimmung des zweiten Punktes 6 der Korrekturfunktion 4 eine Messung der Abgastemperatur unter Volllast herangezogen wird. Ebenfalls vorstellbar ist, dass das Ermitteln der Korrekturfunktion 4 im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine oder in einem separaten Lernmodus erfolgt.Generally, the first point 5 the linear correction function 4 firmly defined for a respective injector design. The point 6 on the other hand or the change in quantity at this point is inventively determined by measuring the exhaust gas temperature at this point metrologically via a temperature sensor, in particular a T3 sensor. The between the two points 5 and 6 spanned straight line thus allows an injection quantity correction at any intermediate points, the correction function 4 for different rail pressures can be performed by appropriate exhaust gas temperature measurements along a full load characteristic. In this case, it may be provided in particular that for the determination of the second point 6 the correction function 4 a measurement of the exhaust gas temperature under full load is used. It is also conceivable that determining the correction function 4 in normal operation of the internal combustion engine or in a separate learning mode.

Generell können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl eine Haupteinspritzmenge als auch eine Voreinspritz- oder eine Nacheinspritzmenge bzw. beliebige Kombinationen geregelt werden. Darüber hinaus können zwischen den beiden Punkten 5 und 6 weitere Stützpunkte 7 vorgesehen sein, durch welche die Korrekturfunktion 4 noch genauer dargestellt werden kann.In general, with the method according to the invention both a main injection quantity and a pilot injection quantity or a post-injection quantity or any desired combinations can be regulated. In addition, between the two points 5 and 6 further bases 7 be provided by which the correction function 4 can be shown in more detail.

Die Ermittlung der Verringerung des Querschnitts A der Einspritzdüse bzw. die Ermittlung der aufgrund des verringerten Querschnitts A erhöhten Einspritzmenge erfolgt dabei wie folgt:
Zunächst wird eine Korrekturfunktion 4 aufgestellt, welche im Wesentlichen linear verläuft und welche zwischen zwei Punkten 5 und 6 aufgespannt ist. Der Punkt 5 ist dabei der Übergang zwischen dem ballistischen und dem nichtballistischen Bereich, während der Punkt 6 mittels eines Temperatursensors ermittelt wird, der eine Abgastemperatur der Brennkraftmaschine misst. Der gemäß 1 schraffierte Bereich im Verlauf 1 zeigt dabei beispielsweise die Abnahme einer Einspritzmenge ΔE, welche bei ansonsten gleichen Parametern ausschließlich auf einer Verringerung des Querschnitts A der Einspritzdüse basiert. Eine ursprüngliche Einspritzmenge bei vollständig geöffnetem Einspritzdüsenquerschnitt beträgt dabei einer Ansteuerdauer von 1 ms etwa 66 mm3. Aufgrund der Verringerung des Querschnitts A der Einspritzdüse verringert sich die Einspritzmenge um ΔE ~ 2,5, so dass bei gleicher Ansteuerdauer aufgrund des verringerten Einspritzdüsenquerschnittes A lediglich eine Einspritzmenge von 63,5 mm3 eingespritzt wird. Um bei gleich bleibendem Einspritzdruck und bei verringertem Querschnitt A der Einspritzdüse die gleiche Einspritzmenge einspritzen zu können, muss gemäß 1 die Ansteuerdauer demnach um 0,05 ms verlängert werden. Diese verlängerte Ansteuerdauer wird dabei von dem Steuergerät berechnet und in ein entsprechendes Steuersignal umgesetzt.The determination of the reduction of the cross section A of the injection nozzle or the determination of the increased due to the reduced cross section A injection quantity is carried out as follows:
First, a correction function 4 placed, which runs substantially linear and which between two points 5 and 6 is stretched. The point 5 is the transition between the ballistic and the non-ballistic area, while the point 6 is determined by means of a temperature sensor which measures an exhaust gas temperature of the internal combustion engine. The according to 1 hatched area in the course 1 shows, for example, the decrease of an injection amount .DELTA.E, which is based solely on a reduction of the cross section A of the injection nozzle with otherwise the same parameters. An initial injection quantity with the injector cross section fully open is approximately 66 mm 3 for a control period of 1 ms. Due to the reduction in the cross-section A of the injection nozzle, the injection quantity is reduced by ΔE ~ 2.5, so that with the same drive duration due to the reduced injector cross-section A only an injection quantity of 63.5 mm 3 is injected. To be able to inject the same injection quantity at the same injection pressure and reduced cross-section A of the injector, according to 1 the activation time should therefore be extended by 0.05 ms. This extended activation time is calculated by the control unit and converted into a corresponding control signal puts.

Insbesondere kann mit der Kennzahl ΔE auch ein Verkokungsgrad der Einspritzdüse ermittelt werden, welcher sich in der Querschnittsverringerung der Einspritzdüse ausdrückt.Especially can with the measure ΔE too a degree of coking of the injection nozzle can be determined, which Expresses itself in the reduction in cross-section of the injector.

Claims (4)

Verfahren zur Regelung einer Einspritzmenge an einer Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei dem zumindest eine von einem Sensor ermittelte Abgastemperatur gewonnen und in einem elektronischen Steuergerät zu zumindest einem Ausgangssignal für die Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Regelung der Einspritzmenge an der Einspritzdüse in einem nicht ballistischen Bereich eine lineare Korrekturfunktion (4) verwendet wird, – wobei zur Korrektur der Einspritzmenge Funktionswerte der Korrekturfunktion (4) mit Funktionswerten einer Soll-Einspritzmengenfunktion verglichen werden, – wobei die lineare Korrekturfunktion (4) durch zumindest zwei Punkte (5, 6) definiert wird, – wobei der erste Punkt (5) der linearen Korrekturfunktion (4) durch einen vordefinierten Übergang einer ballistischen Düsennadelbewegung in einen nicht ballistischen Hubanschlag charakterisiert ist, während für die Bestimmung des zweiten Punkts (6) eine Messung der Abgastemperatur herangezogen wird.Method for controlling an injection quantity at an injection nozzle of a fuel injection device for an internal combustion engine, wherein at least one exhaust gas temperature determined by a sensor is obtained and processed in an electronic control unit to at least one output signal for the control of the fuel injection device, characterized in that - to control the injection quantity at the injection nozzle in a non-ballistic area a linear correction function ( 4 ) is used, - where correction values of the correction function ( 4 ) are compared with function values of a desired injection quantity function, - wherein the linear correction function ( 4 ) by at least two points ( 5 . 6 ), where the first point ( 5 ) of the linear correction function ( 4 ) is characterized by a predefined transition of a ballistic nozzle needle movement into a non-ballistic stroke stop, while for the determination of the second point (FIG. 6 ) a measurement of the exhaust gas temperature is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des zweiten Punkts (6) der Korrekturfunktion (4) eine Messung der Abgastemperatur unter Volllast herangezogen wird.Method according to claim 1, characterized in that for the determination of the second point ( 6 ) of the correction function ( 4 ) a measurement of the exhaust gas temperature under full load is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Korrekturfunktion (4) für unterschiedliche Raildrücke ermittelt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the linear correction function ( 4 ) is determined for different rail pressures. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Korrekturfunktion (4) im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine oder in einem separaten Lernmodus erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the determination of the correction function ( 4 ) takes place during normal operation of the internal combustion engine or in a separate learning mode.
DE102007002028A 2007-01-13 2007-01-13 Regulating method for injected fuel amount at injection nozzle of fuel injecting unit for internal-combustion engine, involves comparing function values of correction function with function values of target injected amount function Withdrawn DE102007002028A1 (en)

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