DE10061849A1

DE10061849A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betätigungsströmungsmittels

Info

Publication number: DE10061849A1
Application number: DE10061849A
Authority: DE
Inventors: Darwin R Carrell; Larry E Kendrick; Gregory J Speckhart; Michael S Lukich
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2001-09-20
Also published as: GB0030582D0; US6508107B2; US6415652B1; GB2360848A; GB2360848B; US20020083758A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, um den Ölgrad eines Betätigungsströmungsmittels in einem Brennstoffsystem zu bestimmen. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine Betätigungsströmungsmitteltemperatur, eine Pumpendrehzahl und einen Spitzendruck oder ein Zeitereignis des Betätigungsströmungsmittels zu bestimmen, und darauf ansprechend den Ölgrad des Betätigungsströmungsmittels zu bestimmen.

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Brenn stoffsystem und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ölgüte bzw. eines Ölgra des eines Betätigungsströmungsmittels, das innerhalb ei nes Brennstoffsystems angeordnet ist.

Technischer Hintergrund

Bei einem Brennstoffsystem mit hydraulisch betätigten elektronisch gesteuerten Einspritzeinheiten (HEUI) fließt Hochdruckhydraulikbetätigungsströmungsmittel in eine Kam mer, die innerhalb der Einspritzvorrichtung gelegen ist, und drückt einen Stößel nach unten, der Brennstoff aus einem Stößelhohlraum herausdrückt, und aus der Einspritz vorrichtung durch eine Düse. Ein Elektromagnet, der in nerhalb der Einspritzvorrichtung gelegen ist, steuert, wann das Hochdruckbetätigungsströmungsmittel dem Stößel ausgesetzt wird, und zwar durch Bewegung eines Sitzven tils. Die eingespritzte Brennstoffmenge wird gesteuert durch Einstellung der Dauer, für die der Elektromagnet an ist.

Motorschmieröle können als die Hydraulikströmungsmittel verwendet werden. Es gibt unterschiedliche Arten von Mo torschmierölen mit einer Vielzahl von Güten bzw. Graden oder Viskositäten. Die Grade bzw. Viskositäten reichen von höheren Graden bzw. Klassen, wie beispielsweise ein Motoröl 15 W 40 bis zu niedrigeren Graden bzw. Viskositä ten, wie beispielsweise einem Motoröl 0 W 20. Je höher die Güte bzw. der Grad ist, desto viskoser ist das Öl.

Die Viskosität des Betätigungsströmungsmittels beeinflußt sowohl die Menge des Brennstoffes, der von der Einspritz vorrichtung geliefert wird, als auch wann der Lieferpro zeß beginnt. Beispielsweise werden zwei ähnliche Motoren, die jeweils einen anderen Motorölgrad bzw. eine andere Motorölviskosität verwenden, die jedoch in der gleichen Temperatur arbeiten, unterschiedliche Hydraulikströmungs mittelviskositäten haben. Beispielsweise ist bei einem ersten Motor, der das Motoröl mit höherem Grad als das Betätigungsströmungsmittel verwendet, dieses dicker (viskoser) als bei einem zweiten Motor, der Motoröl mit niedrigerem Grad für das Betätigungsströmungsmittel ver wendet. Bei dem ersten Motor fließt daher das Strömungs mittel mit langsamerer Rate in die Kammer, um gegen den Stößel zu drücken, wenn ein elektrisches Signal zu einem Elektromagneten geliefert wird, das den Elektromagneten anweist, Betätigungsströmungsmittel zur Einspritzvorrich tung zu liefern, als dies bei dem zweiten Motor auftreten würde. Bei dem Betätigungsströmungsmittel, das sich mit einer langsameren Rate bewegt, ergibt es eine größere Verzögerung, bevor die Einspritzvorrichtung beginnt, Brennstoff zu liefern. Weiterhin hängt die Rate, mit der Brennstoff geliefert wird, vom Druck auf den Stößel ab. Wenn Brennstoff geliefert wird, wird der Druck auf den Stößel abfallen, außer wenn zusätzliches Öl geliefert wird. Der erste Motor verwendet ein viskoseres Öl, und somit wird das Öl langsamer fließen, als dies der Fall beim zweiten Motor ist. Dies hat einen geringeren Betäti gungsdruck und somit eine niedrigere Brennstofflieferrate für den ersten Motor zur Folge. Daher wird bei dem ersten Motor, der das höher viskose Motoröl verwendet, und zwar im Vergleich zum zweiten Motor, der das niedriger viskose Motoröl verwendet, weniger Brennstoff zu den Einspritz vorrichtungen geliefert, und der Brennstoff wird später im Kurbel- bzw. Verarbeitungszyklus geliefert. Unter die sen Umständen wird die Gesamtmotorleistung nachteilig be einflußt, außer wenn der verwendete Ölgrad bzw. die ver wendete Ölviskosität bestimmt wird, was eine unvollstän dige Verbrennung, geringe Leistung, weißen Qualm usw. zur Folge hat.

Die Viskosität des Betätigungsströmungsmittels ist eine Funktion der Ölgüte, der Menge des Betätigungsströmungs mittels, das zerschert wird, wenn das Strömungsmittel durch die Hydraulikschaltung fließt, und der Temperatur des Betätigungsströmungsmittels. Bei einem arbeitenden Motor ist weder die Ölgüte noch die Temperatur festge legt. Beispielsweise kann ein Motoröl mit höherer Güte bzw. höherem Grad oder ein Motoröl mit geringerem Grad verwendet werden. Wenn das Brennstoffsystem auch über ei nen großen Bereich von Temperaturen arbeitet, beispiels weise von minus 50 Grad Fahrenheit bis 250 Grad Fahren heit, hat das Betätigungsströmungsmittel bei kälteren Temperaturen mehr Viskosität.

Die Verringerung der Brennstofflieferung und die Brenn stofflieferungsverzögerung nehmen zu, wenn die Viskosität des Betätigungsströmungsmittels steigt. Wenn die unter schiedlichen Arten von Ölgraden nicht berücksichtigt wer den, kann die Brennstofflieferung und die Zeitsteuerung unkorrekt sein, was es schwierig macht, den Motor zu starten und laufen zu lassen, insbesondere bei hohen Vis kositäten, die bei kalten Temperaturen anzutreffen sind. Wenn die Brennstofflieferung zu klein ist, kann der Motor nicht starten oder zu wenig Leistung bringen. Wenn die Brennstofflieferung zu groß ist, können die strukturellen Möglichkeiten des Motors überschritten werden, oder es kann übermäßig Rauch erzeugt werden. Eine Fehlzündung kann aufgrund der Brennstofflieferung bei nicht korrekten (späten) Zündzeitpunkten auftreten.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betäti gungsströmungsmittels offenbart, das innerhalb eines Brennstoffsystems gelegen ist. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine Temperatur des Betätigungsströmungs mittels zu bestimmen, eine Pumpengeschwindigkeit bzw. Pumpendrehzahl, ein Zeitsteuerereignis, das mit einem Spitzendruck des Betätigungsströmungsmittels assoziiert ist, und die darauf ansprechende Bestimmung eines Ölgra des Betätigungsströmungsmittels.

Gemäß noch eines weiteren Aspektes der vorliegenden Er findung wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betätigungsströmungsmittels offenbart, das inner halb eines Brennstoffsystems gelegen ist. Das Brennstoff system weist eine Pumpe mit variabler Verdrängung mit ei ner Position mit maximaler und mit minimaler Verdrängung auf. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine Tempera tur des Betätigungsströmungsmittels zu bestimmen, eine Pumpendrehzahl, einen Spitzendruck, eine Anstiegszeit des Spitzendruckes ansprechend darauf, daß sich die Pumpe von einer Position mit maximaler Verdrängung zu einer Positi on mit minimaler Verdrängung bewegt, und das darauf an sprechende Bestimmen eines Ölgrades des Betätigungsströ mungsmittels.

Gemäß noch eines weiteren Aspektes der vorliegenden Er findung wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betätigungsströmungsmittels bestimmt, das innerhalb eines Brennstoffsystems gelegen ist. Das Brennstoffsystem weist eine Leckzumeßöffnung auf. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine Temperatur des Betätigungsströmungs mittels zu bestimmen, eine Pumpengeschwindigkeit bzw. Pumpendrehzahl, einen Spitzendruck, eine Abklingzeit des Spitzendruckes als eine Funktion des Spitzendruckes und der Leckzumeßöffnung, und die darauf ansprechende Bestim mung eines Ölgrades des Betätigungsströmungsmittels.

Gemäß noch eines weiteren Aspektes der vorliegenden Er findung wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betätigungsströmungsmittels offenbart, das inner halb eines Brennstoffsystems gelegen ist. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine Temperatur des Betätigungs strömungsmittels zu bestimmen, eine Pumpendrehzahl, einen maximalen Spitzendruck des Betätigungsströmungsmittels und die darauf ansprechende Bestimmung eines Ölgrades des Betätigungsströmungsmittels.

Gemäß noch eines weiteren Aspektes der vorliegenden Er findung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Visko sitätsbereiches eines Betätigungsströmungsmittels offen bart, das innerhalb eines Brennstoffsystems angeordnet ist. Die Vorrichtung weist einen Drucksensor auf, der ge eignet ist, um einen Druck des Betätigungsströmungsmit tels abzufühlen, einen Temperatursensor, der geeignet ist, um die Temperatur des Betätigungsströmungsmittels abzufühlen, und eine Steuervorrichtung, die geeignet ist, um einen Ölgrad des Betätigungsströmungsmittels anspre chend auf den Druck und die Temperatur zu bestimmen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm auf hohem Niveau von einem Ausführungsbeispiel eines Brennstoffsystems;

Fig. 2 ist eine beispielhafte Kurvendarstellung eines Spitzendruckes des Betätigungsströmungsmittels;

Fig. 3 ist eine Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betätigungs strömungsmittels; und

Fig. 4 ist eine Darstellung eines zusätzlichen Ausfüh rungsbeispieles des Verfahrens zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betätigungsströmungsmit tels, das einen Spitzendruckwert verwendet.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung und ein Verfahren vor, um einen Viskositätsbereich eines Betäti gungsströmungsmittels zu bestimmen. Fig. 1 ist eine Dar stellung eines Ausführungsbeispiels eines Brennstoffsy stems 102 eines Motors. Das Brennstoffsystem 102 weist mindestens eine hydraulisch betätigte, elektronisch ge steuerte Einspritzvorrichtung (HEUI) 104 auf, und zwar für jede (nicht gezeigte) Brennkammer oder jeden Zylinder des Brennstoffsystems 102. Das Brennstoffsystem 102 weist auch eine Schaltung 122 auf, um Betätigungsströmungsmit tel zu jeder Einspritzvorrichtung 104 zu liefern. In ei nem Ausführungsbeispiel weist die Schaltung 122 eine Pum pe 106 auf, die von einem Verbrennungsmotor 108 angetrie ben wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Pum pe 106 eine Pumpe mit variabler Verdrängung mit einer Po sition mit maximaler Verdrängung und einer Position mit minimaler Verdrängung. Alternativ kann eine Pumpe mit fe ster Verdrängung verwendet werden, ohne vom Ausführungs beispiel der Erfindung abzuweichen. Der Ausgang der Pumpe 106 ist mit jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 104 und auch mit einem Strömungsmittelsumpf (oder Tank) 110 ver bunden. Der Strömungsmittelsumpf 110 ist auch durch eine Rückleitung zurück zur Pumpe 106 angeschlossen. Jede Ein spritzvorrichtung 104 ist auch mit dem Strömungsmittel sumpf 110 verbunden, um das Betätigungsströmungsmittel zum Sumpf 110 zurückzuleiten.

Die Schaltung 122 weist einen Drucksensor 116 auf. Der Drucksensor 116 ist typischerweise zwischen einem Druck steuerventil 112 und den Einspritzvorrichtungen 104 gele gen. Der Drucksensor 116 fühlt den Druck des Betätigungs strömungsmittels ab und erzeugt darauf ansprechend ein Drucksignal.

Zusätzlich ist ein Sensor zur Bestimmung der Drehzahl der Pumpe in der Schaltung 122 vorgesehen. In einem Ausfüh rungsbeispiel kann ein Pumpendrehzahlsensor 118, der am Eingang der Pumpe 106 gelegen ist, verwendet werden, um die Drehzahl der Pumpe 106 abzufühlen und um darauf an sprechend ein Flußsignal basierend auf der abgefühlten Pumpendrehzahl zu erzeugen. Alternativ kann ein (nicht gezeigter) Motordrehzahlsensor verwendet werden, um die Drehzahl des Motors 108 abzufühlen, und das Pumpendreh zahlsignal kann darauf ansprechend aus dem Motordrehzahl signal basierend auf der Drehzahl des Motors 108 erzeugt werden.

Die Schaltung 122 weist den Temperatursensor 124 auf. Der Temperatursensor 124 fühlt die Temperatur des Betäti gungsströmungsmittels ab und erzeugt darauf ansprechend ein Strömungsmitteltemperatursignal. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungsströmungsmittel petroleumbasiertes Öl. Jedoch kann das Strömungsmittel ein synthetisches Öl sein.

Die Schaltung 122 weist eine elektronische Steuervorrich tung 126 auf. Die elektronische Steuervorrichtung 126 nimmt das Drucksignal, das Temperatursignal und das Pum pendrehzahlsignal auf und bestimmt darauf ansprechend ei nen Strömungsmittelfluß.

Fig. 2 ist eine Kurvendarstellung eines Spitzendruckes des Betätigungsströmungsmittels. Der Druck der Hydraulik schaltung 122 ist wie zur Zeit t₀ 202 gezeigt, wenn der Motor 108 anfänglich während des Motoranlaufens gedreht wird, und die Pumpe 106 ist auf der vollen Verdrängung. Während des Anlaufens bzw. Ankurbelns des Motors 108 wer den die mit den Brennstoffeinspritzvorrichtungen assozi ierten Elektromagneten nicht aktiviert. An diesem Punkt sind die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 104 inaktiv. Wenn die Einspritzvorrichtungen 104 nicht einspritzen und das Betätigungsströmungsmittel nicht durch die Einspritz vorrichtungen 104 fließt, wird die Pumpenverdrängung zu einem Minimum hin bewegt, da der Druck stark ansteigt, wie zum Zeitpunkt t_p-1 204 gezeigt, und er erreicht einen Spitzendruck, wie von P_max-1 206 gezeigt. Die Menge des gepumpten Betätigungsströmungsmittels ist eine Funktion der Verdrängung und der Drehzahl der Pumpe 106.

Während des Anlaufens wird ein höher viskoses Betäti gungsströmungsmittel zur Folge haben, daß sich die Pumpe langsamer von der maximalen Verdrängung zur minimalen Verdrängung bewegt, wie zum Zeitpunkt t_p-2 210 gezeigt. Dies bewirkt einen höheren Strömungsmittelfluß und wie derum einen höheren Strömungsmitteldruck, wie von P_max-2 212 gezeigt. Zusätzlich wird die Zeit zum Erreichen des Spitzendruckes länger für das viskosere Betätigungsströ mungsmittel sein. Der Spitzendruck und die Zeit zum Er reichen des Spitzendruckes sind Funktionen der Pumpen drehzahl.

Die Einspritzbetätigungsschaltung wird ein gewisses Leck durch die Zumeßöffnung 114 haben, was einen Druckabfall erzeugt, wie durch die Zeit t_d-1 208 gezeigt, und wie von 214 im Beispiel des Betätigungsströmungsmittels mit einer höheren Viskosität gezeigt. Der Druckabfall wird mit den verschiedenen Viskositäten von unterschiedlichen Ölgraden variieren und ist eine Funktion des Druckes und der Größe der Zumeßöffnung 114.

Die vorliegende Erfindung weist ein Verfahren auf, um ei nen Ölgrad des Betätigungsströmungsmittels zu bestimmen, das innerhalb eines Brennstoffsystems 122 angeordnet ist. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine Temperatur des Betätigungsströmungsmittels zu bestimmen, eine Pumpen drehzahl, einen Spitzendruck des Betätigungsströmungsmit tels, ein Zeitereignis, das mit dem Spitzendruck assozi iert ist, und die darauf ansprechende Bestimmung eines Ölgrades des Betätigungsströmungsmittels.

Fig. 3 veranschaulicht ein Flußdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Steuerblock 302 wird der Motor 108 angekurbelt, wodurch der Motor 108 anfänglich gedreht wird und die Pumpe 106 ist auf der ma ximalen Verdrängung.

In einem zweiten Steuerblock 304 wird die Temperatur des Strömungsmittels vom Temperatursensor 124 abgefühlt, und es wird ein Temperatursignal an die elektronische Steuer vorrichtung 126 geliefert.

In einem dritten Steuerblock 306 wird die Pumpendrehzahl von einem Pumpendrehzahlsensor 118 bestimmt, und ein Pum pendrehzahlsignal wird an die elektronische Steuervor richtung 126 geliefert. Alternativ kann ein (nicht ge zeigter) Motordrehzahlsensor verwendet werden, um die Drehzahl des Motors 108 abzufühlen, und um ein Motordreh zahlsignal an die elektronische Steuervorrichtung 126 zu liefern, wo ein Pumpendrehzahlsignal unter Verwendung des Motordrehzahlsignals bestimmt wird.

In einem vierten Steuerblock 308 wird ein Zeitsteuer ereignis bestimmt, das mit einem Spitzendruck assoziiert ist. Eine Form des Zeitsteuerereignisses ist, wie lang es dauert, daß der Druck in der Hydraulikschaltung 122 von dem anfänglichen Wert ansteigt, wie zum Zeitpunkt t₀ 202 gezeigt, wo die Pumpe auf der maximalen Verdrängung ist, und zwar bis auf den Wert P_max-1 206, wie bei t_p-1 204 ge zeigt, wenn die Pumpe bei minimaler Verdrängung ist. Al ternativ kann das Zeitsteuerereignis auch durch die Ab fallrate des Druckes in der Hydraulikschaltung 122 be stimmt werden, wie von dem Zeitpunkt t_p-1 204 gezeigt, wenn der Druck zu der Zeit hin abfällt, die bei t_d-1 208 gezeigt ist. Der Wert für das Zeitsteuerereignis wird an die elektronische Steuervorrichtung 126 geliefert.

In einem fünften Steuerblock 312 wird der Ölgrad des Be tätigungsströmungsmittels als eine Funktion der Betäti gungsströmungsmitteltemperatur und des Zeitereignisses bestimmt, das mit dem Spitzendruck assoziiert ist. Um den Ölgrad zu bestimmen, wird das tatsächliche bzw. aktuelle Zeitsteuerereignis mit den Werten in einer Zeitereignis karte oder -tabelle verglichen. Die Zeitereigniskarte enthält die Daten für eine Vielzahl von Zeitereignissen bei einem Bereich von Temperaturen und Pumpendrehzahlen für verschiedene Motorschmieröle.

Die Tabelle 1, wie unten gezeigt, veranschaulicht die Da ten, die für ein Schmieröl und das Zeitereignis gesammelt wurden, das mit dem Erreichen des Spitzendruckes assozi iert ist. Die erforderliche Zeit zum Erreichen des Spit zendruckes wird als eine Funktion der Pumpendrehzahl und der Betätigungsströmungsmitteltemperatur aufgezeichnet.

Tabelle 1

Dieser Prozeß wird für jedes interessante Motorschmieröl wiederholt. Um den Ölgrad in einem speziellen Fall zu be stimmen, werden die Pumpendrehzahl (U/min), die Betäti gungsströmungsmitteltemperatur und die Zeit zum Erreichen des Spitzendruckes bestimmt. Die Zeiten, die der bestimm ten Temperatur und Pumpendrehzahl entsprechen, werden mit den Werten in der Zeitereignistabelle oder -karte vergli chen, um den Ölgrad zu erhalten, der mit dieser Zeit as soziiert ist. Eine Zeitereignistabelle oder -karte kann einen Bereich von Ölgraden für jeden Vergleich enthalten, wobei der Ölgrad der eine mit dem nächsten Vergleich bzw. am nächsten liegenden Wert ist. Alternativ kann eine Vielzahl von Zeitereignistabellen oder -karten, die je weils einen Ölgrad abbilden, mit den bestimmten Werten verglichen werden, wobei der Ölgrad der eine mit dem nächsten Vergleich bzw. nächsten Wert ist.

Die Einspritzbetätigungsschaltung wird ein gewisses Leck durch die Zumeßöffnung 114 haben, was einen Druckabfall erzeugt. Der Druckabfall ist eine Funktion des Spitzen druckes und der Betätigungsströmungsmittelleckage aus der Zumeßöffnung 114. Ein alternatives Zeitereignis, das mit dem Spitzendruck assoziiert ist, ist die Abnahmerate des Druckes in der Hydraulikschaltung 122 von P_max-1 206, wie zum Zeitpunkt t_p-1 204 gezeigt, wenn der Druck zu dem bei t_d-1 208 gezeigten Zeitpunkt abnimmt.

Tabelle 2 veranschaulicht die Daten, die für ein Schmier öl und das Zeitereignis basierend auf der Abnahmerate ge sammelt wurden. Die Abnahmerate wird als eine Funktion des Druckes und der Betätigungsströmungsmitteltemperatur aufgezeichnet.

Tabelle 2

Der Prozeß wird für jeden Ölgrad wiederholt. Um den Öl grad zu bestimmen, wird der Druck, die Abnahmerate und die Betätigungsströmungsmitteltemperatur bestimmt. Wie oben für Tabelle 1 beschrieben, werden die bestimmten Werte mit Werten in einer Zeitereigniskarte oder -tabelle verglichen. Eine Karte oder Tabelle mit einem Bereich von Ölgraden kann für den Vergleich verwendet werden. Alter nativ kann eine Vielzahl von Karten oder Tabellen mit Da ten für jeden Ölgrad für den Vergleich verwendet werden.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung veran schaulicht. Wie für Fig. 3 definiert, sind die ersten drei Steuerblöcke für Fig. 4 die gleichen Verfahrens schritte.

In einem ersten Steuerblock 402 wird der Motor 108 ange kurbelt, wobei der Motor 108 gedreht wird, was die Pumpe 106 auf maximale Verdrängung setzt. In einem zweiten Steuerblock 404 fühlt der Temperatursensor 124 die Tempe ratur des Betätigungsströmungsmittels ab und liefert ein Temperatursignal an die elektronische Steuervorrichtung 126. In einem dritten Steuerblock 406 wird die Pumpen drehzahl durch einen Pumpendrehzahlsensor 118 bestimmt. Alternativ kann die Pumpendrehzahl von einem (nicht ge zeigten) Motordrehzahlsensor abgeleitet werden. Ein Pum pendrehzahlsignal wird zu der elektronischen Steuervor richtung 118 geliefert.

In einem vierten Steuerblock 408 wird der maximale Spit zendruck des Betätigungsströmungsmittels während des An kurbelns bestimmt, wenn sich die Pumpe 106 von einer ma ximalen Verdrängung zu einer minimalen Verdrängung bewegt hat. Die gepumpte Betätigungsströmungsmittelmenge ist ei ne Funktion der Verdrängung und der Drehzahl der Pumpe 106. Der Wert des maximalen Spitzendruckes wird durch die gepumpte Betätigungsströmungsmittelmenge bestimmt, bevor die Pumpe 106 eine minimale Verdrängung erreicht.

In einem fünften Steuerblock 312 wird der Ölgrad des Be tätigungsströmungsmittels basierend auf dem Wert des ma ximalen Spitzendruckes bestimmt, und zwar als eine Funk tion der Pumpendrehzahl und der Betätigungsströmungsmit teltemperatur. Um den Ölgrad zu bestimmen, wird der maxi male Spitzendruck mit Werten in einer Spitzendruckkarte oder -tabelle verglichen. Die Spitzendruckkarte enthält die Daten für eine Vielzahl von maximalen Spitzendrücken in einem Bereich von Temperaturen und Pumpendrehzahlen für verschiedene Motorschmieröle.

Tabelle 3, wie unten gezeigt, veranschaulicht die Daten, die für ein Schmieröl gesammelt wurden. Der maximale Spitzendruck wird als eine Funktion der Pumpendrehzahl und der Strömungsmitteltemperatur aufgezeichnet. Der Pro zeß wird für jeden Ölgrad wiederholt.

Tabelle 3

Für jeden Ölgrad in einem speziellen Fall werden der ma ximale Spitzendruck, die Strömungsmitteltemperatur und die Pumpendrehzahl bestimmt.

Der maximale Spitzendruck, der der bestimmten Strömungs mitteltemperatur und der Pumpendrehzahl entspricht, wird mit den Werten in der Spitzendrucktabelle oder -karte verglichen, wodurch der Ölgrad erhalten wird, der mit dem maximalen Spitzendruck assoziiert ist. Eine Spitzendruck tabelle oder -karte kann einen Bereich von Ölgraden für jeden Vergleich enthalten, wobei der Ölgrad der eine mit dem nächsten Vergleich bzw. Wert ist. Alternativ kann ei ne Vielzahl von Spitzendrucktabellen oder -karten, die jeweils einen Ölgrad abbilden, mit den bestimmten Werten verglichen werden, wobei der Ölgrad der eine mit dem nächsten Vergleich bzw. nächsten Wert ist.

Die vorbestimmten Karten oder Tabellen von unterschiedli chen Ölgraden als eine Funktion der Betätigungsströmungs mittel bei unterschiedlichen Strömungsmitteltemperaturen, Spitzendrücken, Zeitsteuerereignissen und Pumpendrehzah len unter Verwendung von empirischer Analyse, Simulation und Test werden in der elektronischen Steuervorrichtung 126 gespeichert.

Karten für alle möglichen Ölgrade, die in dem Brennstoff system verwendet werden können, können in ähnlicher Weise bestimmt werden. Während des Betriebes der vorliegenden Erfindung empfängt die Steuervorrichtung 126 die abge fühlten Temperatursignale, die Pumpendrehzahlsignale und Drucksignale. Die Strömungsmitteltemperatur und die Pum pendrehzahlen oder Strömungsmitteldrücke werden verwen det, um den Ölgrad zu bestimmen, der am meisten den Vis kositätscharakteristiken des Betätigungsströmungsmittels ähnelt. Die Karte, die am nächsten zu den gemessenen Pa rametern liegt, zeigt den Ölgrad an, dem das Betätigungs strömungsmittel am meisten ähnelt. Die Karte kann als ei ne Nachschautabelle mit mehreren Variablen eingerichtet werden, wobei diese den Ölgrad als eine Funktion der Tem peratur und des Zeitereignisses oder des Spitzendruckes des Betätigungsströmungsmittels liefert. Daher kann der Ölgrad basierend auf der Temperatur des Betätigungsströ mungsmittels und der Pumpendrehzahl oder des Strömungs mitteldruckes bestimmt werden.

Wenn der Ölgrad bestimmt wird, kann die Steuervorrichtung 126 dann die Ölgradinformation an andere interne oder ex terne Programme liefern, die die Informationen zur Brenn stoffsystemsteuerstrategie verwenden. Zusätzlich kann die Ölgradinformation verwendet werden, um die Betriebscha rakteristiken des Brennstoffsystems zu bestimmen und zu steuern, einschließlich der erwünschten Brennstoffmenge, des erwünschten Druckes des Betätigungsströmungsmittels, der erwünschten elektrischen Einspritzdauer, dem Start der Brennstofflieferung und der erwünschten Einspritz zeitsteuerung. Beispielsweise ermöglicht die Brennstoff einspritzvorrichtungseinschaltzeit oder eine Elektroma gnetdauer, daß das Betätigungsströmungsmittel, das zu den Einspritzvorrichtungen fließt, modifiziert wird, um si cherzustellen, daß die ordnungsgemäße Brennstoffmenge eingespritzt wird, und daß die erwünschte Einspritzzeit steuerung verwirklicht wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, um einen Ölgrad eines Betätigungsströ mungsmittels in einem hydraulischen elektronischen Brenn stoffsystem zu bestimmen. Das Verfahren weist die Schrit te auf, eine Temperatur des Betätigungsströmungsmittels zu bestimmen, weiter die Pumpendrehzahl, den Spitzen druck, das Zeitsteuerereignis und die darauf ansprechende Bestimmung des Ölgrades des Betätigungsströmungsmittels.

Der Ölgrad des Betätigungsströmungsmittels beeinflußt so wohl wann der Brennstoff eingespritzt wird (die Ein spritzzeitsteuerung), als auch die Brennstoffmenge, die von der Einspritzvorrichtung geliefert wird. Beispiels weise ist ein Betätigungsströmungsmittel mit einem höhe ren Ölgrad dicker, d. h. es hat eine höhere Viskosität, als ein Betätigungsströmungsmittel mit einem niedrigeren Ölgrad. Wenn daher ein elektrisches Signal an einen Elek tromagneten geliefert wird, der eine Brennstoffeinspritz vorrichtung steuert, was den Elektromagneten anweist, die Lieferung des Betätigungsströmungsmittels zur Einspritz vorrichtung zu ermöglichen, fließt das Strömungsmittel mit einer langsameren Rate. Das Betätigungsströmungsmit tel fließt in eine Kammer innerhalb der Brennstoffein spritzvorrichtung und drückt einen Stößel nach unten, der ermöglicht, daß Brennstoff aus der Einspritzvorrichtungs düse läuft. Wenn das Betätigungsströmungsmittel sich mit einer langsameren Rate bewegt, gibt es eine vergrößerte Verzögerung, bevor die Einspritzvorrichtung beginnt, Brennstoff zu liefern. Wenn weiterhin der Elektromagnet wiederum abgeschaltet wird, um die Lieferung des Brenn stoffes zu stoppen, hat die verringerte Rate des Betäti gungsströmungsmittels zur Folge, daß insgesamt weniger Brennstoff dazwischen eingespritzt wird, wenn der Elek tromagnet an- und ausgeschaltet wird. Wenn eine nicht korrekte Brennstoffmenge von den Einspritzvorrichtungen geliefert wird, oder wenn sich die Zeitsteuerung der Ein spritzlieferung verschiebt, wird die gesamte Motorlei stung nachteilig beeinflußt.

Während des Ankurbelns des Motors werden die Einspritz vorrichtungen anfänglich entregt bzw. ausgeschaltet, was verhindert, daß Brennstoff eingespritzt wird. Das Betäti gungsströmungsmittel wird von der Pumpe 106 zirkuliert bzw. hergeleitet, wenn sie sich von ihrer maximalen Ver drängung zur minimalen Verdrängung bewegt, und zwar durch ein Drucksteuerventil 112, einen Strömungsmittelsumpf 110 und zurück zur Pumpe 106. Die Strömungsmitteltemperatur und die Pumpendrehzahl oder die Strömungsmitteldrücke werden abgefühlt, und Signale werden jeweils an eine Steuervorrichtung 126 geliefert. Im bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel ist das Betätigungsströmungsmittel petrole um- bzw. erdölbasiertes Öl. Die Steuervorrichtung 126 be stimmt den Ölgrad des Strömungsmittels basierend auf der Strömungsmitteltemperatur, der Pumpendrehzahl, dem Zei tereignis oder dem Spitzendruck des Strömungsmittels.

Wenn die Steuervorrichtung 126 den Ölgrad des Betäti gungsströmungsmittels bestimmt, kann die Information an eine Steuerstrategie geliefert werden, um die Betriebs charakteristiken des Brennstoffsystems zu bestimmen und zu steuern, und zwar einschließlich einer erwünschten Brennstoffmenge, einer erwünschten Einspritzdauer, eines erwünschten Einspritzzeitpunktes und des erwünschten Strömungsmitteldruckes, wodurch die Gesamtleistung des Brennstoffsystems verbessert wird.

Wenn zusätzlich die Steuervorrichtung 126 den Ölgrad be stimmt, dem das Betätigungsströmungsmittel am meisten äh nelt, können die Einspritzvorrichtungen 104 dann über die (nicht gezeigten) Elektromagneten einspritzen.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Er findung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Of fenbarung und der Ansprüche erhalten werden.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betä tigungsströmungsmittels, das innerhalb eines Brenn stoffsystems gelegen ist, wobei das Brennstoffsystem eine Pumpe mit variabler Verdrängung aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bestimmung einer Temperatur des Betätigungsströ mungsmittels;
Bestimmung einer Pumpendrehzahl;
Bestimmung eines Spitzendruckes des Betätigungsströ mungsmittels;
Bestimmung eines Zeitsteuerereignisses, das mit dem Spitzendruck des Betätigungsströmungsmittels assozi iert ist; und
Bestimmung eines Ölgrades des Betätigungsströmungs mittels ansprechend auf die Temperatur des Betäti gungsströmungsmittels, die Pumpendrehzahl und das Zeitereignis, das mit dem Spitzendruck assoziiert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Be stimmung eines Zeitereignisses, das mit dem Spitzen druck assoziiert ist, weiter den Schritt aufweist, zu bestimmen, wann der Spitzendruck erreicht wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Be stimmung eines Zeitereignisses, das mit dem Spitzen druck assoziiert ist, weiter den Schritt aufweist, eine Abnahme- bzw. Abklingzeit für den Spitzendruck zu bestimmen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Be stimmung des Ölgrades weiter folgende Schritte auf weist:
Vergleich der Temperatur des Betätigungsströmungs mittels, der Pumpendrehzahl, des Spitzendruckes und des Zeitereignisses mit mindestens einer von einer Vielzahl von Zeitereigniskarten; und
Bestimmung des Ölgrades ansprechend auf den Ver gleich.

5. Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt aufweist, das Zeitereignis ansprechend darauf zu bestimmen, daß sich die Pumpe mit variabler Verdrängung von ei ner Position mit maximaler Verdrängung zu einer Po sition mit minimaler Verdrängung bewegt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Be stimmung des Spitzendruckes weiter den Schritt auf weist, den Motor anzukurbeln, während der Spitzen druck bestimmt wird.

7. Verfahren zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betä tigungsströmungsmittels, das innerhalb eines Brenn stoffsystems gelegen ist, und wobei das Brennstoff system eine Pumpe mit variabler Verdrängung auf weist, und zwar mit einer Position für minimale Ver drängung und mit einer Position für maximale Ver drängung, wobei das Verfahren folgende Schritte auf weist:
Bestimmung einer Temperatur des Betätigungsströ mungsmittels;
Bestimmung einer Pumpendrehzahl;
Bestimmung, wann die Verdrängung sich von einer Po sition mit maximaler Verdrängung zu einer Position mit minimaler Verdrängung bewegt;
Bestimmung, wann ein Pumpendruck des Betätigungs strömungsmittels erreicht wurde;
Bestimmung einer Anstiegszeit des Spitzendruckes an sprechend darauf, daß sich die Pumpe von der Positi on mit maximaler Verdrängung zur Position mit mini maler Verdrängung bewegt; und
Bestimmung eines Ölgrades des Betätigungsströmungs mittels ansprechend auf die Temperatur des Betäti gungsströmungsmittels, auf die Pumpendrehzahl, auf den Spitzendruck und die Anstiegszeit des Spitzen druckes.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt der Be stimmung des Ölgrades weiter folgende Schritte auf weist:
Vergleich der Temperatur des Betätigungsströmungs mittels, der Pumpendrehzahl, des Spitzendruckes und der Anstiegszeit des Spitzendruckes mit mindestens einer von einer Vielzahl von Ölgradkarten; und
Bestimmung des Ölgrades ansprechend auf den Ver gleich.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt der Be stimmung des Spitzendruckes weiter den Schritt auf weist, den Motor anzukurbeln, während die Anstiegs zeit des Spitzendruckes bestimmt wird.

10. Verfahren zum Bestimmen eines Ölgrades eines Betäti gungsströmungsmittels, das innerhalb eines Brenn stoffsystems gelegen ist, und wobei das Brennstoff system eine Leckzumeßöffnung besitzt, wobei das Ver fahren folgende Schritte aufweist:
Bestimmung einer Temperatur des Betätigungsströ mungsmittels;
Bestimmung einer Pumpendrehzahl;
Bestimmung eines Spitzendruckes des Betätigungsströ mungsmittels;
Bestimmung einer Abklingzeit des Spitzendruckes als eine Funktion des Spitzendruckes und der Leckzumeß öffnung; und
Bestimmung eines Ölgrades des Betätigungsströmungs mittels ansprechend auf die Temperatur des Betäti gungsströmungsmittels, auf die Pumpendrehzahl, auf den Pumpendruck und die Abklingzeit des Spitzendruc kes.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt der Bestimmung des Ölgrades weiter folgende Schritte aufweist:
Vergleich der Temperatur des Betätigungsströmungs mittels, der Pumpendrehzahl, des Spitzendruckes und der Abklingzeit des Spitzendruckes mit mindestens einer von einer Vielzahl von Ölgradkarten; und
Bestimmung des Ölgrades ansprechend auf den Ver gleich.

12. Verfahren zur Bestimmung eines Ölgrades eines Betä tigungsströmungsmittels, das innerhalb eines Brenn stoffsystems gelegen ist, und wobei das Brennstoff system eine Pumpe mit variabler Verdrängung auf weist, wobei das Verfahren folgende Schritte auf weist:
Bestimmung einer Temperatur des Betätigungsströ mungsmittels;
Bestimmung einer Pumpendrehzahl;
Bestimmung eines maximalen Spitzendruckes des Betä tigungsströmungsmittels; und
Bestimmung eines Ölgrades des Betätigungsströmungs mittels ansprechend auf die Temperatur des Betäti gungsströmungsmittels, auf die Pumpendrehzahl und den maximalen Spitzendruck.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt der Bestimmung des Ölgrades weiter folgende Schritte aufweist:
Vergleich der Temperatur des Betätigungsströmungs mittels, der Pumpendrehzahl und des maximalen Spit zendruckes mit mindestens einer von einer Vielzahl von Druckkarten; und
Bestimmung eines Ölgrades ansprechend auf den Ver gleich.

14. Verfahren nach Anspruch 12, das den Schritt auf weist, den maximalen Spitzendruck ansprechend darauf zu bestimmen, daß sich die Pumpe von einer Position mit maximaler Verdrängung zu einer Position mit mi nimaler Verdrängung bewegt.

15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt der Bestimmung des maximalen Spitzendrucks weiter den Schritt aufweist, den Motor anzukurbeln, während man den maximalen Spitzendruck bestimmt.

16. Vorrichtung zur Bestimmung eines Ölgrades eines Be tätigungsströmungsmittels, das innerhalb eines Brennstoffsystems gelegen ist, und wobei das Brenn stoffsystem eine Pumpe aufweist, wobei die Vorrich tung folgendes aufweist:
einen Temperatursensor, der geeignet ist, um eine Temperatur des Betätigungsströmungsmittels abzufüh len und um darauf ansprechend ein Temperatursignal zu erzeugen;
einen Pumpendrehzahlsensor, der geeignet ist, um ei ne Pumpendrehzahl abzufühlen und darauf ansprechend ein Pumpendrehzahlsignal zu erzeugen; und
eine Steuervorrichtung, die geeignet ist, um das Temperatursignal und das Pumpendrehzahlsignal aufzu nehmen, und um darauf ansprechend einen Ölgrad des Betätigungsströmungsmittels als eine Funktion des Temperatursignals und des Pumpendrehzahlsignals zu bestimmen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuervor richtung geeignet ist, um das Temperatursignal und das Pumpendrehzahlsignal aufzunehmen, und um darauf ansprechend einen Spitzendruck und ein Zeitereignis zu berechnen, das mit dem Spitzendruck assoziiert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Pumpe eine Pumpe mit variabler Verdrängung ist, wobei der Pum pendrehzahlsensor geeignet ist, um die Pumpendreh zahl abzufühlen, wenn sich die Pumpe von einer Posi tion mit maximaler Verdrängung zu einer Position mit minimaler Verdrängung bewegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuervor richtung weiter folgendes aufweist: mindestens eine von einer Vielzahl von vorbestimmten Ölgradkarten als eine Funktion der Betätigungsströ mungsmitteltemperatur und der Pumpendrehzahl, wobei der Ölgrad ansprechend auf mindestens eine der vor bestimmten Ölgradkarten bestimmt wird.