DE102005014161A1 - Method for determining fuel pressure of common rail in fuel injection system for internal combustion (IC) engine, by adding up average of detected fuel pressures and its variable based on transient engine operating conditions - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Kraftstoffdruckwerte eines Kraftstoffhochdrucksystems in Abhängigkeit der Betriebszustände einer Brennkraftmaschine.The The present invention relates to a method and an apparatus for determining the fuel pressure values of a high-pressure fuel system dependent on the operating conditions an internal combustion engine.
Bei Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffhochdrucksystem erfolgt aus dem Kraftstoffdruckspeicher über die Einspritzventile eine direkte Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder. Das Kraftstoffhochdrucksystem enthält, neben dem Kraftstoffdruckspeicher, eine Hochdruckpumpe, die von einem Kraftstoff-Niederdruckkreislauf gespeist wird. Durch eine Regelung des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffdruckspeicher kann die in die Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge kontrolliert und an die jeweiligen Betriebszustände der Brennkraftmaschine angepasst werden. Für eine Regelung wird der aktuelle Druckwert im Kraftstoffdruckspeicher benötigt.at Internal combustion engines with high-pressure fuel system takes place from the Fuel pressure accumulator over the injectors direct fuel injection into the Cylinder. The high-pressure fuel system contains, in addition to the fuel pressure accumulator, a high pressure pump fed by a low pressure fuel circuit. By regulating the fuel pressure in the fuel pressure accumulator can control the amount of fuel injected into the cylinders and to the respective operating states of the internal combustion engine be adjusted. For a regulation becomes the current pressure value in the fuel pressure accumulator needed.
Eine genaue Erfassung des Kraftstoffdrucks ist somit Voraussetzung für eine optimale Zuführung der gewünschten Kraftstoffmenge in die Brennräume der einzelnen Zylinder. Die Messung der aktuellen Werte des Kraftstoffdrucks erfolgt über einen Kraftstoffdrucksensor. In einer Regeleinheit (ECU) wird dieser Wert zur Regelung des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffdruckspeicher weiterverarbeitet. Ein zu hoher oder zu niedriger mit dem Kraftstoffdrucksensor gemessener Wert kann zur Folge haben, dass die tatsächlich in die Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge von der eigentlich gewünschten Kraftstoffmenge abweicht. Hieraus resultiert eine Abweichung des in den Zylindern herrschenden Luft/Kraftstoffverhältnisses von dem gewünschten Verhältnis. Erhöhter Kraftstoffverbrauch, hohe Schadstoffemissionen und reduzierte Leis tungsfähigkeit der Brennkraftmaschine können als Folge des nicht optimalen Luft/Kraftstoffverhältnisses auftreten.A Accurate detection of the fuel pressure is thus a prerequisite for optimal Feeding the desired Amount of fuel in the combustion chambers of single cylinder. The measurement of the current values of the fuel pressure over a fuel pressure sensor. In a control unit (ECU) this is Value for controlling the fuel pressure in the fuel pressure accumulator further processed. Too high or too low with the fuel pressure sensor Value can cause the actual injected into the cylinder Fuel quantity deviates from the actual desired amount of fuel. This results in a deviation of the prevailing in the cylinders Air / fuel ratio from the desired Relationship. increased Fuel consumption, high pollutant emissions and reduced efficiency the internal combustion engine can as a result of the non-optimal air / fuel ratio occur.
Die Signale des Kraftstoffdrucksensors werden in einer Regeleinheit weiterverarbeitet. Die Berechnung des Kraftstoffdruckwertes erfolgt durch eine Mittelwertbildung der zeitlich aufeinander folgenden Signale, um zyklische Druckschwankungen infolge der diskontinuierlichen Förderung der Kraftstoffpumpe und der diskontinuierlichen Einspritzung zu berücksichtigen. Üblicherweise wird der Mittelwert aus mehreren, z. B. zehn aufeinander folgenden Kraftstoffdruckmesswerten, gebildet. Dieser Mittelwert repräsentiert den Wert des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffdruckspeicher für den Mittelungszeitraum. Der Vergleich dieses Wertes mit dem Sollwert des Kraftstoffdrucks führt zu einem Vorgabewert für die von der Hochdruckpumpe in den Kraftstoffdruckspeicher zu fördernden Kraftstoffmenge.The Signals of the fuel pressure sensor are in a control unit further processed. The calculation of the fuel pressure value takes place by averaging the temporally successive ones Signals to cyclic pressure fluctuations due to the discontinuous advancement fuel pump and discontinuous injection too consider. Usually is the mean of several, z. B. ten consecutive fuel pressure readings, educated. This average represents the value of the fuel pressure in the fuel pressure accumulator for the averaging period. Of the Comparison of this value with the setpoint of the fuel pressure leads to a Default value for to promote the from the high-pressure pump in the fuel pressure accumulator Fuel quantity.
Im Falle von hohen zeitlichen Änderungen des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffdruckspeicher, wie z. B. beim Start, bei der Schubabschaltung oder bei dem Übergang von Teil- auf Volllast, führt die Mittelwertbildung zu einer verzögerten Anpassung des berechneten Kraftstoffdruckwertes an die transienten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Die von dem Regler gebildete Differenz zwischen dem berechneten Kraftstoffdruckwert und dem Sollwert ist schlecht an den momentanen Betriebszustand angepasst. Durch diese Differenz wird die Zufuhr von Kraftstoff, und somit auch der Druck, im Kraftstoffdruckspeicher bestimmt. Als Folge des schlecht an den aktuellen Betriebszustand angepassten Drucks, ist die in den Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge ebenso fehlerbehaftet. Hierdurch resultieren Nachteile bei der Drehmomententfaltung, dem Verbrauch und den Schadstoffemissionen.in the Trap of high temporal changes of the Fuel pressure in the fuel pressure accumulator, such. When starting, during overrun fuel cut-off or during the transition from partial to full load, leads the Averaging to a delayed Adjustment of the calculated fuel pressure value to the transient operating conditions the internal combustion engine. The difference formed by the controller between the calculated fuel pressure value and the setpoint is bad adapted to the current operating state. By this difference is the supply of fuel, and thus the pressure in the fuel pressure accumulator certainly. As a result of bad at the current operating condition adjusted pressure, the amount of fuel injected into the cylinder is the same faulty. This results in disadvantages in the development of torque, consumption and pollutant emissions.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Kraftstoffdruckwerte im Kraftstoffdruckspeicher zur Verfügung zu stellen, das auch bei transienten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine genaue Ermittlung der Kraftstoffdruckwerte ermöglicht.The The object of the invention is a method and a device for determining the fuel pressure values in the fuel pressure accumulator available too set, even in transient operating conditions of the internal combustion engine allows accurate determination of the fuel pressure values.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Ermittlung der Kraftstoffdruckwerte in einem Kraftstoffdruckspeicher durch die Berücksichtigung der zeitlichen Änderung der Messwerte eines im Kraftstoffdruckspeicher befindlichen Kraftstoffdrucksensors bei der Berechnung des Kraftstoffdruckwertes. Hierzu werden in einer Regeleinheit die Messwerte des Kraftstoffdrucksensors erfasst und ein Mittelwert pm aus mehreren aufeinander folgenden Messwerten gebildet. Des Weiteren wird in der Regeleinheit ein von der zeitlichen Änderung der Messwerte des Kraftstoffdrucksensors abhängiger Faktor F berechnet. Der Kraftstoffdruckwert p wird aus der Summe des Mittelwertes und des Faktors gebildet.The invention is characterized by a method and a corresponding device for determining the fuel pressure values in a fuel pressure accumulator by taking into account the time change of the measured values of a fuel pressure sensor located in the fuel pressure accumulator in the calculation of the fuel pressure value. For this purpose, the measured values are in a control unit of the fuel pressure sensor is detected and an average value p m is formed from a plurality of successive measured values. Furthermore, a factor F dependent on the time change of the measured values of the fuel pressure sensor is calculated in the control unit. The fuel pressure value p is formed from the sum of the mean value and the factor.
In
Gleichung 1 wird der Zusammenhang zwischen den oben genannten Größen gezeigt.
Der so berechnete Kraftstoffdruckwert repräsentiert den Wert des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffhochdruckspeicher für den Mittelungszeitraum. Durch die Berücksichtigung eines von der zeitlichen Änderung der Messwerte des Kraftstoffdrucksensors abhängigen Faktors ist dieser Wert, im Vergleich zu einem Kraftstoffdruckwert der ausschließlich aus dem Mittelwert von Messwerten des Kraftstoffdrucksensors gebildet wird, besser an den momentan herrschenden Druckwert im Kraftstoffdruckspeicher angepasst. Die in die Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge ist somit besser an den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepasst. Insbesondere im Falle von transienten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, wie beim Start oder der Schubabschaltung, resultieren hierdurch Vorteile hinsichtlich der Drehmomententfaltung, des Verbrauchs und der Schadstoffemissionen.Of the thus calculated fuel pressure value represents the value of the fuel pressure in high-pressure fuel storage for the averaging period. By considering one of the temporal change the measured values of the fuel pressure sensor dependent factor is this value, compared to a fuel pressure value exclusively from the Average of measured values of the fuel pressure sensor is formed, better to the currently prevailing pressure value in the fuel pressure accumulator customized. The amount of fuel injected into the cylinders is thus better at the current operating condition of the internal combustion engine customized. Particularly in the case of transient operating states of the internal combustion engine, as at the start or overrun, resulting in this way Advantages in terms of torque development, consumption and the Pollutant emissions.
In einer vorteilhaften Ausführung wird der Faktor aus dem Produkt einer Variablen V und der Differenz zweier aufeinander folgender Messwerte pn – pn–1 des Kraftstoffdrucksensors gebildet.In an advantageous embodiment, the factor is formed from the product of a variable V and the difference between two successive measured values p n -p n-1 of the fuel pressure sensor.
Gleichung
2 zeigt den Zusammenhang zwischen den oben genannten Größen.
Die oben stehende Gleichung ermöglicht die Ermittlung eines gut an den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepassten Kraftstoffdruckwertes, bei gleichzeitig geringer in der Regeleinheit zur Ermittlung des Kraftstoffdruckwertes benötigter Rechenleistung und Speicherbedarf.The above equation allows the determination of a good to the current operating condition of the internal combustion engine adjusted fuel pressure value, at the same time lower in the control unit for determining the fuel pressure value required computing power and storage requirements.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Variable abhängig von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine berechnet. Sie kann Werte in einem Bereich zwischen 0 und 1 annehmen. Bei einem Wert von 0 ist die Änderung der Messwerte des Kraftstoffdrucksensors bei der Ermittlung des Kraftstoffdruckwertes ohne Einfluss. Für den Wert 1 ist dieser Einfluss maximal. Durch die Berücksichtung von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine bei der Berechnung der Variablen, ist der mit Hilfe der Variablen ermittelte Kraftstoffdruckwert besonders gut an den aktuellen Betriebszustand angepasst.In According to a further advantageous embodiment, the variable is dependent on the operating conditions the internal combustion engine calculated. It can be values in one area between 0 and 1. A value of 0 is the change the measured values of the fuel pressure sensor when determining the fuel pressure value without influence. For the value 1, this influence is maximum. By consideration of operating conditions of the internal combustion engine in the calculation of the variables, is the The fuel pressure value determined using the variables is particularly good adapted to the current operating condition.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung erfolgt die Berechnung der Variablen abhängig von der Drehzahl oder des Drehmomentes der Brennkraftmaschine, der Messwerte eines Saugrohrabsolutdrucksensors oder eines Luftmassensensors. Die oben genannten Größen ermöglichen eine effiziente Berechnung, da durch sie der Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit einer für die Berechnung der Variablen hinreichenden Genauigkeit beschreiben wird.In In another advantageous embodiment, the calculation takes place depends on the variable from the speed or the torque of the internal combustion engine, the Measured values of a suction pipe absolute pressure sensor or an air mass sensor. The above sizes allow an efficient calculation, since by them the operating condition of the internal combustion engine with a for describe the calculation of the variables with sufficient accuracy.
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Betriebszustände der Brennkraftmaschine zwei Bereichen zugeordnet. Es wird ein stationärer Zustand definiert, wobei in diesem Bereich Betriebszustände zusammengefasst werden, deren zeitliche Veränderung langsam erfolgt. In diesem Bereich nimmt die Variable den Wert 0 an. Weiterhin wird ein instationärer Betriebszustand definiert, wobei in diesem Bereich transiente Vorgänge im zeitlichen Verlauf des Kraftstoffdrucks, wie sie z. B. beim Starten oder bei einem Sollwertsprung auftreten, zusammengefasst werden. In diesem Bereich nimmt die Variable den Wert 1 an. Die Zuordnung des aktuellen Betriebszustandes in einen Bereich erfolgt aufgrund der Auswertung der zeitlichen Änderung der mit einem Kraftstoffdrucksensor gemessenen Werte oder anderer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine. Durch die Beschränkung auf zwei mögliche Wertzuweisungen für die Variable wird die in der Re geleinheit benötigte Rechenzeit und der Speicherbedarf zur Ermittlung des Kraftstoffdruckwertes reduziert.In a further advantageous embodiment of the invention the operating conditions the internal combustion engine assigned two areas. It becomes a stationary state defined, whereby operating conditions are summarized in this area, their temporal change slowly. In this area, the variable takes the value 0 at. Furthermore, a transient becomes Operating state defined, in which transient processes in the temporal Course of the fuel pressure, as z. B. when starting or at occur a setpoint jump, are summarized. In this Area, the variable assumes the value 1. The assignment of the current Operating state in an area is due to the evaluation the temporal change of the values measured with a fuel pressure sensor or other operating parameters the internal combustion engine. By limiting it to two possible value assignments for the Variable becomes the calculation time required in the control unit and the memory requirement reduced to determine the fuel pressure value.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird für die Umschaltung zwischen den Bereichen eine Kennlinie mit Hysterese vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird häufiges Umschalten zwischen den unterschiedlichen Bereichen vermieden.In A further advantageous embodiment of the invention is for switching a characteristic curve with hysteresis is provided between the areas. By This measure becomes frequent Switching between the different areas avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Variable zur Ermittlung des Kraftstoffdruckwertes einen konstanten Wert an. Die in der Regeleinheit benötigte Rechenzeit und der Speicherbedarf zur Ermittlung des Kraftstoffdruckwertes werden durch diese Maßnahme minimiert.In a further advantageous embodiment of the invention takes the Variable for determining the fuel pressure value a constant Value. The computing time required in the control unit and the memory requirement to determine the fuel pressure value are minimized by this measure.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird eine Plausibilitätsprüfung der Messwerte oder der zeitlichen Änderung der Messwerte des Kraftstoffdrucksensors durchgeführt. Aufgrund von physikalischen Bedingungen kann der Gradient der Messwerte bestimmte Grenzen nicht überschreiten. So ist z. B. die Förderleistung der Hochdruckpumpe und die Kompressibilität des Kraftstoffes begrenzt. Hierdurch wird der Gradient des Messwertes auf ca. ±1 bar/ms begrenzt. Des Weiteren ist der Betrag der Messwerte des Kraftstoffdrucksensors durch ein Überdruckventil im Kraftstoffdruckspeicher auf einen Maximalwert begrenzt. Wenn die Prüfung unplausible Absolutwerte oder Gradienten der Messwerte des Kraftstoffdrucksensors ergibt, wird der Wert der Variablen dem Ergebnis der Prüfung angepasst. So kann z. B. bei einem unzulässigen Gradienten der Variablen der Wert 0 zugewiesen werden. Somit hat der Gradient keinen Einfluss mehr auf die Ermittlung des Kraftstoffdruckwertes. Durch diese Ausführung der Erfindung wird der Einfluss von Störungen, die z. B. elektromagnetisch mit dem Messsignal des Kraftstoffdrucksensors verkoppelt sind, auf die Ermittlung des Kraftstoffdruckwertes vermindert.In a further advantageous embodiment of the invention, a plausibility check of the measured values or the temporal change of the measured values of the fuel pressure sensor is carried out. Due to physical conditions, the gradient of the measured values can not exceed certain limits. So z. B. limits the flow rate of the high-pressure pump and the compressibility of the fuel. This limits the gradient of the measured value to approx. ± 1 bar / ms. The vastness Ren the amount of the measured values of the fuel pressure sensor is limited by a pressure relief valve in the fuel pressure accumulator to a maximum value. If the test gives implausible absolute values or gradients of the fuel pressure sensor readings, the value of the variable is adjusted to the result of the test. So z. For example, the value 0 can be assigned to an invalid gradient of the variables. Thus, the gradient has no influence on the determination of the fuel pressure value. By this embodiment of the invention, the influence of disturbances z. B. are electromagnetically coupled to the measurement signal of the fuel pressure sensor, reduced to the determination of the fuel pressure value.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:embodiments The invention will be described below with reference to the schematic drawings explained. Show it:
In
Der
Solldruck im Kraftstoffhochdruckspeicher
In
Es
gibt aber einige Zeitabschnitte, bei denen der durch das erfindungsgemäße Verfahren
verursachte Fehler größer ist.
Z. B. der Zeitabschnitt zwischen 480 ms und 490 ms. Durch eine andere
Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei der die Variable verschiedene Werte annehmen kann, ist eine
Verringerung des Fehlers möglich.
So kann durch eine Zuweisung des Wertes 0 für die Variable für diese
Bereiche der Fehler reduziert werden. Dem Vergleich mit
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |