DE102007027483A1

DE102007027483A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Qualitätsmerkmals eines Dieselkraftstoffes

Info

Publication number: DE102007027483A1
Application number: DE102007027483A
Authority: DE
Inventors: Sani Dzeko; Marko Schuckert; Liwei Jin; Herbert Schumacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-12-18
Also published as: JP2008309159A; KR20080110514A; US20080308067A1; JP5192915B2

Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Qualitätsmerkmals eines Dieselkraftstoffes für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Zylinderdruckverlaufs mindestens eines Zylinders, wobei aus dem Zylinderdruckverlauf eine Prozessgröße der Verbrennung ermittelt wird, die die Kraftstoffqualität charakterisiert.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Qualitätsmerkmals eines Dieselkraftstoffes für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Zylinderdruckverlaufs mindestens eines Zylinders.
Die Qualität eines Kraftstoffes für eine Diesel-Brennkraftmaschine wird im Wesentlichen charakterisiert durch den Zündverzug und die Durchbrenngeschwindigkeit. Unter Zündverzug versteht man die Zeit von Einspritzbeginn in den Zylinder eines Motors bis zum tatsächlichen Brennbeginn des Luft-Kraftstoff-Gemischs. Der Zündverzug hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere der Zündwilligkeit des Kraftstoffs, die durch die Cetanzahl beschrieben wird, aber auch Betriebsparametern der Brennkraftmaschine wie der Temperatur im Brennraum, dem Druck im Brennraum und der Art der Gemischbildung, die beispielsweise durch die Düse (Verteilung der Tröpfchengröße im Kraftstoffstrahl) oder die Luftführung (z. B. Schirmventile im Einlass, tangentiale Strömungskanäle, Form des Kolbenbodens etc.) beeinflusst werden kann. Die Durchbrenngeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der das Kraftstoff-Luftgemisch abbrennt, beispielsweise der Zeitraum zwischen Brennbeginn und dem Erreichen eines bestimmten Verbrennungsumsatzes.
Aus dem Stand der Technik ist kein Verfahren bekannt, das eine Bestimmung der von Qualitätsmerkmalen des verwendeten Kraftstoffes im Betrieb einer Brennkraftmaschine ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das ein Maß für die Kraftstoffqualität des verwendeten Kraftstoffes liefert.
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Qualitätsmerkmals eines Dieselkraftstoffes für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Zylinderdruckverlaufs mindestens eines Zylinders, wobei aus dem Zylinderdruckverlauf eine Prozessgröße der Verbrennung ermittelt wird, die die Kraftstoffqualität charakterisiert. Die Prozessgröße ist vorzugsweise ein Abstand zwischen Einspritzzeitpunkt und Verbrennungsschwerpunkt und/oder ein Abstand zwischen Einspritzzeitpunkt und einem Zeitpunkt des Maximums des Heizverlaufs. Beide Größen können mit hinreichender Genauigkeit aus dem Zylinderdruckverlauf und ggf. weiteren gemessenen oder modellierten Parametern ermittelt werden. Die Prozessgröße wird vorzugsweise um einen Korrekturwert abhängig von Umgebungsbedingungen der Brennkraftmaschine, insbesondere abhängig von Umgebungstemperatur und/oder Umgebungsdruck und/oder Motortemperatur und/oder einem zusätzlichen Drehmomentbedarf durch Nebenaggregate der Brennkraftmaschine, korrigiert. Diese Maßnahme erhöht die Reproduzierbarkeit der Ermittlung des Qualitätsmerkmals.
Die Ermittlung des Qualitätsmerkmals ermöglicht eine Anpassung von Betriebsparametern, z. B. durch Kennfeldumschaltungen, Änderung von konstanten Parameter oder dergleichen, zum Ausgleich von unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten. Qualitäten der Kraftstoffe bei unterschiedlichen Tankfüllungen eines Kraftfahrzeuges können so durch den Fahrer unbemerkt ausgeglichen werden. Durch die Verwendung vom Zylinderdruckmerkmalen, die sowohl den Zündverzug als auch die Durchbrenngeschwindigkeit berücksichtigen, werden Rückschlüsse auf die Kraftstoffqualität gezogen.
Die Ermittlung der Prozessgröße erfolgt vorzugsweise während eines Testbetriebes unter definierten Randbedingungen, wobei die definierten Randbedingungen eine Kurbelwellendrehzahl und/oder eine Last und/oder einen Ladedruck und/oder eine Abgasrückführungsrate und/oder einen Einspritzdruck umfassen. Durch diese Maßnahme wird der Einfluss von Störgrößen auf die Bestimmung von Qualitätsmerkmalen verringert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass während des Testbetriebes Einfacheinspritzungen abgesetzt werden. Dadurch wird der Einfluss des Qualitätsmerkmals des Dieselkraftstoffes für die beobachtete Prozessgröße besonders gut sichtbar.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Vorrichtung, insbesondere Steuergerät oder Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist sowie ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Für das nachfolgende Ausführungsbeispiel wird von einem direkteinspritzenden Dieselmotor als Brennkraftmaschine ausgegangen, wobei diese eine Einrichtung zur Bestimmung des Zylinder-Druckverlaufs zumindest eines Zylinders aufweist. Diese Einrichtung kann beispielsweise ein Zylinderdrucksensor eines Leitzylinders sein, ebenfalls ist es aber möglich, den Zylinderdruckverlauf beispielsweise über ein Drehzahlsignal modellbasiert zu bestimmen. Die Brennkraftmaschine wird nun in einem Testmodus betrieben, auch als fuel detection mode (FDM) bezeichnet, bei dem die Brennkraftmaschine unter definierten Randbedingungen wie z. B. einer definierten Drehzahl, einer definierten Last, einem definierten Ladedruck, einer definierten Abgasrückführungsrate, einem definierten Einspritzdruck usw. betrieben wird.
Der definierte Betriebszustand des Testbetriebes sollte im Lebenszyklus eines Fahrzeuges häufig angefahren werden, um eine regelmäßige Kontrolle des Kraftstoffes zu ermöglichen. Daher ist z. B. der Leerlauf oder unterer Teillastbereich als Betriebszustand sehr sinnvoll, theoretisch ist aber auch jeder andere häufig vorkommende Drehzahl/Lastpunkt als Testbetrieb möglich. Die in dem Testbetrieb ermittelten Werte zur Kraftstoffqualität werden dann als Eingangsgrößen zur gezielten Applikationsanpassung, z. B. durch Korrekturkennfelder für Ansteuerbeginn, Raildruck, Abgasrückführungsrate und dergleichen, verwendet.
Der Zylinderdruckverlauf wird in dem Testbetrieb als einem definierten Betriebszustand (Fuel Detection Mode, FDM) des direkteinspritzenden Dieselmotors ausgewertet. Bei der Auswertung wird ein Merkmal ausgewählt, das eine Kombination aus Zündverzug und Durchbrenngeschwindigkeit darstellt. Ziel ist es, eine charakteristische Kraftstoffkennzahl zu generieren. Folgende Merkmale erfüllen diese Kriterien:

1. Der Abstand T_MFB50 zwischen Einspritzzeitpunkt SoE und Verbrennungsschwerpunkt MFB50;
2. der Abstand T_dQmax zwischen Einspritzzeitpunkt SoE und Zeitpunkt des Maximums des Heizverlaufs dQmax.

Da die Brennkraftmaschine während des Testbetriebes nicht immer unter gleichen Umgebungsbedingungen betrieben wird, ist es notwendig, die ermittelten Abstände T_MFB50 und T_dQmax zu korrigieren. Korrekturparameter sind die Umgebungstemperatur, der Umgebungsdruck, die Motortemperatur und ein zusätzlicher Drehmomentbedarf durch Verbraucher (z. B. Klimaanlage, Leuchten, etc.) im Fahrzeug.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Schritt 201 wird zunächst in den Testbetrieb umgeschaltet und daraufhin in Schritt 102 der Zylinderdruckverlauf gemessen. In Schritt 203 erfolgt eine Auswertung des Zylinderdruckverlaufs und in Schritt 204 aus der Auswertung des Zylinderdruckverlaufs die Bestimmung von Einspritzzeitpunkt SoE, Verbrennungsschwerpunkt MFB50, dem Maximum des Heizverlaufs dQmax sowie dem Abstand T_MFB50 zwischen Einspritzzeitpunkt SoE und Verbrennungsschwerpunkt MFB50 sowie die Bestimmung des Abstandes T_dQmax zwischen Einspritzzeitpunkt SoE und Zeitpunkt des Maximums des Heizverlaufs dQmax. In Schritt 205 werden diese zuvor bestimmten Merkmale anhand von Korrekturwerten, die zuvor in einem Schritt 206 bestimmt wurden, korrigiert. Mittels der in Schritt 205 ermittelten korrigierten Werte für SoE, MFB50, dQmax sowie T_MFB50 und T_dQmax erfolgt in Schritt 207 eine Umrechnung der Werte auf Kraftstoffeigenschaften.

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Qualitätsmerkmals eines Dieselkraftstoffes für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Zylinderdruckverlaufs mindestens eines Zylinders, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Zylinderdruckverlauf eine Prozessgröße der Verbrennung ermittelt wird, die die Kraftstoffqualität charakterisiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessgröße der Abstand zwischen Einspritzzeitpunkt (SoE) und Verbrennungsschwerpunkt (MFB50) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessgröße der Abstand (T_dQmax) zwischen Einspritzzeitpunkt (SoE) und einem Zeitpunkt des Maximums des Heizverlaufs (dQmax) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessgröße um einen Korrekturwert abhängig von Umgebungsbedingungen der Brennkraftmaschine korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert abhängig von Umgebungstemperatur und/oder Umgebungsdruck und/oder Motortemperatur und/oder einem zusätzlichen Drehmomentbedarf durch Nebenaggregate der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Prozessgröße während eines Testbetriebes unter definierten Randbedingungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Randbedingungen eine Kurbelwellendrehzahl und/oder eine Last und/oder einen Ladedruck und/oder eine Abgasrückführungsrate und/oder einen Einspritzdruck und/oder einen Einspritzbeginn umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Testbetriebes Einfacheinspritzungen abgesetzt werden.
Vorrichtung, insbesondere Steuergerät oder Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.