DE102008002490A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Druckbestimmung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckbestimmung bei einem Dosierventil einer Kraftstoff-Dosiereinrichtung zur Zudosierung von Kraftstoff in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einem zur Regeneration, zur Temperaturbeaufschlagung und/oder zum Thermomanagement eines einem Abgassystem zugeordneten Bauteils der Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff in Strömungsrichtung des Abgases vor dieses Bauteil injiziert wird, wobei die Zudosierung des Kraftstoffes über ein Injektionsventil aus einer Periodendauer und einem Tastverhältnis zur Ansteuerung eines Abschaltventils und des Dosierventils in Abhängigkeit eines Differenzdruckes bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Druck p1 vor dem Dosierventil aus der Akquisition und Verarbeitung mindestens eines Ersatzwertes, welcher aus Signalen eines in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem Dosierventil angeordneten Drucksensors zur Aufnahme eines gemessenen Druckes p2 abgeleitet wird, bestimmt wird. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung kann ein Drucksensor zur Bestimmung des Drucks p1 vor dem Dosierventil eingespart werden oder eine Ersatzstrategie bei einem defekten Drucksensor bereitgestellt werden. Damit kann die Robustheit der Kraftstoff-Dosiereinrichtung erhöht werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckbestimmung bei einem Dosierventil einer Kraftstoff-Dosiereinrichtung zur Zudosierung von Kraftstoff in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einem zur Regeneration, zur Temperaturbeaufschlagung und/oder zum Thermomanagement eines einem Abgassystem zugeordneten Bauteils der Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff in Strömungsrichtung des Abgases vor dieses Bauteil injiziert wird, wobei die Zudosierung des Kraftstoffes über ein Injektionsventil aus einer Periodendauer und einem Tastverhältnis zur Ansteuerung eines Abschaltventils und des Dosierventils in Abhängigkeit eines Differenzdruckes bestimmt wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aufgrund derzeit geplanter gesetzlicher Vorschriften muss der Partikelausstoß einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, vor und / oder nach einem Partikelfilter, wie beispielsweise einem Diesel-Partikelfilter (DPF), während des Fahrbetriebs überwacht werden. Weiterhin ist eine Beladungsprognose des Diesel-Partikelfilters zur Regenerationskontrolle erforderlich, um eine hohe Systemsicherheit zu erreichen und kostengünstige Filtermaterialien einsetzen zu können. Weiterhin kann eine Regelung der Verbrennungseigenschaften der Brennkraftmaschine auf Basis der Information über den Partikelausstoß vorgesehen sein.
  • Partikelfilter weisen allerdings eine begrenzte Speicherfähigkeit für Rußpartikel auf und müssen zur Wiederherstellung der Reinigungswirkung in bestimmten Abständen regeneriert werden. Eine Steuerung der Regeneration des Partikelfilters kann entweder passiv oder aktiv erfolgen. Eine hohe Partikelbeladung des Filters führt zu einem unzulässig starken Anstieg des Abgasgegendrucks.
  • In einfachen, aktiv betriebenen Verfahren wird üblicherweise eine zurückgelegte Fahrstrecke oder eine Betriebsdauer der Brennkraftmaschine für die Durchführung der Regeneration des Filters in festen Intervallen zugrunde gelegt. Dies geschieht typischerweise alle 250 bis 1000 km. Bei Rußpartikelfiltern geschieht die Regeneration durch eine Erhöhung der Abgastemperatur auf typischerweise 550°C bis 650°C. Dies kann durch Maßnahmen in der Gemischaufbereitung des Motors oder durch nachmotorische Maßnahmen erfolgen. Es wird dabei eine exotherme Reaktion angestoßen, die einen Abbrand der Rußpartikel bewirkt und innerhalb einiger Minuten (z. B. 20 Minuten) den Partikelfilter regeneriert.
  • So ist beispielsweise aus der EP 1130227 A1 ein System zur Unterstützung der Regeneration eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters bekannt geworden, bei welchem die Abgastemperatur zum Starten und Aufrechterhalten der Partikel-Regeneration durch Einbringung von Kohlenwasserstoffen (HC) in den Abgasbereich erhöht wird. Die Erhöhung der Abgastemperatur erfolgt im Wesentlichen durch wenigstens eine Kraftstoff-Nacheinspritzung in die Brennkraftmaschine, die zu einem erhöhten HC-Anteil im Abgas führt, der in einem Oxidationskatalysator, welcher in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Partikelfilter angeordnet ist, exotherm reagiert.
  • In der DE 10 2004 031 321 A1 sowie in der DE 10 2006 009 921 A1 werden ein Verfahren zum Dosieren eines Kraftstoffs in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.
  • Ein derartiges System, bei dem temporär eine genau dosierte Kraftstoffmenge zur Regeneration des Partikelfilters in den Abgasstrang eingespritzt wird, ist auch unter dem Namen DEPARTRONIC der Anmelderin bekannt und ist insbesondere für den Einsatz in Nutzfahrzeugen mit Dieselmotoren vorgesehen. Die HC-Zumessung wird aus einer Periodendauer T und einem Tastverhältnis ti zur Ansteuerung eines Abschaltventils (shut off valve SV) und eines Dosierventils (dosing valve DV) in Abhängigkeit von einem Druck p1, gemessen mit einem Drucksensor, der in Strömungsrichtung des Kraftstoffes vor dem Dosierventil (DV) angeordnet ist, innerhalb einer Kraftstoffzumesseinrichtung nach einem Polynomenverfahren bestimmt, um einen gewünschten HC-Massenstrom in das Abgassystem zu dosieren, wobei die berechneten Werte an die entsprechenden Gerätetreiber des Abschaltventils (SV) und des Dosierventils (DV) gesendet werden. Dabei wird folgender Zusammenhang zu Grunde gelegt: Q = f(Δp, TV) (1)wobei Q die Durchflussmenge in g/min, Δp der Differenzdruck in bar über dem Dosierventil (DV) und TV das Tastverhältnis in % bedeuten. Entsprechende Bestromungsparameter (Periodendauer T und Tastverhältnis ti) für die Ansteuerung des Abschaltventils (SV) und des Dosierventils (DV) ergeben sich aus einem Polynom der Art T, ti = f(Δp, Δp2) (2)
  • Ein weiterer Drucksensor zur Bestimmung eines Druckes p2 hinter dem Dosierventil (DV) wird derzeit für Zwecke der Diagnose im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD) eingesetzt.
  • Nachteilig ist derzeit, dass unter praxisnahen Bedingungen im Niederdruckkreis (low pressure circuit LPC) Druckspitzen auftreten können, die den ersten Drucksensor zur Bestimmung des Druckes p1 bersten lassen können. Zudem verteuert ein derartiger Drucksensor das derzeitige System.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu etablieren, mit dem ein Drucksensor zur Bestimmung des Druckes p1 entfallen könnte und ein Wert für den Druck p1 aus anderen Größen generiert werden kann. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Druck p1 vor dem Dosierventil aus der Akquisition und Verarbeitung mindestens eines Ersatzwertes, welcher aus Signalen eines in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem Dosierventil angeordneten Drucksensors zur Aufnahme eines gemessenen Druckes p2 abgeleitet wird, bestimmt wird. Mit diesem Verfahren kann einerseits der Drucksensor zur Bestimmung des Drucks p1 eingespart werden, was den Kostenaufwand reduzieren würde. Andererseits kann damit, wenn eine Mengenumsetzung in der Kraftstoff-Dosiereinrichtung weiterhin auf dem Druck p1 basiert, eine Ersatzstrategie bei einem defekten Drucksensor zur Bestimmung des Drucks p1 bereitgestellt werden, so dass das System weiterhin betrieben werden kann. Durch eine Implementierung dieses Verfahrens kann die Robustheit der Kraftstoff-Dosiereinrichtung insbesondere gegenüber auftretenden Druckspitzen im Niederdruckkreis (LPC) erhöht werden.
  • Dabei ist in einer bevorzugten Verfahrensvariante vorgesehen, dass der zeitliche Verlauf des gemessenen Druckes p2 während der Periodendauer des Schaltsignals für das Dosierventil erfasst und das Maximum bestimmt wird und dieses bis zur nächsten Periode gehalten wird. Aus den Maxima des gemessenen Druckes p2 wird in einem nächsten Schritt eine p2max-Einhüllkurve bestimmt und mittels einer Offset-Kennlinie der Druck p1 abgeleitet. Hierbei wird ausgenutzt, dass zwischen der p2max-Einhüllkurve zzgl. der Offset-Kennlinie und dem Druckabfall über dem Dosierventil (DV) eine Proportionalität besteht, so dass damit das p1-Drucksignal generiert werden kann. Vorteilhaft ist dabei, dass das Ressourcenschonende Polynomverfahren weiterhin genutzt werden kann.
  • Bei Kleinstmengen muss die Offsetkennlinie entsprechend der Mengenanforderung korrigiert werden, da bei kleinen Dosierventil-Öffnungszeiten der tatsächliche Maximalwert am Drucksensor zur Bestimmung des Drucks p2 nicht erfasst wird.
  • Mittels der P2max-Einhüllkurve wird dann gemäß der bevorzugten Verfahrensvariante unter Berücksichtigung einer Medientemperatur des Kraftstoffes und der korrigierten Offsetkennlinie bei kleinen Dosiermengen ein Polynom für die Berechnung von Bestromungsparametern für das Dosierventil bestimmt.
  • Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe sieht hinsichtlich der Durchführung des zuvor beschrieben Druckbestimmungsverfahrens vor, dass die Kraftstoff-Dosiereinrichtung eine Steuereinheit aufweist, die eine Berechnungseinheit zur Bestimmung der p2max-Einhüllkurve aus dem gemessenen Druck p2 des in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem Dosierventil angeordneten Drucksensors sowie eine Kennfeldeinheit zur Generierung einer Offsetkennlinie zur Ermittlung eines Ersatzwertes für den Druck p1 vor dem Dosierventil aufweist. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass die Steuereinheit eine weitere Kennfeldeinheit zur Korrektur der Offsetkennlinie bei einer kleinen Mengenanforderung aufweist. Mittels des Ersatzwertes für den Druck p1 und der Medientemperatur des Kraftstoffes sind in einer Berechnungseinheit innerhalb der Steuereinheit das Polynom und in einer Umrechnungseinheit Bestromungsparameter für das Dosierventil bestimmbar. Diese Funktionalität kann als Hardware ausgeführt oder als Software implementiert sein.
  • Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass innerhalb einer Detektionszeit von kleiner 10 ms, typischerweise innerhalb etwa 6 ms, nach erfolgter Ansteuerung des Dosierventils für die Bestimmung des Ersatzwertes für p1 der Druckverlauf des gemessenen Druckes p2 ausgewertet wird, da der sich im Betrieb einstellende Mittelwert am Drucksensor p2 für die Berechnung des HC-Massestroms keine ausreichende Aussage über den Zulaufdruck p1 vor dem Dosierventil zulässt, wie dies Druckmessungen mit unterschiedlichen Drücken p1 im Niederdruckkreis (LPC) gezeigt haben. Dazu wird zur Akquisition eines Ersatzwertes die Trägheit bzw. das dynamische Verhalten des Dosierventils (DV) und des Injektionsventils (IV) der Kraftstoff-Dosiereinrichtung genutzt. Dem zu folge werden nur in den ersten Millisekunden nach dem Öffnen des Dosierventils und vor dem Einsetzen eines „Schnarrverhaltens” des Injektionsventils (IV) der Druckverlauf des Druckes p2 betrachtet. Das „Schnarrverhalten” äußert sich in Druckschwankungen, die in kurzen Abständen auftreten.
  • Als Ersatzwert kann einerseits der Maximalwert des gemessenen Drucks p2 innerhalb der Detektionszeit verwendet werden. Eine weitere bevorzugte Strategie sieht vor, dass als Ersatzwert der Mittelwert zwischen maximalem gemessenem Druck p2 (höchster Wellenkamm) und einem minimal gemessenen Wert (niedrigstes Wellental) verwendet wird. Ebenso kann als Ersatzwert der Mittelwert von zwei aufeinander folgenden Druckspitzen des gemessenen Drucks p2 oder der Mittelwert vom Wert einer maximalen und minimalen Druckspitze innerhalb der Detektionszeit verwendet werden.
  • Zur Akquisition der oben beschriebenen Ersatzwerte wird der Druckverlauf des gemessenen Drucks p2 digital mit einer hohen Abtastrate unter Einbeziehung einer Triggerung durch das Ansteuersignal des Dosierventils abgetastet. Erfindungsgemäß kann dabei eine Abtastrate von einem anderen Sensor für die Dauer der Akquisition umgeleitet werden.
  • Eine bevorzugte Anwendung der zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten sieht den Einsatz in einer Kraftstoff-Dosiereinrichtung zur Regeneration, zur Temperaturbeaufschlagung und/oder zum Thermomanagement eines einem Abgassystem zugeordneten Bauteils einer Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen vor, die mit Diesel-Kraftstoff betrieben werden. Insbesondere im Nutzfahrzeugbereich kann damit beispielsweise eine effektive und flexible Regeneration des Partikelfilters gewährleistet bzw. unterstützt werden.
  • Die Funktionalität der Verfahrensvarianten kann dabei als Software-Modul in der Steuereinheit der Kraftstoff-Dosiereinrichtung oder in der übergeordneten Motorsteuerung implementiert sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Kraftstoff-Dosiereinrichtung einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 ein Druckverlaufsdiagramm und
  • 4 ein weiteres Druckverlaufsdiagramm zur Bestimmung von Ersatzwerten für einen Druck p1.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt schematisch eine Kraftstoff-Dosiereinrichtung 1 zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, welche mit Diesel-Kraftstoff betrieben werden kann. Als Hauptkomponenten weist die Kraftstoff-Dosiereinrichtung 1 einen Niederdruckkreislauf 10 für den Kraftstoff, eine Kraftstoffzumesseinrichtung 20 und eine Einspritzeinheit 30 auf, die den Kraftstoff in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Partikelfilter einspritzt.
  • Vom Niederdruckkreislauf 10 erfolgt ein Kraftstofffluss 26 in Richtung der Kraftstoffzumesseinrichtung 20, die ein Abschaltventil 21 (shut off valve SV) sowie ein Dosierventil 22 (dosing valve DV) aufweist. Eine Zumessung von Kohlenwasserstoffen (HC) erfolgt durch eine zeitliche Ansteuerung des Abschaltventils 21 und des Dosierventils 22, wobei der gewünschte HC-Massenstrom im Wesentlichen aus der Periodendauer und einem Tastverhältnis zur Ansteuerung des Abschaltventils 21 und des Dosierventils 22 bestimmt wird. Die berechneten Werte werden an den Komponententreiber für das Abschaltventil 21 und das Dosierventil 22 gesendet.
  • Ein anliegender Differenzdruck 25 über dem Dosierventil 22 wird nach dem Stand der Technik mittels Drucksensoren 23, 24 bestimmt, die eingangs- und ausgangsseitig am Dosierventil 22 angeordnet sind. Ein gemessener Druck p1 54 kann dabei mit dem Drucksensor 23 und ein gemessener Druck p2 55 mit dem Drucksensor 24 bestimmt werden. Zur Temperaturbestimmung des Kraftstoffes kann der eingangsseitige Drucksensor 23 als kombinierter Druck-/Temperatursensor ausgelegt sein. Ebenso möglich ist die Temperaturbestimmung ausgangsseitig am Dosierventil 22, z. B. in der Position des Drucksensors 24.
  • Die Einspritzeinheit 30 am Abgasstrang der Brennkraftmaschine besteht im Wesentlichen aus einem Injektionsventil 31 (injection valve IV), welches einen Kühlwasserzulauf/-ablauf 32 zur Kühlung des Injektionsventils 31 aufweist. Mit einem Drucksensor 33 im Abgaskanal der Brennkraftmaschine kann ein Abgasgegendruck 59 bestimmt werden.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Drucksensor 23 entfallen kann und der gemessene Druck p1 54 durch die Akquisition eines Ersatzwertes für die Bestimmung des Drucks p1 53 ersetzt wird. Dabei wird der Druck p1 53 vor dem Dosierventil 22 aus der Akquisition und Verarbeitung mindestens eines Ersatzwertes, welcher aus Signalen eines in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem Dosierventil 22 angeordneten Drucksensors 24 zur Aufnahme eines gemessenen Druckes p2 55 und/oder aus dem dynamischen Verhalten des Injektionsventils 31 abgeleitet wird, bestimmt.
  • 2 zeigt schematisch den Prozessablauf einer erfindungsgemäßen Verfahrensvariante anhand eines Blockschaltbildes.
  • Dargestellt ist eine Steuereinheit 40, die beispielsweise Bestandteil einer übergeordneten Steuereinheit für die Kraftstoff-Dosiereinrichtung sein kann. Diese weist eine Berechnungseinheit 41 zur Bestimmung einer p2max-Einhüllkurve 56 aus einem gemessenen Druck p2 55 eines in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem Dosierventil 22 angeordneten Drucksensors 24 auf (siehe 1). Dabei wird der zeitliche Verlauf des gemessenen Druckes p2 55 während der Periodendauer des Schaltsignals für das Dosierventil 22 erfasst und das Maximum bestimmt. Aus den Maxima des gemessenen Druckes p2 55 wird dann die p2max-Einhüllkurve 56 bestimmt. In einer der Berechnungseinheit 41 nachgeordneten Kennfeldeinheit 42 wird aus p2max-Einhüllkurve 56 eine Offsetkennlinie generiert, von der in einer Differenzeinheit 45 der Abgasgegendruck 59, gemessen im Bereich der Einspritzeinheit 30, subtrahiert wird. Dieses Signal entspricht einem Signal für einen modellierten Differenzdruck 57, welcher über eine Umschalteinheit 46 einer Berechnungseinheit 47 zugeleitet wird. Dieser modellierte Differenzdruck 57 kann als Ersatz eines gemessenen Differenzdruckes 58 dienen, der sich aus der Differenz zwischen dem gemessenen Druck p1 54, bestimmt mit dem Drucksensor 23 vor dem Dosierventil 22 (siehe 1), und dem Abgasgegendruck 59 ergibt. Bei defektem Drucksensor 23 kann dann mittels der Umschalteinheit 46 vom gemessenen Differenzdruck 58 auf den modellierten Differenzdruck 57 umgeschaltet werden. Ist, um Kosten einzusparen, ein Wegfall des Drucksensors 23 vorgesehen, wird nur der modellierte Differenzdruck 57 der Berechnungseinheit 47 zugeleitet. Dies hat den Vorteil, dass die Rechenalgorithmen innerhalb der Berechnungseinheit 47, hier insbesondere die Polynomenbestimmung, unverändert beibehalten werden können.
  • Die Steuereinheit 40 weist zusätzlich zur Kleinstmengenkorrektur eine weitere Kennfeldeinheit 43 zur Korrektur der Offsetkennlinie bei einer kleinen Mengenanforderung 48.1 auf. Als Ausgangssignal der Kennfeldeinheit 43 wird ein Korrekturterm generiert, welcher mittels einer Multiplikationseinheit 44 mit der aus der Kennfeldeinheit 42 generierten Offsetkennlinie verknüpft wird.
  • In einer Korrektureinheit 48 wird mittels des Signals für die Mengenanforderung 48.1 und einer Medientemperatur 48.2 des Kraftstoffes eine Temperaturkorrektur durchgeführt und ein entsprechendes Korrektursignal der Berechnungseinheit 47 zugeführt.
  • In der Berechnungseinheit 47 erfolgt die Bestimmung des eingangs erwähnten Polynoms zur Generierung der Bestromungsparameter 49.1, die in einer Umrechnungseinheit 49 in entsprechende Werte für die Periodendauer und Tastverhältnisse (Duty Cycle) zur Ansteuerung des Abschaltventils 21 (SV) bzw. des Dosierventils 22 (DV) umgerechnet werden.
  • Die zuvor beschriebene Funktionalität des Verfahrens kann als Hard- und/oder Software ausgeführt sein.
  • 3 zeigt beispielhaft ein Druckverlaufsdiagramm als Ergebnis der zuvor beschriebenen Verfahrensvariante. Dargestellt ist ein Druck 52 in Abhängigkeit der Zeit 51.
  • Eine Kurve zeigt die periodischen Druckschwankungen für den gemessenen Druck p2 55 sowie die daraus abgeleitete p2max-Einhüllkurve 56. Durch die zuvor beschriebenen Korrekturen hinsichtlich des Abgasgegendrucks 59 und ggf. der Kleinstmengenkorrektur bei sehr kleinen Mengenanforderungen 48.1 ergibt sich aus der p2max-Einhüllkurve 56 ein modellierter Differenzdruck 57, der als Eingangsgröße für die Polynomenbestimmung zur Berechnung der Bestromungsparameter 49.1 dienen kann. Zum Vergleich ist der Verlauf des gemessenen Differenzdrucks 58 dargestellt, der sich aus der Differenz zwischen dem gemessenen Druck p1 54 und dem Abgasgegendruck 59 ergibt. Wie zu erkennen ist, stimmen beide Kurven, gemessener Differenzdruck 58 und modellierter Differenzdruck 57 aus dem gemessenen Druck p2 55, recht gut überein. Abgesehen von einer geringfügigen Toleranzverschlechterung im dynamischen Bereich kann daher der modellierte Differenzdruck 57 als Ersatzwert für den gemessenen Differenzdruck 58 bei der Bestimmung der Bestromungsparameter 49.1 verwendet werden.
  • In 4 ist eine andere, ebenfalls bevorzugte Strategie zur Akquisition eines Ersatzwertes für den gemessenen Druck p1 54 dargestellt. Im Druckverlaufsdiagramm 50 ist, wie in 3, der Druck 52 in Abhängigkeit der Zeit 51 dargestellt.
  • Dabei wird innerhalb einer kurzen Detektionszeit 60 nach erfolgter Ansteuerung des Dosierventils 22 für die Bestimmung des Ersatzwertes für den gemessenen Druck p1 54 der Druckverlauf des gemessenen Druckes p2 55 ausgewertet. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere innerhalb dieser Detektionszeit 60, die kleiner 10 ms, typischerweise etwa 6 ms beträgt, der Druckverlauf des gemessenen Drucks p2 55 dem des gemessenen Drucks p1 54 ähnelt und man beispielsweise mittels der Auswertung des Maximalwertes des gemessenen Drucks p2 55 innerhalb dieser Detektionszeit 60 einen Ersatzwert für den gemessenen Druck p1 54 bestimmen kann.
  • Wie sich gezeigt hat, ist für eine Zeit nach dieser Detektionszeit 60 ein Ableiten eines Ersatzwertes nicht reproduzierbar möglich, da aufgrund des dynamischen Verhaltens des in 1 dargestellten Injektionsventils 31 der gemessene Druck p2 55 und auch der gemessene Druck p1 54 heftig zu Schwingen anfängt, was als „Schnarren” des Injektionsventils 31 bezeichnet wird. Mittelwertbetrachtungen beim gemessenen Druck p2 55 als Ersatzwerte für den gemessene Druck p1 54 ergaben hier keine signifikanten Abhängigkeiten bzw. waren zur Auswertung zu stark fehlerbehaftet.
  • Weitere Verfahrensvarianten sehen vor, dass als Ersatzwert für den gemessene Druck p1 54 der Mittelwert zwischen maximalem gemessenem Druck p2 55 und einem minimal gemessenen Wert, der Mittelwert von zwei aufeinander folgenden Druckspitzen des gemessenen Drucks p2 55 oder der Mittelwert vom Wert einer maximalen und minimalen Druckspitze innerhalb der Detektionszeit 60 verwendet wird. Dazu ist vorgesehen, dass zur Akquisition der Ersatzwerte der Druckverlauf des gemessenen Drucks p2 55 digital mit einer hohen Abtastrate unter Einbeziehung einer Triggerung durch das Ansteuersignals des Dosierventils 22 abgetastet wird, wobei auch vorgesehen sein kann, dass eine Abtastrate von einem anderen Sensor für die Dauer der Akquisition umgeleitet wird.
  • Mit den beschriebenen Verfahrensvarianten und der Vorrichtung kann der Drucksensor 23 zur Bestimmung des Drucks p1 vor dem Dosierventil 22 eingespart werden oder eine Ersatzstrategie bei einem defekten Drucksensor 23 bereitgestellt werden. Damit kann die Robustheit der Kraftstoff-Dosiereinrichtung 1 erhöht werden. In beiden Fällen kann der Auswertealgorithmus zur Bestimmung der Bestromungsparameter 49.1 für das Dosierventil 22 bei behalten werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1130227 A1 [0006]
    • - DE 102004031321 A1 [0007]
    • - DE 102006009921 A1 [0007]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Druckbestimmung bei einem Dosierventil (22) einer Kraftstoff-Dosiereinrichtung (1) zur Zudosierung von Kraftstoff in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einem zur Regeneration, zur Temperaturbeaufschlagung und/oder zum Thermomanagement eines einem Abgassystem zugeordneten Bauteils der Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff in Strömungsrichtung des Abgases vor dieses Bauteil injiziert wird, wobei die Zudosierung des Kraftstoffes über ein Injektionsventil (31) aus einer Periodendauer und einem Tastverhältnis zur Ansteuerung eines Abschaltventils (21) und des Dosierventils (22) in Abhängigkeit eines Differenzdruckes (25) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck p1 (53) vor dem Dosierventil (22) aus der Akquisition und Verarbeitung mindestens eines Ersatzwertes, welcher aus Signalen eines in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem Dosierventil (22) angeordneten Drucksensors (24) zur Aufnahme eines gemessenen Druckes p2 (55) abgeleitet wird, bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des gemessenen Druckes p2 (55) während der Periodendauer des Schaltsignals für das Dosierventil (22) erfasst und das Maximum bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Maxima des gemessenen Druckes p2 (55) eine p2max-Einhüllkurve (56) bestimmt und mittels einer Offset-Kennlinie der Druck p1 (53) abgeleitet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei kleinen Dosiermengen die Offsetkennlinie entsprechend einer Mengenanforderung (48.1) korrigiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der p2max-Einhüllkurve (56) unter Berücksichtigung einer Medientemperatur (48.2) des Kraftstoffes und der korrigierten Offsetkennlinie bei kleinen Dosiermengen ein Poly nom für die Berechnung von Bestromungsparametern (49.1) für das Dosierventil (22) bestimmt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Detektionszeit (60) von kleiner 10 ms nach erfolgter Ansteuerung des Dosierventils (22) für die Bestimmung des Ersatzwertes der Druckverlauf des gemessenen Druckes p2 (55) ausgewertet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Ersatzwert der Maximalwert des gemessenen Drucks p2 (55) verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Ersatzwert der Mittelwert zwischen maximalem gemessenem Druck p2 (55) und einem minimal gemessenen Wert verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Ersatzwert der Mittelwert von zwei aufeinander folgenden Druckspitzen des gemessenen Drucks p2 (55) verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Ersatzwert der Mittelwert vom Wert einer maximalen und minimalen Druckspitze innerhalb der Detektionszeit (60) verwendet wird.
  11. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dass zur Akquisition der Ersatzwerte der Druckverlauf des gemessenen Drucks p2 (55) digital mit einer hohen Abtastrate unter Einbeziehung einer Triggerung durch das Ansteuersignal des Dosierventils (22) abgetastet wird, wobei eine Abtastrate von einem anderen Sensor für die Dauer der Akquisition umgeleitet wird.
  12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer Kraftstoff-Dosiereinrichtung (1) zur Regeneration, zur Temperaturbeaufschlagung und/oder zum Thermomanagement eines einem Abgassystem zugeordneten Bauteils einer Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen, die mit Diesel-Kraftstoff betrieben werden.
  13. Vorrichtung zur Druckbestimmung bei einem Dosierventil (22) einer Kraftstoff-Dosiereinrichtung (1) zur Zudosierung von Kraftstoff in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einem zur Regeneration, zur Temperaturbeaufschlagung und/oder zum Thermomanagement eines einem Abgassystem zugeordneten Bauteils der Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff in Strömungsrichtung des Abgases vor dieses Bauteil injizierbar ist, wobei die Zudosierung des Kraftstoffes über ein Injektionsventil (31) aus einer Periodendauer und einem Tastverhältnis zur Ansteuerung eines Abschaltventils (21) und des Dosierventils (22) in Abhängigkeit eines Differenzdruckes (25) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Dosiereinrichtung (1) eine Steuereinheit (40) aufweist, die eine Berechnungseinheit (41) zur Bestimmung einer p2max-Einhüllkurve (56) aus einem gemessenen Druck p2 (55) eines in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter dem Dosierventil (22) angeordneten Drucksensors (24) sowie eine Kennfeldeinheit (42) zur Generierung einer Offsetkennlinie zur Ermittlung eines Ersatzwertes für einen Druck p1 (53) vor dem Dosierventil (22) aufweist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) eine Kennfeldeinheit (43) zur Korrektur der Offsetkennlinie bei einer kleinen Mengenanforderung (48.1) aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Ersatzwertes für den Druck p1 (53) und einer Medientemperatur (48.2) des Kraftstoffes in einer Berechnungseinheit (47) ein Polynom und in einer Umrechnungseinheit (49) Bestromungsparameter (49.1) für das Dosierventil (22) bestimmbar sind.
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