DE102011077404A1 - Method for determination of fuel quality in high pressure injection apparatus in motor car, involves comparing measurement curve with comparison curves, and determining fuel quality when measurement curve corresponds to comparison curves - Google Patents
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Abstract
Description
Die Anforderungen an moderne Kraftstoff-Einspritzsysteme für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotore bezüglich der Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge werden aus mehreren Gründen stetig höher geschraubt. Zum Einen fordert der Verbraucher möglichst geringen Kraftstoffverbrauch möglichst ohne Leistungseinbusse, zum Anderen werden auch die gesetzlichen Bestimmung bezügliche der Abgasemission immer weiter verschärft. Neben den Druckverhältnissen im System und den durch Fertigung, Alterung und Verschleiß bedingten Toleranzen spielt auch die Kraftstoffqualität, die insbesondere durch den mit der Qualität variierenden Elastizitäts- oder Kompressibilitätsmodul (E-Modul) des Kraftstoffes Einfluss nimmt, eine nicht zu vernachlässigende Rolle bei der Gewährleistung hochpräziser Einspritzmengen. Dieser Stoffwert fließt beispielsweise in die Algorithmen des Druckreglers und anderer Funktionen ein und beeinflusst so die Genauigkeit der Einspritzung.The requirements for modern fuel injection systems for motor vehicle internal combustion engines with regard to the accuracy of the injected fuel quantity are screwed steadily higher for several reasons. On the one hand, the consumer demands as little fuel as possible without sacrificing performance, on the other hand, the legal provision relating to the exhaust emission is also increasingly tightened. In addition to the pressure conditions in the system and the tolerances resulting from manufacturing, aging and wear, the quality of the fuel, which is particularly influenced by the quality or elasticity or compressibility modulus (modulus of elasticity) of the fuel, also plays a significant role in the warranty high-precision injection quantities. This material value, for example, flows into the algorithms of the pressure regulator and other functions and thus influences the accuracy of the injection.
Dem gegenüber steht eine derzeit ständig anwachsende Vielfalt von verfügbaren Kraftstoffqualitäten. Zum Einen basiert dies auf den modernen Marketingkonzepten der Mineralölgesellschaften zum Anderen auf politischen Randbedingungen mit der Zielsetzung fossile Kraftstoffe immer weitergehend durch alternative Kraftstoffe zu ersetzen.On the other hand, there is a constantly growing variety of available fuel qualities. On the one hand, this is based on the modern marketing concepts of the oil companies and on the other on political boundary conditions with the objective of increasingly replacing fossil fuels with alternative fuels.
Zum Beispiel Diesel Einspritzsysteme unterliegen künftig der Anforderung, mit unterschiedlichsten Dieselkraftstoffgemischen, mit bis zu 100% Biodiesel betrieben zu werden. In der aktuellen europäischen Gesetzgebung für Dieselkraftstoffe (
Aufgrund dessen wird es immer wichtiger die Kraftstoffqualität oder darauf basierend auch die Kraftstoffsorte im System zu erkennen, um die Algorithmen zur Einspritzmengendosierung im laufenden Betrieb an die Kraftstoffqualität anzupassen und eine optimale Leistungsausbeute zu gewährleisten oder gar im Zweifelsfall, zum Beispiel nach einer Fehlbetankung, den Verbrennungsmotor abzuschalten um Schädigungen zu vermeiden.Because of this, it is becoming increasingly important to recognize the fuel quality or, based on this, the type of fuel in the system in order to adapt the fuel quantity metering algorithms to the fuel quality during operation and to ensure optimum power output or, in case of doubt, for example after a misfueling, the internal combustion engine shut down to avoid damage.
Aus dem Stand der Technik sind bereits verschieden Möglichkeiten zur Erkennung von Kraftstoffqualitäten oder Kraftstofftypen oder -sorten bekannt. So besteht die Möglichkeit mit Hilfe der Anordnung von spezielle Sensoren, wie zum Beispiel Infrarotsensoren oder Leitfähigkeitssensoren, in kraftstoffführenden Leitungen, die Kraftstoffqualität zu ermitteln. Diese Art der Kraftstoffqualitätsdetektion verursacht jedoch hohe Zusatzkosten im System durch den Einsatz eines zusätzlichen Bauteils plus der entsprechenden Leistungselektronik.Various possibilities for the recognition of fuel qualities or fuel types or types are already known from the prior art. Thus, it is possible by means of the arrangement of special sensors, such as infrared sensors or conductivity sensors, in fuel-carrying lines to determine the fuel quality. However, this type of fuel quality detection causes high overheads in the system through the use of an additional component plus the appropriate power electronics.
Desweiteren ist auch aus der
Zunächst wird ein Verfahren vorgestellt, das auf der Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas mit Hilfe einer Lambda-Sonde basiert. Der Nachteil diese Verfahrens besteht jedoch darin, dass eine Bestimmung der Kraftstoffsorte erst nach dem Verbrennungsvorgang erfolgen kann, also ein fehlerhafter Betrieb zunächst in Kauf genommen werden muss, was im Extremfall bereits Schäden am System zur Folge haben kann. Das in der
Bei weiteren bekannten Verfahren zur Ermittlung von Kraftstoffqualitäten oder der dafür maßgeblichen Kenngrößen, bei denen auf zusätzliche Sensorik verzichtet und im Wesentlichen der ohnehin vorhandene Drucksensor eingesetzt wird, wird die allgemeine Bilanzgleichung des hydraulischen Systems
So ist beispielsweise aus der
In Dokument
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die bekannten Verfahren wegen mangelnder Genauigkeit der Erfassung der Kraftstoffströme und der Einfluß nehmenden Randbedingungen nicht geeignet sind die Kraftstoffqualität mit zuverlässiger Genauigkeit zu ermitteln.In practice it has been found that the known methods are not suitable for determining the fuel quality with reliable accuracy due to lack of accuracy of the detection of the fuel flows and the influencing boundary conditions.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffqualität anzugeben, das es ermöglicht auch bei steigender Anzahl unterschiedlicher dicht nebeneinander liegender Kraftstoff-Qualitäten die Qualität des vorliegenden Kraftstoffes im Betrieb zuverlässig zu bestimmen.The present invention is therefore based on the object to provide an improved method for determining the fuel quality, which makes it possible to reliably determine the quality of the fuel present during operation even with increasing number of different closely juxtaposed fuel qualities.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffqualität findet Anwendung im Zusammenspiel mit einer Hochdruck-Einspritzvorrichtung, die insbesondere bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden kann. Eine solche Hochdruck-Einspritzvorrichtung weist im Wesentlichen die folgenden Komponenten auf. Einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher, der im Kraftfahrzeug auch zum Beispiel als „Common Rail“ bezeichnet wird mit einer Druckmessvorrichtung zur Messung des im Speicher herrschenden aktuellen Drucks. Zumindest einen mit dem Kraftstoff-Hochdruckspeicher in hydraulischer Verbindung stehenden Einspritzinjektor, zum Beispiel zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors im Betrieb. Eine mit dem Kraftstoff-Hochdruckspeicher in hydraulischer Verbindung stehende Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem digital gesteuerten Einlassventil, die den Kraftstoff mit Hilfe des digital gesteuerten Einlassventils hochgenau gegen hohen Druck in den Kraftstoff-Hochdruckspeicher fördert. Eine elektronische Steuervorrichtung zur Steuerung der Hochdruck-Einspritzeinrichtung mit einem Speicherbereich in dem Vergleichswertkurven für zugeordnete unterschiedliche Kraftstoffqualitäten gespeichert sind. Beim Einsatz in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug kann die Steuervorrichtung Teil der sogenannten ECU (Engine Control Unit) sein, die alle zum Betrieb der Einspritzvorrichtung und des Verbrennungsmotors erforderlichen Funktionen steuert oder regelt. Als Vergleichswertkurven können einzelne Wertekurven, ganze Kurvenscharen oder gar drei- oder mehrdimensionale Kennfelder verstanden werden, die Vergleichswerte für bestimmte Kraftstoffqualitäten ggf. in Abhängigkeit von unterschiedlichen Einflussgrößen wie zum Beispiel Druck und Temperatur zum Vergleich bereitstellen. Die erforderlichen Vergleichswertkurven werden im Allgemeinen im Vorfeld der Anwendung in Versuchen empirisch ermittelt oder basierend auf einzelnen so ermittelten Werten hochgerechnet. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte in Reihenfolge auf:
Zunächst wird ein Analyse-Betriebszustand des Hochdruck-Einspritzsystems hergestellt bei dem die Summe der Kraftstoff-Abflüsse aus der Hochdruck-Einspritzvorrichtung für vorbestimmte Zeit konstant bleibt. Dies kann erzielt werden durch konstanthalten der Einspritzzeiten der Einspritzinjektoren, zum Beispiel im Leerlaufbetrieb eines Verbrennungsmotors oder durch geschlossen halten der Einspritzinjektoren und eines gegebenenfalls vorhandenen Hochdruck-Regelventils zum Beispiel im Schubbetrieb eines Verbrennungsmotors. Werden alle Ventile geschlossen gehalten entspricht der Kraftstoff-Abfluss (dQab/dt) den Kraftstoff-Leckageströmen, die bei näherungsweise konstanten Druckverhältnissen als konstant angesehen werden können. Mittels des hochgenauen digital gesteuerten Einlassventils der Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird dann ein Kraftstoff-Förderstrom in den Kraftstoff-Hochdruckspeicher (dQzu/dt) so eingestellt, dass dieser der Summe der Kraftstoff-Abflüsse entspricht und sich ein bestimmter konstanter Druck im Kraftstoff-Hochdruckspeicher einstellt. Die vorbestimmte Zeitdauer entspricht der Dauer des Ablaufs der zur Bestimmung der Kraftstoffqualität durchzuführenden Verfahrensschritte mindestens jedoch bis zum Abschluss der Ermittlung der Druckanstiegskurve. In der Folge wird dann der Kraftstoff-Förderstrom mittels des digital gesteuerten Einlassventils um eine vorbestimmte Differenz-Fördermenge (d∆Qzu/dt) erhöht. Geht man, zumindest in erster Näherung davon aus, dass die Summe der Kraftstoff-Abflüsse, insbesondere der Kraftstoff-Leckageströme, konstant bleiben, so hat dies eine kontinuierliche Zuförderung von Kraftstoff in den Kraftstoff-Hochdruckspeicher und einen damit verbundenen Druckanstieg zur Folge. Zeitlich parallel zu dieser Druckerhöhung erfolgt die Messung einer durch den erhöhten Krafttoff-Förderstrom verursachten Druckanstiegeskurve im Kraftstoff-Hochdruckspeicher mit Hilfe der vohandenen Druckmessvorrichtung. Aus der gemessenen Druckanstiegskurve, die zunächst nur den Druckanstieg entlang der Zeitachse darstellt, wird dann eine Meßwertkurve ermittelt. Dies kann zum Beispiel durch einfaches Umrechnen der gemessenen Werte erfolgen, so dass die Meßwertkurve zum Beispiel den Druckanstieg in Abhängigkeit von der zugeführten Kraftstoffmenge oder den E-Modul in Abhängigkeit vom Druck darstellt. Ebenso kann jedoch auch auf eine Umrechnung verzichtet werden und die Druckanstiegskurve selbst als Meßwertkurve herangezogen werden. Die Ermittlung der Meßwertkurve würde in diesem Fall einer einfachen Übernahme der Druckanstiegskurve entsprechen. In welche Werte die Druckanstiegskurve umgerechnet wird hängt letztendlich davon ab welche Werte durch die Vergleichswertkurven zum Vergleich zur Verfügung stehen, da nur gleiche Werteeinheiten miteinander vergleichbar sind und im folgenden Schritt mit Hilfe der Steuervorrichtung ein Vergleich der Meßwertkurve mit den gespeicherten Vergleichswertkurven erfolgt. Bei dem Vergleich geht es darum die Vergleichswertkurve unter den im Speicherbereich der Steuervorrichtung abgelegten Vergleichswertkurven zu finden die mit der Meßwertkurve in ausreichender Genauigkeit übereinstimmt. Dies ist gegeben für die Vergleichswertkurve die der Meßwertkurve am nächsten kommt und innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite der Abweichung liegt. Nun braucht nur noch die der ermittelten Vergleichsmeßkurve zugeordnete Kraftstoffqualität bestimmt werden.This object is achieved by a method having the features according to claim 1. The inventive method for determining the fuel quality is used in conjunction with a high-pressure injection device, which can be used in particular in internal combustion engines for motor vehicles. Such a high-pressure injection device essentially has the following components. A fuel high-pressure accumulator, which is also referred to in the motor vehicle as "common rail" with a pressure measuring device for measuring the prevailing in the memory current pressure. At least one standing with the high-pressure fuel accumulator in hydraulic connection injection injector, for example, for injecting fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine during operation. A fuel high-pressure pump hydraulically connected to the high-pressure fuel accumulator with a digitally controlled intake valve that delivers high-pressure fuel to the high pressure fuel reservoir using the digitally controlled intake valve. An electronic control device for control the high-pressure injector are stored with a storage area in the comparison value curves for assigned different fuel qualities. When used in conjunction with an internal combustion engine for a motor vehicle, the control device may be part of the so-called ECU (Engine Control Unit), which controls or regulates all functions required for operating the injection device and the internal combustion engine. As comparison value curves, individual value curves, entire families of curves or even three- or multi-dimensional maps can be understood that provide comparison values for certain fuel qualities, depending on different factors such as pressure and temperature for comparison. The required comparison value curves are generally determined empirically in advance of the application in experiments or extrapolated based on individual values thus determined. The method according to the invention comprises the following method steps in sequence:
First, an analysis operation state of the high-pressure injection system is established in which the sum of the fuel outflows from the high-pressure injector remains constant for a predetermined time. This can be achieved by keeping the injection times of the injection injectors constant, for example during idling operation of an internal combustion engine or by keeping the injection injectors closed and an optionally present high-pressure control valve, for example in overrun operation of an internal combustion engine. If all valves are kept closed, the fuel discharge (dQ ab / dt) corresponds to the fuel leakage flows, which can be regarded as constant at approximately constant pressure conditions. By means of the high-precision digitally controlled intake valve of the high-pressure fuel pump, a fuel flow into the high-pressure fuel accumulator (dQ to / dt) is then set to equal the sum of the fuel outflows and to set a certain constant pressure in the high-pressure fuel accumulator , The predetermined period of time corresponds to the duration of the course of the process steps to be carried out for determining the fuel quality, but at least until completion of the determination of the pressure rise curve. As a result, the fuel flow rate is then increased by a predetermined differential flow rate (dΔQ to / dt) by means of the digitally controlled intake valve. Assuming, at least in the first approximation, that the sum of the fuel outflows, in particular the fuel leakage flows, remain constant, this results in a continuous delivery of fuel into the high-pressure fuel accumulator and an associated increase in pressure. Time-parallel to this pressure increase, the measurement of a caused by the increased Krafttoff flow rate pressure rise curve in the fuel high-pressure accumulator using the vohandenen pressure measuring device. From the measured pressure rise curve, which initially represents only the pressure increase along the time axis, a measured value curve is then determined. This can be done, for example, by simply converting the measured values, so that the measured value curve represents, for example, the pressure increase as a function of the supplied fuel quantity or the modulus of elasticity as a function of the pressure. Likewise, however, can also be dispensed with a conversion and the pressure rise curve itself be used as a measured value curve. The determination of the measured value curve would in this case correspond to a simple assumption of the pressure rise curve. Which values the pressure rise curve is converted ultimately depends on which values are available for comparison by the comparison value curves, since only identical value units are comparable with each other and in the following step the control curve compares the measured value curve with the stored comparison value curves. The comparison involves finding the comparison value curve among the comparison value curves stored in the memory area of the control device, which coincides with the measured value curve with sufficient accuracy. This is given for the comparison value curve which comes closest to the measured value curve and lies within a predetermined bandwidth of the deviation. Now only the fuel quality assigned to the determined comparison measuring curve needs to be determined.
Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes liegen vor Allem darin, dass durch die hochgenaue Vorgabe der Kraftstoff-Differenz-Fördermenge eine ausreichend genaue Ermittlung der Druckanstiegskurven und so letztlich der Kraftstoffqualität ermöglicht wird. Darüber hinaus wird die Zuverlässigkeit der Qualitätsbestimmung erhöht, da nicht nur einzelne Werte sonder Werteverläufe in Form von Meßwertkurven und Vergleichswertkurven zur Qualitätsbestimmung verglichen werden.The advantages of the subject invention are, above all, that a sufficiently accurate determination of the pressure rise curves and thus ultimately the fuel quality is made possible by the highly accurate specification of the fuel differential flow rate. In addition, the reliability of the quality determination is increased since not only individual values but also value curves in the form of measured value curves and comparison value curves are compared for quality determination.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments and developments, which can be used individually or in combination with each other, are the subject of the dependent claims.
Wie bereits kurz erwähnt ist es vorteilhaft, wenn im Analyse-Betriebszustand alle Einspritzinjektoren und ein gegebenenfalls am Kraftstoff-Hochdruckspeicher vorhandenes Hochdruck-Regelventil geschlossen gehalten werden. Die zugehörigen Kraftstoff-Abflüsse aus den Kraftstoff-Hochdruckspeicher sind somit null und nicht mit Toleranzen behaftet. Dadurch wird die Genauigkeit des Verfahrens und somit die Zuverlässigkeit der Qualitätserkennung weitere erhöht.As already briefly mentioned, it is advantageous if, in the analysis operating state, all injection injectors and a high-pressure control valve which may be present on the high-pressure fuel accumulator are kept closed. The associated fuel outflows from the high pressure fuel storage are thus zero and not subject to tolerances. As a result, the accuracy of the method and thus the reliability of quality detection is further increased.
Eine weitere Steigerung der Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch erzielt werden, dass bei der Ermittlung der Meßwertkurve ein mit ansteigendem Druck im Kraftstoff-Hochdruckspeicher ansteigender Leckage-Kraftstoffstrom berücksichtigt wird. Wenn auch in erster Näherung und über einen begrenzten Druckbereich angenommen werden kann, dass der Leckage-Kraftstoffstrom konstant ist, so zeigt sich in der Praxis doch eine Abhängigkeit des Leckage-Kraftstoffstroms von der Höhe des Drucks im Kraftstoff-Hochdruckspeicher. Da die Höhe und die Druckabhängigkeit des Leckage-Kraftstoffstroms für jede Hochdruck-Einspritzvorrichtung individuell verschieden sein kann, ist es sinnvoll diese Werte, zum Beispiel in Form einer Leckagekurve gegebenenfalls vor Inbetriebnahme des Systems oder auch während der Betriebsdauer regelmäßig wiederholend zu ermitteln und im Speicher der Steuervorrichtung zur Korrektur bei der Ermittlung der Meßwertkurve bereit zu stellen. Der mit dem Druck ansteigende Leckage-Kraftstoffstrom verringert die dem Kraftstoff-Hochdruckspeicher zugeführte Differenz-Kraftstoffmenge und resultiert in einem zu niedrigen gemessenen Druckanstieg im System. Dies kann unter Heranziehung der Leckagekurve bei der Ermittlung der Meßwertkurve korrigiert werden. A further increase in the accuracy of the method according to the invention can be achieved by taking into account, in the determination of the measured value curve, a rising leakage pressure in the fuel high-pressure accumulator with increasing pressure. Although it can be assumed in a first approximation and over a limited pressure range that the leakage fuel flow is constant, in practice a dependency of the leakage fuel flow on the level of the pressure in the high-pressure fuel accumulator is shown. Since the height and the pressure dependence of the leakage fuel flow can be individually different for each high-pressure injector, it is useful to regularly repeat these values, for example in the form of a leakage curve before commissioning of the system or during the operating period and in memory To provide control device for correction in the determination of the measured value curve. The increasing leakage fuel flow reduces the amount of differential fuel delivered to the high-pressure fuel storage and results in too low a measured pressure rise in the system. This can be corrected by using the leakage curve in the determination of the measured value curve.
Weiterhin nehmen auch Materialeigenschaften der Systemkomponenten unter Umständen spürbaren Einfluss auf die Genauigkeit des Verfahrens. Bei den zum Teil sehr hohen Drücken kann es durchaus zur elastischen Dehnung von einzelnen Komponenten, wie zum Beispiel dem Kraftstoff-Hochdruckspeicher selbst, kommen. Eine solche Dehnung vergrößert das Innenraumvolumen des Systems und stellt sich in Bezug auf die zugeführte Differenz-Kraftstoffmenge als Verlust dar, der eine zu niedrige gemessenen Druckanstiegskurve zur Folge hat. Ebenso wie bei dem Leckage-Kraftstoffstrom kann dieser Einfluß durch Versuche empirisch, rechnerisch oder mittels Simulation für die jeweilige Systemkonfiguration ermittelt, zur Korrektur bereitgestellt und bei der Ermittlung der Meßwertkurve herangezogen werden. Auch diese zusätzliche Maßnahme im Ablauf des Verfahrens erhöht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Bestimmung der Kraftstoffqualität.Furthermore, material properties of the system components may also have a noticeable influence on the accuracy of the process. In some cases very high pressures, it may well come to the elastic elongation of individual components, such as the fuel high-pressure accumulator itself. Such elongation increases the interior volume of the system and represents a loss in relation to the amount of differential fuel supplied that results in a too low measured pressure rise curve. As with the leakage fuel flow, this influence can be determined experimentally, mathematically or by simulation for the respective system configuration, provided for correction and used in the determination of the measured value curve. This additional measure in the course of the method also increases the accuracy and reliability of the determination of the fuel quality.
Eine verhältnismäßig einfache Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffqualität ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichswertkurven und die Meßwertkurve Druckanstiegskurven in Abhängigkeit von der Differenzfördermenge, sind. Hierbei ist ledigliche eine einfache Umrechnung der Zeitachse der Druckanstiegskurve in die Differenzfördermenge erforderlich. Der Vorteil hierbei ist, dass durch sehr einfache Berechnung des Druckanstiegs in Abhängigkeit vom zugeführten Differenzvolumen bereits ein dem E-Modul proportionaler und somit kraftstoffqualitätsabhängiger Zusammenhang vorliegt. Selbstverständlich können bei der Umrechnung zusätzlich auch die vorgenannten Korrekturen für einen druckabhängigen Leckage-Kraftstoffstrom und/oder die druckabhängige Vergrößerung des Innraumvolumens Berücksichtigung finden. Die erforderlichen Vergleichswertkurven können ebenfalls auf einfache Weise rechnerisch mit Hilfe von bekannten qualitätsabhängigen Kraftstoffkenngrößen oder auch in einfachen Versuchen ermittelt werden. A relatively simple embodiment of the method according to the invention for determining the fuel quality is characterized in that the comparison value curves and the measured value curve are pressure increase curves as a function of the differential delivery quantity. Here, only a simple conversion of the time axis of the pressure rise curve in the differential flow is required. The advantage here is that by a very simple calculation of the pressure increase depending on the supplied differential volume is already a proportional to the modulus and thus fuel quality-dependent relationship exists. Of course, during the conversion, the above-mentioned corrections for a pressure-dependent leakage fuel flow and / or the pressure-dependent increase in the volume of the interior volume can additionally be taken into account. The required comparison value curves can likewise be determined in a simple manner by calculation with the aid of known quality-dependent fuel parameters or even in simple tests.
In einem, zur vorgenannten Ausführung alternativen Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffqualität geben die Vergleichswertkurven und die Meßwertkurve den E-Modul in Abhängigkeit vom Druck wieder und die E-Modul-Werte E der Meßwertkurve werden mit Hilfe der Gleichung E = ((dP/dt)·V)/(d∆Qzu/dt) aus der gemessenen Druckanstiegskurve ermittelt, wobei dP/dt den Druckanstieg über die Zeit kennzeichnet, d∆Qzu/dt die zugeführte Differenzfördermenge über die Zeit kennzeichnet und V das Innenraumvolumen des Kraftstoff-Hochdruckspeichers ist. Auch bei der Ermittlung dieser Meßwertkurven können die Korrekturen für die druckabhängigen Größen, Leckage-Kraftstoffstrom und Innenraumvolumen selbstverständlich mit einfließen. Hier liegt der Vorteil hierin, dass E-Modul-Kennwerte für unterschiedliche Kraftstoffqualitäten bereits vorliegen und entsprechende Vergleichswertkurven nicht extra ermittelt werden müssen.In an alternative to the aforementioned embodiment methods for determining the fuel quality give the comparison curves and the measured value curve the modulus of elasticity as a function of pressure and the modulus E of the measured value curve are using the equation E = ((dP / dt) · V) / (dΔQ to / dt) is determined from the measured pressure rise curve, where dP / dt indicates the pressure increase over time, dΔQ to / dt indicates the supplied differential flow rate over time, and V is the interior volume of the high-pressure fuel accumulator is. Of course, the corrections for the pressure-dependent variables, leakage fuel flow and interior volume can also be included in the determination of these measured value curves. Here, the advantage lies in the fact that E-module characteristic values for different fuel qualities already exist and corresponding comparison value curves do not have to be determined separately.
Eine weitere Ausführung des Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichswertkurven der unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur jeweils in Form eines Vergleichswert-Kennfeldes gespeichert sind. Weiterhin wird zeitlich parallel zur Messung der Druckanstiegskurve die Kraftstofftemperatur mit einer Temperaturmessvorrichtung am Kraftstoff-Hochdruckspeicher gemessen und die Meßwertkurve mit den gespeicherten Vergleichswertkurven der Vergleichswert-Kennnfelder bei der jeweils gemessenen Kraftstofftemperatur verglichen. Der Vorteil hierbei ist es, dass bei der Herstellung des Analyse-Betriebszustandes nicht zusätzlich eine bestimmte Kraftstofftemperatur gewährleistet werden muss und so die Flexibilität bezüglich Zeitpunkt und Häufigkeit der Durchführung des Verfahrens wesentlich erhöht wird.A further embodiment of the method for determining the fuel quality according to one of the preceding claims, is characterized in that the comparison value curves of the different fuel qualities depending on the fuel temperature are each stored in the form of a comparison value characteristic field. Furthermore, the fuel temperature is measured in parallel to the measurement of the pressure rise curve with a temperature measuring device on the high-pressure fuel accumulator and the measured value curve compared with the stored comparative value curves of the comparison value Kennnfelder at each measured fuel temperature. The advantage here is that in the preparation of the analysis operating state not a certain fuel temperature must be guaranteed and thus the flexibility in terms of timing and frequency of implementation of the method is significantly increased.
Wird als Meßwertkurve der E-Modul in Abhängigkeit vom Druck ermittelt kann dies dadurch geschehen, dass je ein E-Modulwert für mehrere unterschiedliche Druckniveaus der gemessenen Druckanstiegskurve ermittelt wird. Im folgenden Vergleich mit den Vergleichswertkurven können nun die einzelnen ermittelten E-Modulwerte mit den entsprechenden Punkten auf der Vergleichswertkurve verglichen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die ermittelten einzelnen E-Modulwerte als Stützstellen der Meßwertkurve herangezogen werden und der Verlauf der Meßwertkurve zwischen den Stützstellen durch Interpolation ermittelt wird. Der Vorteil dabei liegt darin, dass zur Bestimmung der Kraftstoffqualität nur wenige Meßwerte während des Druckanstieges erforderlich sind.If the modulus of elasticity as a function of the pressure is determined as the measured value curve, this can be done by determining an E-modulus value for a plurality of different pressure levels of the measured pressure rise curve. In the following comparison with the comparison value curves, the individual determined modulus values can now be compared with the corresponding points on the comparison value curve. Another possibility is that the determined individual modulus values are used as interpolation points of the measured value curve and the course of the measured value curve between the interpolation points is determined. The advantage here is that only a few measured values are required during the pressure rise to determine the fuel quality.
In einer weiterführenden Ausführung des Verfahrens zur Bestimmung der Kraftstoffqualität kann die bestimmte Kraftstoffqualität über zugeordnete Anzeigemittel angezeigt werden. Die Anzeige kann dabei zum Beispiel über ein separates Anzeigemittel in Form eines Displays angezeigt werden und so dem Bediener einer, mit einer erfindungsgemäßen Hochdruck-Einspritzvorrichtung ausgestatteten, Verbrennungsmaschine zur Kenntnis bringen. Ist die zugeordnete Verbrennungsmaschine ein Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug, so kann die Anzeige auch über ein zentrales Multifunktions-Display oder innerhalb eines sogenannten Kombi-Instruments erfolgen.In a further embodiment of the method for determining the fuel quality, the determined fuel quality can be displayed via associated display means. The display can be displayed, for example via a separate display means in the form of a display and thus bring the operator of a, equipped with a high-pressure injector according to the invention, internal combustion engine notice. If the associated combustion engine is an internal combustion engine in a motor vehicle, then the display can also take place via a central multifunction display or within a so-called combination instrument.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung des Verfahrens zur Bestimmung der Kraftstoffqualität, bei der die Ansteuerung der Hochdruck-Einspritzanlage durch die elektronische Steuervorrichtung in Abhängigkeit von der bestimmten Kraftstoffqualität erfolgt. Das heißt, die im Betrieb ermittelte Kraftstoffqualität und deren zugehörige Materialkennwerte, wie zum Beispiel Dichte und E-Modul, werden zur Korrektur der Einspritzvorgänge in der Steuervorrichtung herangezogen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit einzelner Einspritzvorgänge weiter gesteigert werden, was sich positiv auf den Verbrauch und den Abgasausstoß einer, mit einer erfindungsgemäßen Hochdruck-Einspritzvorrichtung ausgestatteten, Verbrennungsmaschine auswirkt.Particularly advantageous is an embodiment of the method for determining the fuel quality, in which the control of the high-pressure injection system is performed by the electronic control device as a function of the specific fuel quality. That is, the fuel quality determined during operation and its associated material characteristics, such as density and Young's modulus, are used to correct injection events in the controller. In this way, the accuracy of individual injection events can be further increased, which has a positive effect on the consumption and the exhaust emissions of a combustion engine equipped with a high-pressure injection device according to the invention.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zur Bestimmung der Kraftstoffqualität ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Bestimmung einer unzulässigen Kraftstoffqualität in der Hochdruck-Einspritzvorrichtung, die Hochdruck-Einspritzvorrichtung stillgesetzt wird. So kann Zum Beispiel bei einer Fehlbetankung, mit für die Hochdruck-Einspritzvorrichtung oder eine zugeordnete Verbrennungsmaschine unverträglichem Kraftstoff, zum Beispiel Benzin statt Diesel oder umgekehrt, ein sonst unvermeidlicher kapitaler Maschinenschaden verhindert werden.A further advantageous development of the method for determining the fuel quality is characterized in that, when determining an impermissible fuel quality in the high-pressure injection device, the high-pressure injection device is shut down. For example, in the case of misfueling, incompatible fuel for the high-pressure injector or an associated internal combustion engine, for example gasoline instead of diesel or vice versa, otherwise unavoidable capital machine damage can be prevented.
Die Merkmale einzelner der vorgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können, sofern sie nicht explizit als alternativ anzuwendende Merkmale gekennzeichnet sind, auch mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der anderen vorgenannten Ausführungsformen zu weiteren nicht explizit genannten Ausführungsformen kombiniert werden.The features of individual of the abovementioned embodiments of the method according to the invention can, unless they are explicitly identified as features to be used as alternatives, also be combined with individual or multiple features of the other aforementioned embodiments to form further embodiments not explicitly mentioned.
Im Kern jedoch basiert das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Kraftstofftyps auf einer hochgenauen Zuführung einer bestimmten Kraftstoff-Differenz-Fördermenge in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher, mittels einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit digital gesteuertem Einlassventil, während eines Analyse-Betriebszustandes und der Messung einer zugehörigen Druckanstiegskurve im Kraftstoff-Hochdruckspeicher. Aus der Druckanstiegskurve wird eine Messwertkurve ermittelt, die mit in einer zugehörigen Steuervorrichtung gespeicherten Vergleichswertkurven für unterschiedliche Kraftstoffqualitäten verglichen wird. Bei einer ausreichenden Übereinstimmung der Messwertkurve mit einer der Vergleichswertkurven wird die zugeordnete Kraftstoffqualität bestimmt. Durch dieses Verfahren wird es möglich bei der Ansteuerung der Einspritzvorrichtung die Kraftstoffqualität mit zu berücksichtigen und so die Genauigkeit der Einspritzung zu steigern oder gar die Einspritzvorrichtung stillzusetzen um bei zu großer Abweichung der Kraftstoffqualität Schädigungen des Systems zu vermeiden.In essence, however, the fuel-type determination method of the present invention is based on highly accurate delivery of a particular differential fuel delivery to a high pressure fuel storage by a high pressure fuel pump with digitally controlled inlet valve during an analysis mode of operation and measurement of an associated pressure rise curve in FIG fuel high-pressure accumulator. From the pressure rise curve, a measured value curve is determined which is compared with comparison value curves stored for different fuel qualities in an associated control device. If the measured value curve agrees with one of the comparison value curves, the assigned fuel quality is determined. By this method, it is possible to take into account the quality of fuel in the control of the injection device and thus to increase the accuracy of the injection or even shut down the injector to avoid damage to the system at excessive deviation of the fuel quality.
Die Grundlagen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Darstellungen in der Zeichnung näher erläutert. The principles of the invention are explained in more detail below with reference to the illustrations in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Funktions- und Benennungsgleiche Teile sind in den Figuren mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.Function and designation same parts are identified in the figures with the same reference numerals.
Wenn in diesem Zusammenhang von einer Steuervorrichtung oder von anderen „Steuer“ -Begriffen gesprochen wird, so ist dies als Oberbegriff zu verstehen für eine elektronische Kontrolleinheit die sowohl Steuervorgänge als auch Regelvorgänge ausführen kann. Auch die anderen „Steuer“ -Begriffe sollen nicht als Limitierung auf tatsächliche Steuervorgänge oder -verfahren im Gegensatz zu Regelvorgängen und -verfahren verstanden werden, sondern als Oberbegriff für beides, je nach Erfordernis.In this context, if a control device or other "control" - Conceived terms, so this is to be understood as a generic term for an electronic control unit which can perform both control operations and control operations. The other "tax" terms should not be construed as limiting to actual tax operations or procedures, unlike controls and procedures, but as a generic term for both, as appropriate.
Der Kraftstofftank
Die Steuervorrichtung
Das Flußdiagramm in
Gleichzeitig mit der Erhöhung des zugeführten Kraftstoffstromes im Ablaufschritt
Im folgenden Ablaufschritt
In dem folgenden Ablaufschritt
In dem folgenden Ablaufschritt
In der vorliegenden Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun basierend auf die bestimmte Kraftstoffqualität in einem Ablaufschritt
In der Folge kann im Ablaufschritt
In
Verschiedene ermittelte Messwertkurven
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