DE102013102220A1 - Verfahren zur Bestimmung der Heizleistung von Heizelementen beheizbarer Einspritzventile - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Heizleistung von Heizelementen, die bei beheizbaren Einspritzventilen verwendet werden, wobei mittels der Einspritzventile Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine einspritzbar ist. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass aus brennkraftmaschinenspezifischen Eingangsgrößen n-dimensionale Kennfelder ermittelt werden und aufgrund dieser Kennfelder eine Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Heizleistung von Heizelementen beheizbarer Einspritzventile.
  • Beheizbare Einspritzventile dienen dem Zweck, die Kraftstofftemperatur anzuheben, sodass Kraftstoff im gasförmigen Zustand in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Vermischung des verdampften Kraftstoffs mit Sauerstoff im Brennraum. Zudem wird eine Kondensierung des Gemisches an Brennraumwänden verhindert und die Bildung von Rußpartikeln minimiert.
  • Eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit beheizbaren Einspritzventilen ist aus der DE 100 45 753 A1 bekannt. Hierbei weist das Einspritzventil ein Heizelement auf, das unmittelbar den Kraftstoff kontaktiert. Mittels des Heizelements lässt sich der Kraftstoff auf eine Temperatur von 100 °C bis 400 °C erwärmen. In einem Kraftstoffraum des Einspritzventils ist ein Temperatursensor vorgesehen. Dieser dient der Regelung der Temperatur des eingespritzten Kraftstoffs mittels einer Steuer- und Regeleinrichtung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, eine optimale Heizleistung für Heizelemente von beheizten Einspritzventilen zu ermitteln.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung der Heizleistung von Heizelementen, die bei beheizbaren Einspritzventilen verwendet werden, wobei mittels der Einspritzventile Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine einspritzbar ist, wobei aus brennkraftmaschinenspezifischen Eingangsgrößen n-dimensionale Kennfelder ermittelt werden und aufgrund dieser Kennfelder eine Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Ermittlung der Heizleistung für die notwendige Verdampfungsenthalpie bei beheizten Einspritzventilen.
  • Hierbei unterliegt die Verdampfungsenthalpie bei beheizten Einspritzventilen mit dem jeweils eingespritzten Kraftstoff vielen äußeren Einflüssen. Deshalb werden diese Einflüsse berücksichtigt, um das jeweilige Heizelement mit der notwendigen Heizleistung, somit Energie pro Heizdauer bzw. Taktung zu versorgen.
  • Bei den brennkraftmaschinenspezifischen Eingangsgrößen handelt es sich insbesondere um gemessene oder bekannte Größen, die im weitesten Sinne für den Verbrennungsprozess der Brennkraftmaschine bzw. des Brennkraftmotors relevant sind. Hierbei ist der Begriff der brennkraftmaschinenspezifischen Eingangsgrößen umfassend zu verstehen.
  • Die gemessenen oder bekannten, brennkraftmaschinenspezifischen Größen sind insbesondere eine Motortemperatur und/oder eine Starttemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur und/oder ein Umgebungsdruck und/oder eine Rail-Temperatur eines Common-Rail-Systems und/oder ein Rail-Druck dieses Systems und/oder ein Brennraumdruck und/oder eine effektive Druckdifferenz zwischen Brennraum und Rail und/oder eine Batteriespannung und/oder eine Anzahl der erfolgten Einspritzungen seit einem Start der Brennkraftmaschine und/oder ein Lambda-Soll-Wert und/oder eine Mehrfacheinspritzung und/oder eine Kraftstoffart und/oder Zeitpunkte betreffend Einspritzbeginn und Einspritzende und/oder Einspritzdauer und/oder Betriebsmodi.
  • Bei den Betriebsmodi handelt es sich insbesondere um den Kaltstart- oder den Direktstart- oder den Warm-/Wiederholstart- oder den Start-/Stopp-Betriebsmodus oder den Katheizenmodus.
  • Aus brennkraftspezifischen Eingangsgrößen, insbesondere einer Vielzahl brennkraftmaschinenspezifischer Eingangsgrößen werden die n-dimensionalen Kennfelder ermittelt und aufgrund dieser Kennfelder die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für die dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt.
  • Die n-dimensionalen Kennfelder können unterschiedlich sein, beispielsweise eindimensional als Konstante (n = 1) und/oder zweidimensional als Kennlinie (n = 2) und/oder dreidimensional als Kennfeld (n = 3) ausgebildet sein.
  • Aus den mehreren, insbesondere einer Vielzahl brennkraftmaschinenspezifischer Eingangsgrößen können n-dimensionale Kennfelder ermittelt werden und es kann unmittelbar aus diesen Kennfeldern die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt werden. Alternativ ist es möglich, aus diesen Kennfeldern weitere Kennfelder zu ermitteln und aus letztgenannten Kennfeldern dann die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für die dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung zu ermitteln.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine optimale Ermittlung der den Heizelementen der Einspritzventile zuzuführenden Heizleistung für die unterschiedlichsten Betriebszustände bzw. Betriebsmodi, insbesondere
    • – für Kaltstart
    • – für Direktstart
    • – für Warm- und Wiederholstart
    • – für Start-/Stopp-Systeme
    • – für Nachstart und Warmlauf
    • – für Katheizen
    • – für Transientverhalten und Lastsprünge
    • – jeweils für verschiedene Einspritzstrategien (z.B. Mehrfacheinspritzung mit homogenem Luft-Kraftstoffverhältnis)
    • – für Selbstzünder/Dieselmotoren und andere Verbrennungskonzepte.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein.
  • Es zeigt:
  • 1 unter dem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens relevante Eingangsgrößen, Kennfelder und Ausgangsgröße sowie deren Bezug zueinander.
  • 1 veranschaulicht, für die Bestimmung der Heizleistung von Heizelementen, die bei beheizbaren Einspritzventilen verwendet werden, Verfahrensschritte dahingehend, dass aus brennkraftmaschinenspezifischen Eingangsgrößen n-dimensionale Kennfelder ermittelt werden und aufgrund dieser Kennfelder eine Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt wird. Mittels der Einspitzventile ist Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine einspritzbar.
  • Es stehen für die Ermittlung der n-dimensionalen Kennfelder eine Vielzahl von Eingangsgrößen zur Verfügung, konkret die Eingangsgrößen: Motortemperatur, Starttemperatur, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, Rail-Temperatur, Rail-Druck, Brennraumdruck oder effektive Druckdifferenz zwischen Brennraum und Rail, Batteriespannung, Anzahl der erfolgten Einspritzungen seit Motorstart, Soll-Lambda, Mehrfacheinspritzung, Kraftstoffart, Zeitpunkte Einspritzbeginn/Einspritzende (SOI/EOI), Einspritzdauer, Betriebsmodi (Kaltstart, Direktstart, Warm-/Wiederholstart, Start/Stopp, Katheizen, Mehrfacheinspritzung).
  • Mehrere bzw. viele oder gar alle der Eingangsgrößen werden entsprechend dem Betriebsmodus der Brennkraftmaschine zur Ermittlung eines n-dimensionalen Kennfeldes herangezogen, wobei es sich hierbei um ein Kennfeld, eine Kennlinie oder eine Konstante handeln kann. Beispielsweise werden aus mehreren Eingangsgrößen Kennfelder ermittelt und es wird aufgrund dieser Kennfelder die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt. Es ist genauso denkbar, aus mehreren Eingangsgrößen ein n-dimensionales Kennfeld zu ermitteln und aus diesem Kennfeld, ggf. unter Berücksichtigung weiterer Eingangsgrößen ein weiteres n-dimensionales Kennfeld zu ermitteln und aus diesem dann die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für die dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung zu ermitteln. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass eine Verknüpfung der n-dimensionalen Kennfelder erfolgt, zur Ermittlung der Ausgangsgröße als Bezugsgröße für die dem jeweiligen Heizelement zuzuführenden Heizleistung.
  • 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
    • DE 10045753 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Heizleistung von Heizelementen, die bei beheizbaren Einspritzventilen verwendet werden, wobei mittels der Einspritzventile Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine einspritzbar ist, wobei aus brennkraftmaschinenspezifischen Eingangsgrößen n-dimensionale Kennfelder ermittelt werden und aufgrund dieser Kennfelder eine Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die brennkraftmaschinenspezifischen Eingangsgrößen gemessene oder bekannte Größen sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die gemessenen oder bekannten, brennkraftmaschinenspezifischen Größen eine Motortemperatur und/oder eine Starttemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur und/oder ein Umgebungsdruck und/oder eine Rail-Temperatur und/oder ein Rail-Druck und/oder ein Brennraumdruck und/oder eine effektive Druckdifferenz zwischen Brennraum und Rail und/oder eine Batteriespannung und/oder eine Anzahl der erfolgten Einspritzungen seit einem Start der Brennkraftmaschine und/oder ein Lambda-Soll-Wert und/oder eine Mehrfacheinspritzung und/oder eine Kraftstoffart und/oder Zeitpunkte Einspritzbeginn/Einspritzende und/oder Einspritzdauer und/oder Betriebsmodi ist bzw. sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Betriebsmodi Kaltstart oder Direktstart oder Warm-/Wiederholstart oder Start/Stopp oder Katheizen oder Mehrfacheinspritzung sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die n-dimensionalen Kennfelder eindimensional als Konstante und/oder zweidimensional als Kennlinie und/oder dreidimensional als Kennfeld ausgebildet sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei aus den n-dimensionalen Kennfeldern weitere n-dimensionale Kennfelder ermittelt werden und aus letztgenannten die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für die dem jeweiligen Heizelement zuzuführende Heizleistung ermittelt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3329379A1 (de) * 1982-08-14 1985-02-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in brennraeume von insbesondere selbstzuendenden brennkraftmaschinen
DE10045753A1 (de) 2000-09-15 2002-03-28 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
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