DE102013214910A1 - Method for operating an internal combustion engine with accumulator injection - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Speichereinspritzung, wobei mittels einer Hochdruckpumpe Kraftstoff in einen Druckspeicher eingeführt wird und der Druck im Druckspeicher mittels einer die Hochdruckpumpe ansteuernden Zumesseinheit eingestellt wird, und wobei der im Druckspeicher gespeicherte Kraftstoff mittels wenigstens eines Injektors in wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingeführt wird, und wobei eine an dem wenigstens einen Injektor hervorgerufenen Leckagemenge von Kraftstoff aus dem Druckspeicher in einen mit dem Druckspeicher verbundenen Niederdruckbereich auf der Grundlage einer im Bereich des Injektors vorliegenden Temperatur (200) berechnet wird (205, 210, 145, 155) und der Druck im Druckspeicher mittels der Zumesseinheit unter Berücksichtigung der berechneten Leckagemenge eingestellt wird.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine with a memory injection, wherein by means of a high-pressure pump fuel is introduced into a pressure accumulator and the pressure in the pressure accumulator is adjusted by means of a high-pressure pump-driving metering unit, and wherein the stored in the pressure accumulator fuel by at least one injector in at least one combustion chamber of the internal combustion engine is introduced, and wherein a leakage amount of fuel produced from the pressure accumulator at the at least one injector is calculated into a low-pressure region connected to the pressure accumulator on the basis of a temperature (200) present in the region of the injector (205, 210, 145, 155) and the pressure in the accumulator is adjusted by means of the metering unit taking into account the calculated amount of leakage.

Figure DE102013214910A1_0001
Figure DE102013214910A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Speichereinspritzung gemäß dem Oberbergriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einer Steuereinrichtung abläuft, sowie ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einer Steuereinrichtung ausgeführt wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with a memory injection according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a computer program that performs all the steps of the inventive method when it runs on a computing device or a control device, and a computer program product with program code , which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to the invention, when the program is executed on a computing device or a control device.

Stand der TechnikState of the art

Bei Brennkraftmaschinen mit einer Speichereinspritzung (z.B. Common-Rail-Systeme) wird mittels einer Hochdruckpumpe Kraftstoff unter Druck in einen Druckverteiler bzw. Druckspeicher (bei Common-Rail-Systemen das sog. „Rail“) eingeführt. Im Druckspeicher befindlicher Kraftstoff wird über Injektoren, z.B. Einspritzventile, in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Dadurch ist eine Trennung der Druckerzeugung vom Einspritzvorgang möglich und damit die Steuerung von Einspritzungen mittels Kennfeldern, in denen Einspritzzeitpunkte und Einspritzmengen abgelegt sind.In internal combustion engines with a memory injection (for example common-rail systems), fuel is introduced under pressure into a pressure distributor or accumulator (in the case of common-rail systems the so-called "rail") by means of a high-pressure pump. Fuel in the accumulator is supplied via injectors, e.g. Injectors, injected into combustion chambers of the internal combustion engine. Thereby, a separation of the pressure generation from the injection process is possible and thus the control of injections by means of maps in which injection times and injection quantities are stored.

Um den Druck im Druckspeicher aufrechtzuerhalten, wird dem Druckspeicher kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen Kraftstoff über eine von einer Zumesseinheit angesteuerte Hochdruckpumpe zugeführt. Die Zumesseinheit erhält hierzu einen Stellwert, der auf einen Ausgangswert einer Druckregelung zurückgeht, welche wiederum ein Signal von einem Drucksensor erhält. Bei manchen Einspritzsystemen ist zur Druckregelung zusätzlich ein Druckregelventil vorgesehen.In order to maintain the pressure in the pressure accumulator, the pressure accumulator is fed continuously or at regular intervals fuel via a high pressure pump controlled by a metering unit. For this purpose, the metering unit receives a control value, which is based on an output value of a pressure control, which in turn receives a signal from a pressure sensor. In some injection systems, a pressure control valve is additionally provided for pressure control.

Eine entsprechende Druckregelung eines Common-Rail-Systems geht aus der DE 197 31 994 A1 hervor. Eine genannte Hochdruckpumpe fördert den Kraftstoff von einem Niederdruckbereich in den genannten Druckspeicher. Auf der Grundlage des gemessenen Raildrucks lässt ein Druckregelventil, zur Einstellung des Drucks im Druckspeicher, eine Regelmenge an Kraftstoff vom Druckspeicher in den Niederdruckbereich ab. Diese Regelmenge wird dabei auf einen Sollwert geregelt.A corresponding pressure control of a common rail system goes out of the DE 197 31 994 A1 out. A named high-pressure pump delivers the fuel from a low-pressure region into the aforementioned pressure accumulator. On the basis of the measured rail pressure, a pressure regulating valve, for adjusting the pressure in the pressure accumulator, releases a control amount of fuel from the pressure accumulator into the low pressure range. This set of rules is regulated to a setpoint.

Aus der DE 10 2011 076 258 A1 geht ferner ein Verfahren zum Betrieb einer hier betroffenen Brennkraftmaschine hervor, bei dem eine genannte Zumesseinheit mittels eines von einer Vorsteuerung bestimmten Stellwerts gesteuert wird. Die Vorsteuerung dient der rechnerischen Ermittlung des Volumenstrombedarfs an Kraftstoff, den die Hochdruckpumpe in den Druckspeicher liefern muss. Der Volumenstrom wird auf der Grundlage der Einspritzmenge und der Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt. Aus der Einspritzmenge wird eine Steuermenge des Injektors berechnet, wobei die Injektorleckage gemessen wird und in Form eines Kennfeldes in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgelegt wird.From the DE 10 2011 076 258 A1 Furthermore, a method for operating an internal combustion engine affected here, in which a said metering unit is controlled by means of a control value determined by a pilot control. The pilot control is used to calculate the volumetric flow requirement of fuel that the high-pressure pump must deliver to the pressure accumulator. The volume flow is determined on the basis of the injection quantity and the speed of the internal combustion engine. From the injection quantity, a control amount of the injector is calculated, wherein the injector leakage is measured and stored in the form of a map in a control unit of the internal combustion engine.

Die für Brennkraftmaschinen geltenden gesetzlichen Rahmenbedingungen bezüglich zulässiger Abgasemissionswerte erfordern eine genaue Steuerung der Kraftstoffverbrennung und damit auch der Kraftstoffzumessung. Die genannten Injektoren werden im Laufe der Zeit undicht, so dass Kraftstoff insbesondere in den genannten Niederdruckbereich unkontrolliert austritt, was negative Auswirkungen auf die Emissionswerte hat.The legal framework applicable to internal combustion engines with regard to permissible exhaust emission values requires precise control of the fuel combustion and thus also the fuel metering. The injectors mentioned are leaking over time, so that fuel escapes uncontrollably, in particular in the said low pressure range, which has negative effects on the emission values.

Aus der Druckschrift DE 196 200 38 A1 geht ein Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Common-Rail-Systems, hervor, bei dem eine Fehlfunktion des Zumesssystems anhand einer Abweichung der Abgaszusammensetzung von einem vorgebbaren Wert erkannt wird, wodurch die genannten gesetzlichen Rahmenbedingungen besser eingehalten werden sollen.From the publication DE 196 200 38 A1 is a method for monitoring a Kraftstoffzumesssystems an internal combustion engine, in particular a common rail system, forth, in which a malfunction of the metering system is detected by a deviation of the exhaust gas composition of a predetermined value, whereby the aforementioned legal conditions should be better met.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei hier betroffenen Injektoren etwa auftretende Leckageströme von Kraftstoff aus einem Druckspeicher in einen mit dem Druckspeicher verbundenen Niederdruckbereich, bevorzugt über Leckspalte, erfolgen, wobei die Größe der Leckspalte maßgeblich von der Temperatur des Injektors, insbesondere der Temperatur im Bereich eines jeweiligen Leckspalts, abhängen. Daher ist für die Bestimmung von Leckagemengen eine genaue Kenntnis der Temperatur im Bereich des Leckspalts, z.B. der Temperatur des Druckspeichers nahe dem Leckspalt, erforderlich. The invention is based on the finding that, in the case of injectors concerned, leakage flows of fuel from a pressure accumulator into a low-pressure region connected to the pressure accumulator, preferably via leak gaps, occur, the size of the leakage gaps being largely dependent on the temperature of the injector, in particular the temperature in the injector Range of a respective leakage gap, depend. Therefore, for the determination of leakage quantities, an accurate knowledge of the temperature in the region of the leakage gap, e.g. the temperature of the pressure accumulator near the leakage gap, required.

Die Erfindung ermöglicht eine genauere Bestimmung der Leckagemengen von hier betroffenen Injektoren und damit eine genauere Regelung bzw. Vorsteuerung des Kraftstoffdrucks in einem hier betroffenen Druckspeicher.The invention enables a more accurate determination of the leakage quantities of injectors affected here and thus a more accurate control or pilot control of the fuel pressure in a pressure accumulator affected here.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt in einem Common-Rail-Einspritzsystem eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs mit den hierin beschriebenen Vorteilen anwendbar, kann allerdings auch in einem mit einem hier betroffenen Druckspeicher ausgestatteten Ottomotor eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung kommen. Darüber hinaus ist die Erfindung auch bei Brennkraftmaschinen außerhalb der Automobiltechnik einsetzbar. Im Falle eines Common-Rail-Einspritzsystems stellt der genannte Niederdruckbereich einen Niederdruckkreis dar.The method according to the invention is preferably applicable in a common-rail injection system of a diesel engine of a motor vehicle with the advantages described herein, but can also be used in a gasoline engine of a motor vehicle equipped with a pressure accumulator concerned here. In addition, the invention can also be used in internal combustion engines outside the automotive industry. in case of a Common rail injection system, said low pressure region is a low pressure circuit.

Die Leckagemenge kann zusätzlich auf der Grundlage eines Sollwertes für den Druck im Druckspeicher und eines aktuellen Leckagefaktors berechnet werden, wodurch die Genauigkeit des Berechnungsergebnisses erhöht wird. Dabei kann der Sollwert für den Druck im Druckspeicher mittels eines ersten Kennfeldes in eine Leckagemenge umgerechnet werden, die im Bereich des Injektors vorliegende Temperatur mittels eines zweiten Kennfeldes in einen Korrekturwert für die Leckagemenge umgerechnet werden und der aktuelle Leckagefaktor mittels eines dritten Kennfeldes in eine aktuelle Leckagemenge umgerechnet werden. Die genannten Kennfelder ermöglichen eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In addition, the leakage amount may be calculated based on a target value for the pressure in the accumulator and a current leakage factor, thereby increasing the accuracy of the calculation result. In this case, the setpoint value for the pressure in the pressure accumulator can be converted into a leakage quantity by means of a first characteristic map, the temperature present in the region of the injector is converted into a correction value for the leakage quantity by means of a second characteristic map, and the current leakage factor is converted into a current leakage quantity by means of a third characteristic diagram be converted. The aforementioned maps allow a particularly simple and cost-effective implementation of the method according to the invention.

Die genannte Leckagemengen können an Verknüpfungspunkten multiplikativ verknüpft werden, um im Ergebnis eine Leckageanforderung zu generieren, welche an eine Zumesseinheit oder ein Steuergerät übermittelt werden kann, um den Druckregelung des Druckspeichers entsprechend anzupassen. Auch dieser Ansatz ermöglicht eine einfache und kostengünstige Implementierung.Said leakage quantities can be linked multiplicatively at connection points in order to generate a leakage request as a result, which can be transmitted to a metering unit or a control unit in order to adapt the pressure regulation of the pressure accumulator accordingly. Again, this approach allows a simple and cost-effective implementation.

Bei einer Berechnung der Leckagemenge auf der Grundlage eines Leckspalts kann die Berechnungsgenauigkeit dadurch erhöht werden, dass die Temperaturerhöhung aufgrund einer Verdichtung von Kraftstoff durch die Hochdruckpumpe und die nachfolgende Entspannung des Kraftstoffdrucks im Bereich des Leckspalts bei der Berechnung der Leckagemenge berücksichtigt wird.In calculating the leakage amount based on a leak gap, the calculation accuracy can be increased by taking into account the temperature increase due to compression of fuel by the high-pressure pump and subsequent expansion of the fuel pressure in the region of the leak gap in the calculation of the leakage amount.

Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit bei der Berechnung der Leckagemenge kann die Kraftstofftemperatur, die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine bei der Berechnung der Leckagemenge und/oder die vom jeweiligen Brennkraftmaschinentyp abhängige Einbausituation des Injektors und/oder des Druckspeichers in der Brennkraftmaschine bei der Berechnung der Leckagemenge berücksichtigt werden.To further increase the accuracy in the calculation of the leakage amount, the fuel temperature, the cooling water temperature of the internal combustion engine in the calculation of the leakage amount and / or depending on the respective engine type installation situation of the injector and / or the pressure accumulator in the internal combustion engine can be considered in the calculation of the leakage amount.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Blockdiagramm einer Berechnungsstruktur zur Berechnung einer Leckageanforderung in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik. 1 FIG. 12 is a block diagram of a calculation structure for calculating a leakage request in a common-rail injection system of an internal combustion engine according to the related art. FIG.

2 zeigt ein der 1 entsprechendes Blockdiagramm einer erfindungsgemäß modifizierten Berechnungsstruktur. 2 shows one of 1 corresponding block diagram of a modified according to the invention calculation structure.

3a, b zeigt eine Gegenüberstellung von an einem Injektor gemessenen Leckagemengen (a) und berechneten Leckagemengen (b) bei einer Berechnung gemäß dem Stand der Technik. 3a , b shows a comparison of leakage quantities measured at an injector (a) and calculated leakage quantities (b) in a calculation according to the prior art.

4a, b zeigt eine den 3a und b entsprechende Gegenüberstellung von gemessenen (a) und erfindungsgemäß berechneten (b) Leckagedaten. 4a , b shows a den 3a and b corresponding comparison of measured (a) and inventively calculated (b) leakage data.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen ein Common-Rail-System eines Dieselmotors, bei dem der Raildruck mittels eines Motorsteuergeräts (Electronic Diesel Control = EDC) eingeregelt wird. Es ist hervorzuheben, dass die hierin beschriebenen Konzepte und physikalischen Prinzipien auch bei anderen Brennkraftmaschinen, z.B. Ottomotoren, entsprechend anwendbar sind.The embodiments described below relate to a common-rail system of a diesel engine, in which the rail pressure is adjusted by means of an engine control unit (Electronic Diesel Control = EDC). It should be emphasized that the concepts and physical principles described herein also apply to other internal combustion engines, e.g. Gasoline engines, are applicable accordingly.

Die in 1 zu Illustrationszwecken vereinfacht dargestellte, im Stand der Technik an sich bekannte Berechnungsstruktur geht von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine bzw. des Einspritzsystems aus, welche in einer Steuerung 100, z.B. in einem Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine bzw. des Einspritzsystems, bereits vorhanden sind. Bei diesen Betriebsgrößen handelt es sich um einen Sollwert 105 für den Raildruck, einen aktuellen Wert der Kraftstofftemperatur 110 sowie die aktuelle Betriebsdauer des Common-Rail-Systems 115, welche in einen aktuellen bzw. momentan gültigen relativen Leckagefaktor umgerechnet werden. In the 1 For simplicity's sake illustrated illustrative calculation structure known per se in the prior art is based on operating variables of the internal combustion engine or of the injection system, which in a controller 100 , For example, in an engine control unit of the internal combustion engine or the injection system, already exist. These operating variables are a setpoint 105 for the rail pressure, a current value of the fuel temperature 110 as well as the current operating time of the common rail system 115 , which are converted into a current or currently valid relative leakage factor.

Auf der Grundlage der an sich bekannten Beziehung zwischen Raildruck und Leckagemenge wird der Sollwert 105 für den Raildruck mittels eines ersten Kennfeldes 120 in eine aus dem Raildruck resultierende Leckagemenge 135 umgerechnet. Die Kraftstofftemperatur 110 wird mittels eines zweiten Kennfeldes 125 in einen Korrekturwert 140 für die Leckagemenge umgerechnet. Diese Umrechnung basiert auf der an sich bekannten Beziehung zwischen der Leckagemenge und der Kraftstofftemperatur, welche auf dem bekannten Effekt beruht, dass die Leckage mit sich erhöhender Kraftstofftemperatur, im Wesentlichen aufgrund der sich entsprechend verringernden Viskosität des Kraftstoffs, zunimmt. Die Leckagemenge 135 und der Korrekturwert 140 für die Leckagemenge werden an einem ersten Verknüpfungspunkt 145 multiplikativ verknüpft.On the basis of the known relationship between rail pressure and leakage amount is the setpoint 105 for the rail pressure by means of a first map 120 in a resulting from the rail pressure leakage amount 135 converted. The fuel temperature 110 is by means of a second map 125 in a correction value 140 converted for the leakage quantity. This conversion is based on the known relationship between the amount of leakage and the fuel temperature, which is based on the known effect that the leakage with increasing fuel temperature, essentially due to the corresponding decreasing viscosity of the fuel increases. The leakage quantity 135 and the correction value 140 for the leakage amount are at a first node 145 multiplicatively linked.

Die von der Steuerung 100 bereitgestellte Betriebsdauer bzw. Betriebszeit 115 des Common-Rail-Systems wird mittels eines dritten Kennfeldes 130 in einen zweiten entsprechenden Leckage(mengen-)korrekturfaktor 150 umgerechnet. Der sich dabei ergebende Wert 150 wird an einem zweiten Verknüpfungspunkt 155 mit dem Ergebnis des ersten Verknüpfungspunktes 145 wiederum multiplikativ verknüpft. Am Ausgang 160 der gezeigten Berechnungsstruktur liegt ein aktueller Wert der Leckageanforderung vor, welcher z.B. der genannten Steuerung 100 zugeführt werden kann, um die Sollwerte für die Einspritzung und/oder die Sollwerte der Fördermenge der genannten Hochdruckpumpe entsprechend anzupassen.The from the controller 100 provided operating time or operating time 115 of the common rail system is by means of a third map 130 in a second corresponding leakage (quantity) correction factor 150 converted. The resulting value 150 is at a second node 155 with the result of the first node 145 in turn multiplicatively linked. At the exit 160 the calculation structure shown is a current value of the leakage request, which, for example, the said control 100 can be supplied to adjust the setpoint values for the injection and / or the setpoint values of the delivery of said high-pressure pump accordingly.

In der 2 ist einer der 1 entsprechende, an das erfindungsgemäße Verfahren angepasste Berechnungsstruktur dargestellt. Die mit der 1 übereinstimmenden Berechnungspfade sind in der 2 nur gestrichelt angedeutet und mit der 1 entsprechenden Bezugszeichen versehen, wobei die übereinstimmenden Merkmale betreffend auf das Vorgesagte verwiesen wird.In the 2 is one of the 1 corresponding, adapted to the inventive method calculation structure shown. The with the 1 matching calculation paths are in the 2 only indicated by dashed lines and with the 1 corresponding reference numerals, wherein the matching features relating to the above said.

Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Berechnungsstruktur wird in dem vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel von der Steuerung 100, anstatt gemäß 1 der Kraftstofftemperatur 110, die Injektortemperatur 200 geliefert. Der vorliegenden Wert der Injektortemperatur 200 wird mittels eines gegenüber dem zweiten Kennfeld 125 modifizierten zweiten Kennfeldes 205 in einen Leckagekorrekturwert 210 umgerechnet und der so berechnete Korrekturwert 210, wie in 1, dem ersten multiplikativen Verknüpfungspunkt 145 zugeführt. Am Ausgang 160 der Berechnungsstruktur liegt wiederum ein aktueller Wert der Leckageanforderung vor, wobei die entsprechende Leckagemenge gegenüber der in 1 gezeigten Berechnungsstruktur ein der tatsächlichen Leckagemenge deutlich näher kommendes Leckageergebnis liefert.Unlike the in 1 The calculation structure shown in the present embodiment, the embodiment of the controller 100 instead of according to 1 the fuel temperature 110 , the injector temperature 200 delivered. The present value of the injector temperature 200 is by means of a relative to the second map 125 modified second map 205 in a leakage correction value 210 converted and the calculated correction value 210 , as in 1 , the first multiplicative node 145 fed. At the exit 160 The calculation structure is in turn present a current value of the leakage request, the corresponding amount of leakage compared to in 1 shown calculation structure provides a leakage amount much closer to the actual leakage result.

Zur Ermittlung der temperaturabhängigen Leckagemengen für die Vorsteuerung des Raildrucks wird somit anstatt der in 1 gezeigten Kraftstoff- bzw. Systemtemperatur T_Fuel die Temperatur aus einem Injektortemperaturmodell T_Inj herangezogen. Die Injektortemperatur T_Inj wird insbesondere unter Berücksichtigung der Kühlwassertemperatur, der elektrischen Ansteuerung des Injektors sowie den nachfolgend beschriebenen hydraulischen Zusammenhängen, z.B. die Verdichtung, die Entspannung und die Mengenströme betreffend, berechnet.To determine the temperature-dependent leakage quantities for the pilot control of the rail pressure is thus instead of the in 1 shown fuel or system temperature T_Fuel the temperature from an injector temperature model T_Inj used. The injector temperature T_Inj is calculated in particular taking into account the cooling water temperature, the electrical control of the injector and the hydraulic relationships described below, eg the compression, the relaxation and the flow rates.

Die Bedatung des beschriebenen zweiten Kennfeldes 205 erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur im Injektor-Rücklauf. Die dazu erforderlichen Daten liegen in heutigen Motorsteuergeräten bereits vor und werden im Vorfeld anhand von Messungen ermittelt.The Bedatung the described second map 205 is preferably carried out as a function of the fuel temperature in the injector return. The data required for this purpose are already available in today's engine control units and are determined in advance on the basis of measurements.

Das Verfahren gemäß der in 2 gezeigten, erfindungsgemäß modifizierten Berechnungsstruktur berücksichtigt insbesondere die folgenden physikalischen Zusammenhänge bzw. technischen Effekte.The method according to the in 2 shown, modified according to the invention calculation structure takes into account in particular the following physical relationships or technical effects.

Durch Verdichtung von Kraftstoff in der Hochdruckpumpe sowie die anschließende Entspannung des dadurch erzeugten Überdrucks im Injektor, insbesondere im Bereich eines Leckspalts, ergibt sich eine zusätzliche Temperaturerhöhung, welche wiederum erheblichen Einfluss auf die Leckagemenge hat. Zusätzlich ergeben sich durch Wärmeströme im Kraftstoff sowie die Umgebungsbedingungen weitere Änderungen der Kraftstofftemperatur im Druckspeicher bzw. in den Leitungen des Common-Rail-Systems.By compressing fuel in the high-pressure pump and the subsequent expansion of the resulting overpressure in the injector, in particular in the region of a leakage gap, there is an additional increase in temperature, which in turn has a significant influence on the amount of leakage. In addition, heat fluxes in the fuel as well as the ambient conditions result in further changes in the fuel temperature in the pressure accumulator or in the lines of the common rail system.

Darüber hinaus ergeben sich aufgrund der Einbausituation der Injektoren bzw. des Druckspeichers in der Brennkraftmaschine vom jeweiligen Brennkraftmaschinentyp abhängige und demnach ggf. abweichende Temperaturbedingungen bzw. -änderungen. Nur beispielhaft wird hier auf den Einfluss der Kühlwassertemperatur hingewiesen.In addition, due to the installation situation of the injectors or the accumulator in the internal combustion engine depending on the particular type of engine and thus possibly deviating temperature conditions or changes. For example only, the influence of the cooling water temperature is indicated here.

Es ist hervorzuheben, dass sich zudem Unterschiede zwischen Umgebungsbedingungen bei der Messung von Leckagemengen an einem Teststand und den im Betrieb der Brennkraftmaschine sich ergebenden Temperaturbedingungen ergeben, und zwar insbesondere aufgrund von durch die Betriebsweise der Brennkraftmaschine bzw. Fahrweise des Kraftfahrzeugs bedingte Schwankungen der Kühlwassertemperatur.It should be emphasized that there are also differences between ambient conditions in the measurement of leakage quantities at a test stand and the temperature conditions resulting during operation of the internal combustion engine, in particular due to fluctuations in the cooling water temperature due to the operation of the engine or driving mode of the motor vehicle.

Bei der Berechnung der Leckagemengen werden Injektormessungen zugrunde gelegt. Diese Messungen werden in Abhängigkeit von der Pumpenzulauftemperatur und der Rücklauftemperatur des Injektors ermittelt. Dabei wird der zu prüfende Injektor mittels eines Heizaggregats auf eine konstante Temperatur aufgeheizt.The calculation of the leakage quantities is based on injector measurements. These measurements are determined as a function of the pump inlet temperature and the return temperature of the injector. In this case, the injector to be tested is heated by means of a heating unit to a constant temperature.

Auf der Basis der Kraftstofftemperatur T_Fuel werden die entsprechenden Leckagemengen berechnet. Zur Bedatung der Temperaturabhängigkeit der Leckagemengen wird die Kraftstofftemperatur am Ort des Temperatursensors, üblicherweise im Bereich des Pumpenzulaufs, herangezogen.On the basis of the fuel temperature T_Fuel, the corresponding leakage quantities are calculated. To determine the temperature dependence of the leakage quantities, the fuel temperature at the location of the temperature sensor, usually in the region of the pump inlet, is used.

Die 3a zeigt an einem Injektor gemessene Leckagemengen, welche in 3b mit gemäß dem Stand der Technik berechneten Leckagemengen verglichen bzw. diesen gegenübergestellt werden. In den gezeigten Diagrammen ist die Leckagemenge in der Einheit mm3/s über dem in der Einheit bar angegebenen Raildruck (p_Rail) aufgetragen. Zur Vereinfachung der Gegenüberstellung stimmen die Skalen der beiden Achsen überein.The 3a shows leakage quantities measured at an injector, which in 3b calculated according to the prior art Leakage quantities are compared or compared. In the diagrams shown, the leakage quantity in the unit mm 3 / s is plotted against the rail pressure (p_Rail) specified in the unit bar. To simplify the comparison, the scales of the two axes are the same.

Bei der in 3a gezeigten Kurvenschar 300 von Messdaten wurde die oberste Messkurve 305 bei einer Kraftstofftemperatur von 85 °C gemessen und die unterste Messkurve 310 bei einer Kraftstofftemperatur von 35 °C. Alle dazwischen liegenden Messkurven nehmen von oben nach unten in jeweils 5 °C-Schritten sukzessive ab. Bei der in 3b gezeigten Kurvenschar 315 von durch Berechnung bzw. Simulation gewonnenen Daten entspricht auch die oberste Kurve 320 einer Kraftstofftemperatur von 85 °C und die unterste Kurve 325 einer Kraftstofftemperatur von 35 °C, wobei die dazwischen liegenden Kurven entsprechend der 3a bezüglich der Kraftstofftemperatur sukzessive von oben nach unten abnehmen.At the in 3a shown family of curves 300 of measured data became the uppermost measuring curve 305 measured at a fuel temperature of 85 ° C and the lowest trace 310 at a fuel temperature of 35 ° C. All intervening traces gradually decrease from top to bottom in 5 ° C increments. At the in 3b shown family of curves 315 of data obtained by calculation or simulation also corresponds to the top curve 320 a fuel temperature of 85 ° C and the lowest curve 325 a fuel temperature of 35 ° C, with the intermediate curves corresponding to the 3a decrease successively from top to bottom with respect to the fuel temperature.

Ein Vergleich der beiden Kurvenscharen 300 und 315 ergibt, dass die gemessenen Leckagedaten von den berechneten Leckagedaten bezüglich Ihrer Absolutwerte erheblich abweichen.A comparison of the two families of curves 300 and 315 indicates that the measured leakage data differ significantly from the calculated leakage data with respect to their absolute values.

In den 4a und 4b ist die durch das erfindungsgemäße Verfahren sich ergebende Verbesserung der Genauigkeit berechneter Leckagemengen illustriert. Entsprechend den 3a und 3b ist auch hier die Leckagemenge in der Einheit mm3/s über dem in der Einheit bar angegebenen Raildruck (p_Rail) aufgetragen, wobei die Skalen der beiden Achsen übereinstimmen.In the 4a and 4b illustrates the improvement of the accuracy of calculated leakage quantities resulting from the method according to the invention. According to the 3a and 3b Here too, the leakage quantity in the unit mm 3 / s is plotted against the rail pressure (p_Rail) given in the unit bar, whereby the scales of the two axes coincide.

Die in 4a dargestellte Kurvenschar 400 zeigt Messdaten, bei denen die oberste Messkurve 405 bei einer Kraftstofftemperatur von 115 °C und die unterste Messkurve 410 bei einer Kraftstofftemperatur von 65 °C gemessen wurden. Die dazwischen liegenden Messkurven nehmen wiederum sukzessive von oben nach unten in jeweils 5 °C-Schritten ab. Bei der in 4b gezeigten Kurvenschar 415, welche wiederum durch Berechnung gewonnen wurde, entspricht die oberste Kurve 420 der genannten Kraftstofftemperatur von 115 °C und die unterste Kurve 425 der genannten Kraftstofftemperatur von 65 °C, wobei die dazwischen liegenden Kurven bezüglich der Kraftstofftemperatur entsprechend der 4a von oben nach unten abnehmen.In the 4a illustrated family of curves 400 shows measurement data where the top trace 405 at a fuel temperature of 115 ° C and the lowest trace 410 measured at a fuel temperature of 65 ° C. The intervening traces in turn gradually decrease from top to bottom in 5 ° C increments. At the in 4b shown family of curves 415 , which in turn was obtained by calculation, corresponds to the top curve 420 the said fuel temperature of 115 ° C and the lowest curve 425 the said fuel temperature of 65 ° C, wherein the intermediate curves with respect to the fuel temperature in accordance with 4a decrease from top to bottom.

Der Vergleich der in den 4a und 4b gezeigten Kurvenscharen 400, 415 mit den beiden in den 3a und 3b gezeigten Kurvenscharen 300, 315 zeigt deutlich, dass die erfindungsgemäß berechnete Kurvenschar 415 bezüglich der Absolutwerte wesentlich besser mit der gemessenen Kurvenschar 400 übereinstimmt.The comparison of in the 4a and 4b shown curves 400 . 415 with the two in the 3a and 3b shown curves 300 . 315 clearly shows that the family of curves calculated according to the invention 415 in terms of absolute values much better with the measured set of curves 400 matches.

Das beschriebene Verfahren kann entweder in Form eines Steuerprogramms in einem bestehenden Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer entsprechenden Steuereinheit implementiert werden.The described method can be implemented either in the form of a control program in an existing control unit for controlling an internal combustion engine or in the form of a corresponding control unit.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19731994 A1 [0004] DE 19731994 A1 [0004]
  • DE 102011076258 A1 [0005] DE 102011076258 A1 [0005]
  • DE 19620038 A1 [0007] DE 19620038 Al [0007]

Claims (11)

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Speichereinspritzung, wobei mittels einer Hochdruckpumpe Kraftstoff in einen Druckspeicher eingeführt wird und der Druck im Druckspeicher mittels einer die Hochdruckpumpe ansteuernden Zumesseinheit eingestellt wird, und wobei der im Druckspeicher gespeicherte Kraftstoff mittels wenigstens eines Injektors in wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge einer durch den wenigstens einen Injektor hervorgerufenen Leckage von Kraftstoff aus dem Druckspeicher in einen mit dem Druckspeicher verbundenen Niederdruckbereich auf der Grundlage einer im Bereich des Injektors vorliegenden Temperatur (200) berechnet wird (205, 210, 145, 155) und dass der Druck im Druckspeicher mittels der Zumesseinheit unter Berücksichtigung der berechneten Leckagemenge eingestellt wird.Method for operating an internal combustion engine with a memory injection, wherein by means of a high-pressure pump fuel is introduced into a pressure accumulator and the pressure in the pressure accumulator is adjusted by means of a high-pressure pump-driving metering unit, and wherein the stored fuel in the accumulator fuel by means of at least one injector in at least one combustion chamber of the internal combustion engine characterized in that the amount of leakage of fuel from the accumulator caused by the at least one injector into a low pressure area connected to the pressure accumulator based on a present in the region of the injector temperature ( 200 ) is calculated ( 205 . 210 . 145 . 155 ) and that the pressure in the accumulator is adjusted by means of the metering unit taking into account the calculated amount of leakage. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagemenge zusätzlich auf der Grundlage eines Sollwertes (105) für den Druck im Druckspeicher und einer Betriebsdauer (115) der Speichereinspritzung berechnet wird.A method according to claim 1, characterized in that the leakage amount in addition based on a setpoint ( 105 ) for the pressure in the accumulator and an operating time ( 115 ) of the accumulator injection is calculated. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (105) für den Druck im Druckspeicher mittels eines ersten Kennfeldes (120) in eine Leckagemenge (135) umgerechnet wird, dass die im Bereich des Injektors vorliegende Temperatur (200) mittels eines zweiten Kennfeldes (205) in einen Korrekturwert (210) für die Leckagemenge umgerechnet wird und dass die Betriebsdauer (115) mittels eines dritten Kennfeldes (130) in einen aktuellen Leckagemengenkorrekturwert (150) umgerechnet wird.Method according to claim 2, characterized in that the desired value ( 105 ) for the pressure in the pressure accumulator by means of a first characteristic map ( 120 ) into a leakage quantity ( 135 ) that the temperature prevailing in the area of the injector ( 200 ) by means of a second characteristic map ( 205 ) into a correction value ( 210 ) is converted for the leakage quantity and that the operating time ( 115 ) by means of a third characteristic map ( 130 ) into a current leakage amount correction value ( 150 ) is converted. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagemenge (135) und der Korrekturwert (210) an einem ersten Verknüpfungspunkt (145) multiplikativ verknüpft werden. Method according to claim 3, characterized in that the amount of leakage ( 135 ) and the correction value ( 210 ) at a first connection point ( 145 ) are multiplicatively linked. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der Verknüpfung (145) und der aktuelle Leckagemengenkorrekturwert (150) an einem zweiten Verknüpfungspunkt (155) multiplikativ verknüpft werden und als Ergebnis der zweiten Verknüpfung (155) eine Leckageanforderung (160) an die Zumesseinheit und/oder ein Steuergerät (100) ausgegeben wird.Method according to Claim 4, characterized in that the result of the linkage ( 145 ) and the current leakage amount correction value ( 150 ) at a second node ( 155 ) and as a result of the second link ( 155 ) a leak request ( 160 ) to the metering unit and / or a control unit ( 100 ) is output. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagemenge auf der Grundlage eines Leckspalts des wenigstens einen Injektors berechnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the leakage amount is calculated on the basis of a leakage gap of the at least one injector. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturerhöhung aufgrund einer Verdichtung von Kraftstoff durch die Hochdruckpumpe und einer nachfolgenden Entspannung des Kraftstoffdrucks im Bereich des Leckspalts bei der Berechnung der Leckagemenge berücksichtigt wird.A method according to claim 6, characterized in that a temperature increase due to a compression of fuel by the high-pressure pump and a subsequent relaxation of the fuel pressure in the region of the leakage gap in the calculation of the leakage amount is taken into account. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofftemperatur und/oder die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine bei der Berechnung der Leckagemenge berücksichtigt werden.A method according to claim 6 or 7, characterized in that the fuel temperature and / or the cooling water temperature of the internal combustion engine are taken into account in the calculation of the leakage amount. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vom jeweiligen Brennkraftmaschinentyp abhängige Einbausituation des wenigstens einen Injektors und/oder des Druckspeichers in der Brennkraftmaschine bei der Berechnung der Leckagemenge berücksichtigt werden.Method according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the installation situation of the at least one injector and / or the pressure accumulator in the internal combustion engine which is dependent on the respective internal combustion engine type is taken into account in the calculation of the leakage quantity. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät (100) ausgeführt wird.A computer program executing all the steps of a method according to any one of claims 1 to 9 when mounted on a computing device or controller ( 100 ) is performed. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät (100) ausgeführt wird.Computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out a method according to one of claims 1 to 9, when the program is stored on a computing device or a control device ( 100 ) is performed.
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