DE102014007963A1 - Method for operating an internal combustion engine and engine control unit - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, wobei mit Injektoren (1) einer Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage, in Zylinder der Schiffsdieselbrennkraftmaschine Kraftstoff eingespritzt wird, wobei unmittelbar an den Injektoren (1) mit Hilfe von den Injektoren (1) zugeordneten Drucksensoren (15) für jeden Injektor (1) individuell ein Drucksignal messtechnisch erfasst wird, und wobei aus jedem injektorindividuellen Drucksignal für jeden Injektor (1) individuell eine Einspritzrate und/oder eine Einspritzmenge und/oder mindestens eine Kenngröße eines hydraulischen Nadelhubtimings bestimmt wird.A method for operating a marine diesel engine, in particular a marine diesel engine operated with heavy oil, wherein injected with injectors (1) of a fuel supply system, in particular a common rail fuel supply system, in cylinders of the marine diesel engine, directly to the injectors (1) by means of the injectors (1) associated pressure sensors (15) for each injector (1) individually a pressure signal is detected by measurement, and wherein from each injector-specific pressure signal for each injector (1) individually an injection rate and / or an injection quantity and / or at least one characteristic of a hydraulic Nadelhubtimings is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Motorsteuergerät zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a marine diesel engine according to the preamble of claim 1 and an engine control unit for carrying out the method.

1A und 1B zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer aus dem Stand der Technik bekannten Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Dieser Aufbau ist aus der DE 101 57 135 B4 bekannt. So umfasst die Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage der 1A und 1B je Zylinder jeweils mindestens einen Injektor (1A: druckgesteuertes Einspritzventil, 1B hubgesteuerter Speicherinjektor) 1. Über die Injektoren 1 ist in jeden der Zylinder Kraftstoff einspritzbar. Die Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage umfasst weiterhin eine mindestens eine Niederdruckpumpe 5, mindestens eine Hochdruckpumpe 2 und einen Hochdruckpumpenspeicher 8 aufweisende Pumpeinrichtung 3, um Kraftstoff von einem Niederdruckbereich 4 der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage in einen Hochdruckbereich 6 derselben zu fördern, wobei im Hochdruckbereich 6 zwischen der Pumpeinrichtung 3 und den Injektoren 1 ein permanent unter Hochdruck stehendes Druckspeichersystem 7 vorgesehen ist. Das permanent unter Hochdruck stehende Druckspeichersystem 7, welches auch als Common-Rail bezeichnet wird, weist mehrere Speichereinheiten 9 auf. Die Speichereinheiten 9 sind mit der Pumpeinrichtung 3 sowie untereinander über permanent unter Hochdruck stehende Hochdruckleitungen 10 verbunden. 1A and 1B shows the basic structure of a known from the prior art common rail fuel supply system of a marine diesel engine. This structure is from the DE 101 57 135 B4 known. Thus, the common rail fuel supply system includes the 1A and 1B each cylinder at least one injector ( 1A : pressure-controlled injection valve, 1B stroke-controlled storage injector) 1 , About the injectors 1 is injectable into each of the cylinders of fuel. The common rail fuel supply system further comprises at least one low-pressure pump 5 , at least one high-pressure pump 2 and a high pressure pump reservoir 8th having pumping device 3 to get fuel from a low pressure area 4 the common rail fuel supply system in a high pressure area 6 to promote the same, being in the high pressure area 6 between the pumping device 3 and the injectors 1 a permanently high pressure accumulator system 7 is provided. The permanently high pressure accumulator system 7 , which is also referred to as a common rail, has a plurality of memory units 9 on. The storage units 9 are with the pumping device 3 as well as among each other via high-pressure lines permanently under high pressure 10 connected.

1A: Das Druckspeichersystem 7, nämlich die Speichereinheiten 9, sind weiterhin über abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehende Hochdruckleitungen 11 mit den Injektoren 1 verbunden. Den abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehenden Hochdruckleitungen 11, welche die Injektoren 1 mit den Speichereinheiten 9 verbinden, sind Schaltventile 12 zugeordnet, die abhängig vom Einspritztakt den Injektoren 1 Kraftstoff zuleiten. Einer der Speichereinheiten 9 des Druckspeichersystems 7 ist ein Druckbegrenzungsventil 13 und ein Spülventil 14 zugeordnet. 1A : The accumulator system 7 namely, the storage units 9 , are also dependent on the injection cycle temporarily high pressure high pressure lines 11 with the injectors 1 connected. The high-pressure lines that are temporarily under high pressure depending on the injection stroke 11 which the injectors 1 with the storage units 9 connect, are switching valves 12 assigned, depending on the injection rate the injectors 1 Feed fuel. One of the storage units 9 the accumulator system 7 is a pressure relief valve 13 and a purge valve 14 assigned.

1B: Das Druckspeichersystem 7, nämlich die Speichereinheiten 9 und Injektor 1, sind weiterhin über permanent unter Hochdruck stehende Hochdruckleitungen 11 verbunden. In den Injektoren 1, die permanent unter Hochdruck stehen, sind Schaltventile 12 integriert die abhängig vom Einspritztakt den Düsensteuerraum 21 druckentlasten um die Einspritzung auszulösen. Einer der Speichereinheiten 9 des Druckspeichersystems 7 ist ein Druckbegrenzungsventil 13 und ein Spülventil 14 zugeordnet. 1B : The accumulator system 7 namely, the storage units 9 and injector 1 , are still on high-pressure lines under high pressure 11 connected. In the injectors 1 , which are permanently under high pressure, are switching valves 12 integrates the nozzle control room depending on the injection stroke 21 relieve pressure to initiate the injection. One of the storage units 9 the accumulator system 7 is a pressure relief valve 13 and a purge valve 14 assigned.

Um den Betrieb einer solchen Schiffsdieselbrennkraftmaschine exakt steuern bzw. regeln zu können, ist es von Bedeutung, eine sogenannte Einspritzrate bzw. Einspritzmenge der Injektoren während des Betriebs der Brennkraftmaschine stets exakt zu ermitteln. Hierzu ist es bislang lediglich bekannt, den Injektoren Nadelhubsensoren zuzuordnen, mit Hilfe derer der mechanische Hub der Nadeln der Injektoren überwacht und ausgewertet werden kann, um auf diese Art und Weise die Einspritzrate und/oder Einspritzmenge der Injektoren zu ermitteln. Die Verwendung und Installation von Nadelhubsensoren an den Injektoren ist jedoch mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden und daher für Serienanwendungen so gut wie nicht praktikabel. Darüber hinaus ist die Lebensdauer von Nadelhubsensoren abhängig von der Betriebssituation der Brennkraftmaschine. Insbesondere bei mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschinen ist die Lebensdauer von Nadelhubsensoren stark limitiert.In order to be able to control or regulate the operation of such a marine diesel engine precisely, it is important to always precisely determine a so-called injection rate or injection quantity of the injectors during operation of the internal combustion engine. For this purpose, it is hitherto only known to associate the injectors needle lift sensors, by means of which the mechanical stroke of the needles of the injectors can be monitored and evaluated in order to determine the injection rate and / or injection quantity of the injectors in this manner. However, the use and installation of needle lift sensors on the injectors is associated with high costs and high costs and therefore virtually impossible for series applications. In addition, the life of needle lift sensors depends on the operating situation of the internal combustion engine. Especially in marine diesel engines powered by heavy oil, the life of needle lift sensors is severely limited.

Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben einer Schiffsdiesel-Brennkraftmaschine und einem Motorsteuergerät zur Durchführung des Verfahrens, mit Hilfe derer mit geringem Aufwand, geringen Kosten sowie einfach und zuverlässig insbesondere die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge von Injektoren der Schiffsdieselbrennkraftmaschine ermittelt werden kann.There is therefore a need for a method for operating a ship diesel internal combustion engine and an engine control unit for carrying out the method, with the help of which with little effort, low cost and easy and reliable in particular the injection rate and / or the injection quantity of injectors of the marine diesel engine can be determined.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird unmittelbar an den Injektoren mit Hilfe von den Injektoren zugeordneten Drucksensoren für jeden Injektor individuell ein Drucksignal messtechnisch erfasst, wobei aus jedem injektorindividuellen Drucksignal für jeden Injektor individuell eine Einspritzrate und/oder eine Einspritzmenge und/oder mindestens eine Kenngröße eines hydraulischen Nadelhubtimings bestimmt wird.On this basis, the present invention has the object to provide a novel method for operating a marine diesel engine. This object is achieved by a method according to claim 1. According to the invention, a pressure signal for each injector is detected individually by measurement at the injectors using pressure sensors assigned to the injectors, wherein an injection rate and / or an injection quantity and / or at least one characteristic of a hydraulic needle lift timing is determined individually for each injector from each injector-specific pressure signal.

Es liegt im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, an den Injektoren der Kraftstoffversorgungsanlage der Schiffsdieselbrennkraftmaschine ein injektorindividuelles Drucksignal messtechnisch zu erfassen. Aus den injektorindividuellen Drucksignalen wird für jeden Injektor eine injektorindividuelle Einspritzrate und/oder eine injektorindividuelle Einspritzmenge und/oder mindestens eine individuelle Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings bestimmt. Auf die Verwendung von Nadelhubsensoren kann gänzlich verzichtet werden. Die Ermittlung der Drucksignale mit Hilfe von Drucksensoren ist einfach, kostengünstig und zuverlässig auch an mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschinen möglich. Aus dem injektorindividuellen Drucksignal kann der oder jede gewünschte Parameter, nämlich die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder die oder jede Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings, einfach und zuverlässig bestimmt werden.It is within the meaning of the present invention to detect an injector-specific pressure signal by measurement at the injectors of the fuel supply system of the marine diesel engine. From the injector-specific pressure signals, an injector-individual injection rate and / or an injector-individual injection quantity and / or at least one individual parameter of the hydraulic needle lift timing is determined for each injector. The use of Nadelhubsensoren can be dispensed with entirely. The determination of the pressure signals by means of pressure sensors is simple, inexpensive and reliable even on heavy fuel oil powered marine diesel engine possible. From the injector-specific pressure signal, the or each desired parameter, namely the Injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic Nadelhubtimings be determined easily and reliably.

Vorzugsweise weist jeder Injektor ein individuelles Injektor-Speichervolumen auf, wobei mit Hilfe der Drucksensoren für jeden Injektor als individuelles Drucksignal ein Speicherdrucksignal des jeweiligen Injektor-Speichervolumens messtechnisch erfasst wird, und wobei aus jedem injektorindividuellen Speicherdrucksignal für jeden Injektor individuell die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder die oder jede Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings bestimmt wird.Preferably, each injector has an individual injector storage volume, wherein a storage pressure signal of the respective injector storage volume is detected by means of the pressure sensors for each injector as an individual pressure signal, and from each injector-specific storage pressure signal for each injector individually the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic needle lift timing is determined.

Dann, wenn als Drucksignal am jeweiligen Injektor ein Speicherdrucksignal des Injektor-Speichervolumens des jeweiligen Injektors ermittelt wird, kann aus dem Drucksignal besonders vorteilhaft die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder die oder jede Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings bestimmt werden. Das injektorindividuelle Speicherdrucksignal wird durch Einflüsse anderer Komponenten der Kraftstoffversorgungsanlage nicht beeinflusst, sodass dann eine besonders genaue und zuverlässige Ermittlung mindestens eines der obigen Parameter nämlich der Einspritzrate und/oder der Einspritzmenge und/oder der oder jeder Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings, möglich ist.Then, if a memory pressure signal of the injector storage volume of the respective injector is determined as a pressure signal at the respective injector, the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic needle lift timing can be determined from the pressure signal particularly advantageous. The injector-specific accumulator pressure signal is not influenced by influences of other components of the fuel supply system, so that a particularly accurate and reliable determination of at least one of the above parameters namely the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic Nadelhubtimings is possible.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird das messtechnisch erfasste injektorindividuelle Drucksignal nach der Zeit abgeleitet bzw. differenziert, wobei aus dem differenzierten injektorindividuellen Drucksignal die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder die oder jede Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings des jeweiligen Injektors bestimmt wird. Diese Auswertung des Drucksignals zur Bestimmung der Einspritzrate und/oder der Einspritzmenge und/oder der oder jeder Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings ist besonders bevorzugt, da zuverlässig, einfach und genau.According to an advantageous development, the metrologically detected injector-individual pressure signal is derived or differentiated according to time, wherein the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic needle lift timing of the respective injector is determined from the differentiated injector-specific pressure signal. This evaluation of the pressure signal for determining the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic needle lift timing is particularly preferred since reliable, simple and accurate.

Vorzugsweise wird aus dem differenzierten injektorindividuellen Drucksignal die Einspritzrate des jeweiligen Injektors nach folgender Gleichung bestimmt: dm/dt = V·(dp/dt)/c(p)2 wobei dm/dt die Einspritzrate ist, wobei V das individuelle Injektor-Speichervolumen ist, wobei dp/dt das nach der Zeit t differenzierte injektorindividuelle Drucksignal ist, und wobei c(p) die vom injektorindividuellen Druck p abhängige Schallgeschwindigkeit ist. Diese Bestimmung der Einspritzrate des jeweiligen Injektors ist einfach, zuverlässig und genau.The injection rate of the respective injector is preferably determined from the differentiated injector-specific pressure signal according to the following equation: dm / dt = V * (dp / dt) / c (p) 2 where dm / dt is the injection rate, where V is the individual injector storage volume, where dp / dt is the injector-individual pressure signal differentiated after time t, and where c (p) is the speed of sound dependent on the injector-specific pressure p. This determination of the injection rate of the respective injector is simple, reliable and accurate.

Vorzugsweise wird aus dem injektorindividuellen Drucksignal für jeden Injektor individuell als Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings für Einspritztakte des jeweiligen Injektors ein Einspritzbeginn und/oder ein Erreichen des hydraulischen Maximalhubs und/oder ein Verlassen des hydraulischen Maximalhubs und/oder ein Einspritzende bestimmt.Preferably, an injection start and / or reaching the maximum hydraulic stroke and / or leaving the maximum hydraulic stroke and / or an injection end is determined individually from the injector-specific pressure signal for each injector as a parameter of the hydraulic needle lift timing for injection injectors of the respective injector.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich das hydraulische Nadelhubtiming vom mechanischen Nadelhubtiming unterscheidet.It should be noted that the hydraulic needle stroke timing differs from the mechanical needle stroke timing.

So entspricht der hydraulische Maximalhub demjenigen Nadelhub, bei dem die Drosselwirkung des Nadelsitzes des Injektors gleich oder kleiner der Drosselwirkung der Düsenlöcher bzw. Spritzlöcher des jeweiligen Injektors ist. Ab diesem Zeitpunkt bleibt der hydraulische Düsendurchfluss der Düse des Injektors konstant, der mechanische Maximalhub kann hingegen weiter ansteigen.Thus, the maximum hydraulic stroke corresponds to the needle stroke in which the throttling action of the needle seat of the injector is equal to or less than the throttling action of the nozzle holes or injection holes of the respective injector. From this time, the hydraulic nozzle flow of the nozzle of the injector remains constant, the mechanical maximum stroke, however, can continue to increase.

Ein weiterer Unterschied zwischen dem mechanischen Nadelhubtiming und dem hydraulischen Nadelhubtiming besteht darin, dass sich mit dem Verlassen des hydraulischen Maximalhubs der Düsendurchfluss des Injektors verringert, also die Drosselwirkung des Nadelsitzes des jeweiligen Injektors größer als die Drosselwirkung der Düsenlöcher ist. Das mechanische Verlassen des mechanischen Maximalhubs hingegen erfolgt typischerweise vorher.Another difference between the mechanical Nadelhubtiming and the hydraulic Nadelhubtiming is that decreases with the leaving the hydraulic maximum stroke of the nozzle flow of the injector, so the throttle effect of the needle seat of each injector is greater than the throttle effect of the nozzle holes. The mechanical leaving the mechanical maximum stroke, however, is typically done before.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1A: eine schematisierte Darstellung einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage mit druckgesteuertem Einspritzventil (Injektor 1) einer Brennkraftmaschine zusammen mit einem Motorsteuergerät; 1A : A schematic representation of a common rail fuel supply system with pressure-controlled injection valve (injector 1 ) an internal combustion engine together with an engine control unit;

1B: eine schematisierte Darstellung einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage mit hubgesteuertem Speicherinjektor (Injektor 1) einer Brennkraftmaschine zusammen mit einem Motorsteuergerät; 1B : A schematic representation of a common rail fuel supply system with stroke-controlled storage injector (injector 1 ) an internal combustion engine together with an engine control unit;

2: ein erstes Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine; 2 : a first diagram to illustrate the method according to the invention for operating a marine diesel engine;

3: ein zweites Diagramm zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine; und 3 a second diagram to further illustrate the method according to the invention for operating a marine diesel engine; and

4: ein drittes Diagramm zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine; 4 a third diagram for further illustrating the method according to the invention for operating a marine diesel engine;

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, wobei eine solche Schiffsdieselbrennkraftmaschine über eine Kraftstoffversorgungsanlage verfügt, die vorzugsweise als Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage ausgebildet ist. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine wurde bereits unter Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben. Es wird daher auf die obigen Ausführungen zur 1A und 1B Bezug genommen. An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber lediglich nochmals ausgeführt, dass eine solche Kraftstoffversorgungsanlage je Zylinder mindestens einen Injektor 1 umfasst, wobei über die Injektoren 1 in die Zylinder der Schiffsdieselbrennkraftmaschine Kraftstoff eingespritzt werden kann.The present invention relates to a method for operating a marine diesel engine, in particular a marine diesel engine operated with heavy oil, wherein such a marine diesel engine has a fuel supply system, which is preferably designed as a common rail fuel supply system. The basic structure of such a common rail fuel supply system of a marine diesel engine has already been described with reference to 1A and 1B described. It is therefore based on the above comments 1A and 1B Referenced. For the sake of completeness, it should again be stated at this point that such a fuel supply system per cylinder has at least one injector 1 includes, using the injectors 1 into the cylinders of the marine diesel engine fuel can be injected.

Gemäß 1A und 1B ist jedem Injektor 1 ein Drucksensor 15 zugeordnet. Mit Hilfe der Drucksensoren 15 wird erfindungsgemäß unmittelbar an den Injektoren 1 ein für jeden Injektor 1 individuelles Drucksignal messtechnisch erfasst.According to 1A and 1B is every injector 1 a pressure sensor 15 assigned. With the help of pressure sensors 15 is inventively directly to the injectors 1 one for each injector 1 individual pressure signal measured.

Vorzugsweise weist jeder Injektor 1 ein individuelles Injektor-Speichervolumen (nicht gezeigt) auf, wobei dann mit Hilfe der Drucksensoren 15 für jeden Injektor 1 als individuelles Drucksignal ein Speicherdrucksignal des jeweiligen Injektor-Speichervolumens des jeweiligen Injektors 1 messtechnisch erfasst wird.Preferably, each injector has 1 an individual injector storage volume (not shown), then using the pressure sensors 15 for each injector 1 as an individual pressure signal, a memory pressure signal of the respective injector storage volume of the respective injector 1 metrologically recorded.

Erfindungsgemäß wird weiterhin aus jedem injektorindividuellen Drucksignal für jeden Injektor 1 individuell eine Einspritzrate des jeweiligen Injektors 1 und/oder eine Einspritzmenge des jeweiligen Injektors 1 und/oder mindestens eine Kenngröße eines hydraulischen Nadelhubtimings des jeweiligen Injektors 1 bestimmt, wobei als Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings ein Einspritzbeginn und/oder ein Erreichen des hydraulischen Maximalhubs und/oder ein Verlassen des hydraulischen Maximalhubs und/oder ein Einspritzende bestimmt wird.Furthermore, according to the invention, each injector-specific pressure signal for each injector 1 individually an injection rate of the respective injector 1 and / or an injection quantity of the respective injector 1 and / or at least one characteristic of a hydraulic needle lift timing of the respective injector 1 determines, as a characteristic of the hydraulic needle stroke timing, an injection start and / or reaching the maximum hydraulic stroke and / or leaving the maximum hydraulic stroke and / or an injection end is determined.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass sich das hydraulische Nadelhubtiming vom mechanischen Nadelhubtiming unterscheidet. So wird der hydraulische Maximalhub bei einem Nadelhub erreicht, bei welchem die Drosselwirkung des Nadelsitzes des jeweiligen Injektors 1 gleich oder kleiner der Drosselwirkung der Düsenlöcher bzw. Spritzlöcher des jeweiligen Injektors 1 ist, wobei bei diesem Nadelhub der hydraulische Düsendurchfluss konstant ist. Der mechanische Maximalhub kann hingegen gegenüber dem hydraulischen Maximalhub weiter ansteigen. Der hydraulische Maximalhub wird dann verlassen, wenn die Drosselwirkung des Nadelsitzes des jeweiligen Injektors größer ist als die Drosselwirkung der Düsenlöcher des jeweiligen Injektors, wobei der mechanische Maximalhub typischerweise vor dem hydraulischen Maximalhub verlassen wird.It should be noted at this point that the hydraulic needle lift timing differs from the mechanical needle lift timing. Thus, the maximum hydraulic stroke is achieved in a needle stroke, wherein the throttle effect of the needle seat of the respective injector 1 equal to or smaller than the throttle effect of the nozzle holes or injection holes of the respective injector 1 is, with this needle stroke, the hydraulic nozzle flow is constant. The mechanical maximum stroke, however, can continue to increase compared to the maximum hydraulic stroke. The maximum hydraulic stroke is then left when the throttling effect of the needle seat of the respective injector is greater than the throttle effect of the nozzle holes of the respective injector, the mechanical maximum stroke is typically left before the maximum hydraulic stroke.

Vorzugsweise wird das messtechnisch erfasste, injektorindividuelle Drucksignal, vorzugsweise das injektorindividuelle Speicherdrucksignal, nach der Zeit t abgeleitet bzw. differenziert, wobei aus dem differenzierten, injektorindividuellen Drucksignal die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder die oder jede Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings des jeweiligen Injektors bestimmt wird. Aus dem differenzierten, injektorindividuellen Drucksignal, bei welchem es sich vorzugsweise um das differenzierte Speicherdrucksignal handelt, wird die Einspritzrate des jeweiligen Injektors vorzugsweise nach folgender Gleichung bestimmt: dm/dt = V·(dp/dt)/c(p)2 wobei dm/dt die Einspritzrate ist, wobei V das individuelle Injektor-Speichervolumen ist, wobei dp/dt das nach der Zeit t differenzierte injektorindividuelle Drucksignal ist, und wobei c(p) die vom injektorindividuellen Druck p abhängige Schallgeschwindigkeit ist.Preferably, the metrologically detected, injector-individual pressure signal, preferably the injector-specific accumulator pressure signal, derived or differentiated according to the time t, wherein from the differentiated, injector-specific pressure signal, the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic Nadelhubtimings the respective injector is determined. From the differentiated, injector-specific pressure signal, which is preferably the differentiated accumulator pressure signal, the injection rate of the respective injector is preferably determined according to the following equation: dm / dt = V * (dp / dt) / c (p) 2 where dm / dt is the injection rate, where V is the individual injector storage volume, where dp / dt is the injector-individual pressure signal differentiated after time t, and where c (p) is the speed of sound dependent on the injector-specific pressure p.

Die vom Druck abhängige Schallgeschwindigkeit wird dabei vorzugsweise abhängig vom gemessenen, injektorindividuellen Druck auf Grundlage einer Kennlinie oder eines Kennfelds ermittelt.The speed of sound dependent on the pressure is preferably determined as a function of the measured, injector-specific pressure on the basis of a characteristic curve or a characteristic diagram.

Aus der oben bestimmten Einspritzrate kann durch Integration derselben über der Zeit die Einspritzmenge des jeweiligen Injektors 1 ermittelt werden.From the injection rate determined above, by integrating the same over time, the injection quantity of the respective injector can be made 1 be determined.

In 2 sind über der Zeit zwei Signalverläufe 20, 21 gezeigt, wobei es sich beim Signalverlauf 20 um das an einem Injektor 1 mit Hilfe des Drucksensors 15 gemessene, injektorindividuelle Drucksignal, nämlich um das injektorindividuelle Speicherdrucksignal handelt. Beim Signalverlauf 21 handelt es sich um die zeitliche Ableitung bzw. zeitliche Differenzierung dieses gemessenen Drucksignals.In 2 are two waveforms over time 20 . 21 shown, where it is the waveform 20 at an injector 1 with the help of the pressure sensor 15 measured, injector-individual pressure signal, namely the injector-individual memory pressure signal is. In the waveform 21 it is the time derivative or temporal differentiation of this measured pressure signal.

Wie bereits oben ausgeführt, wird vorzugsweise aus dem differenzierten, injektorindividuellen Drucksignal 21 unter Verwendung der oben angegebenen Formel eine für den jeweiligen Injektor 1 individuelle Einspritzrate berechnet, wobei in 4 die berechnete Einspritzrate durch den Signalverlauf 22 dargestellt ist. Einem Vergleich mit dem Signalverlauf 23, welcher einer gemessenen Einspritzrate entspricht, kann entnommen werden, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die Einspritzrate eines Injektors 1 zuverlässig und genau bestimmt werden kann. In 4 visualisiert ein Signalverlauf 24 die durch Integration über der Zeit aus dem Signalverlauf 22 berechnete Einspritzmenge des jeweiligen Injektors.As already stated above, it is preferable to use the differentiated, injector-specific pressure signal 21 using the formula given above one for each injector 1 calculated individual injection rate, where in 4 the calculated injection rate through the waveform 22 is shown. A comparison with the waveform 23 , which corresponds to a measured injection rate, it can be seen that with the aid of the method according to the invention, the injection rate of an injector 1 reliable and accurate can be. In 4 Visualizes a waveform 24 by integration over time from the waveform 22 calculated injection quantity of the respective injector.

Wie 2 entnommen werden kann, kann aus dem differenzierten, injektorindividuellen Drucksignal weiterhin mindestens eine Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings des jeweiligen Injektors einfach und zuverlässig ermittelt werden. So entspricht der Zeitpunkt t1 dem Einspritzbeginn, der Zeitpunkt t4 dem Einspritzende eines Einspritztakts. Zum Zeitpunkt t2 wird der hydraulische Maximalhub erreicht, wohingegen zum Zeitpunkt t3 der hydraulische Maximalhub verlassen wird.As 2 can be taken from the differentiated injector-specific pressure signal further at least one parameter of the hydraulic needle stroke timing of the respective injector can be determined easily and reliably. Thus, the time t1 corresponds to the start of injection, the time t4 to the injection end of an injection stroke. At time t2, the maximum hydraulic stroke is reached, whereas at time t3 the maximum hydraulic stroke is exited.

Aus diesen Kenngrößen kann gemäß dem Signalverlauf 25 der 3 ein Nadelhubsignal der Nadel des jeweiligen Injektors 1 berechnet werden, wobei die Zeitpunkte t1 bis t4 der 3 den Zeitpunkten t1 bis t4 der 2 entsprechen. Der Zeitpunkt t1 entspricht demnach der Einspritzbeginn, zum Zeitpunkt t2 wird der hydraulische Maximalhub erreicht, zum Zeitpunkt t3 wird der hydraulische Maximalhub verlassen, wobei zum Zeitpunkt t4 das Einspritzende erreicht ist.From these characteristics, according to the waveform 25 of the 3 a Nadelhubsignal the needle of the respective injector 1 are calculated, wherein the times t1 to t4 of 3 the times t1 to t4 of 2 correspond. The time t1 therefore corresponds to the start of injection, at time t2 the maximum hydraulic stroke is reached, at time t3 the maximum hydraulic stroke is left, the end of injection being reached at time t4.

In 3 ist dem berechneten Nadelhubsignal 25 ein mit Hilfe eines Nadelhubsensors messtechnisch erfasstes Nadelhubsignal 26 gegenübergestellt, wobei einem Vergleich der Signalverläufe 25 und 26 entnommen werden kann, dass das errechnete Nadelhubsignal eine gute Übereinstimmung mit einem messtechnisch erfassten Nadelhubsignal aufweist.In 3 is the calculated needle stroke signal 25 a needle lift signal measured by means of a needle lift sensor 26 compared with a comparison of the signal waveforms 25 and 26 It can be seen that the calculated Nadelhubsignal has a good match with a metrologically detected Nadelhubsignal.

Mit Hilfe der hier vorliegenden Erfindung kann einfach und zuverlässig während des Betriebs einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine eine Einspritzrate von Injektoren und/oder eine Einspritzmenge der Injektoren und/oder mindestens eine Kenngröße eines hydraulischen Nadelhubtimings der Injektoren ermittelt werden.With the aid of the present invention, an injection rate of injectors and / or an injection quantity of the injectors and / or at least one parameter of a hydraulic needle lift timing of the injectors can be determined simply and reliably during the operation of a marine diesel engine.

Auf Basis mindestens eines der obigen aus dem injektorindividuellen Drucksignal ermittelten Parameter kann eine Funktionsdiagnose und/oder Verschleißdiagnose für den jeweiligen Injektor 1 durchgeführt werden. So kann zum Beispiel aus einer sich über der Zeit verändernden Einspritzrate eines Injektors 1 auf einen Verschleiß des Injektors 1 geschlossen werden, um dann rechtzeitig eine Bauteilwartung bzw. einen Bauteilaustausch zu initiieren. Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren während des regulären Betriebs der Schiffsdieselbrennkraftmaschine erfolgen, sodass demnach auf eine Funktionsüberprüfung bzw. Verschleißüberprüfung an einem separaten Messprüfstand verzichtet werden kann.On the basis of at least one of the above parameters determined from the injector-specific pressure signal, a functional diagnosis and / or wear diagnosis for the respective injector 1 be performed. For example, from an injection rate of an injector changing over time 1 on wear of the injector 1 be closed in order then to initiate a component maintenance or component replacement in good time. This can be done with the method according to the invention during the regular operation of the marine diesel engine, so that therefore can be dispensed with a functional check or wear test on a separate test bench.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann für jeden Zylinder individuell exakt zum Beispiel die Einspritzrate bzw. Einspritzmenge bestimmt werden. Hiermit ist dann eine zylinderindividuelle Regelung des Betriebs der Brennkraftmaschine möglich. Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Verwendung bei mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschinen.With the aid of the method according to the invention, the injection rate or injection quantity can be determined individually for each individual cylinder individually, for example. This is then a cylinder-individual control of the operation of the internal combustion engine possible. In particular, the method is suitable for use in heavy fuel oil marine diesel engines.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Motorsteuergerät 16 zur Durchführung des Verfahrens. 1A und 1B zeigt ein derartiges Motorsteuergerät 16, welches Mittel 17, 18, 19 zur Durchführung des Verfahrens umfasst. Bei dem Mittel 17 handelt es sich um mindestens eine Datenschnittstelle, um insbesondere mit den Drucksensoren 15 Daten auszutauschen, nämlich die von den Drucksensoren 15 bereitgestellten Druckmesssignale einzulesen. Bei dem Mittel 18 handelt es sich um hardwareseitige Mittel und bei dem Mittel 19 um softwareseitige Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dem hardwareseitigen Mittel 18 handelt es sich insbesondere um einen Datenspeicher zur Speicherung von Daten und einem Datenprozessor zur Verarbeitung von Daten. Bei dem softwareseitigen Mittel 19 handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention further relates to an engine control unit 16 to carry out the process. 1A and 1B shows such an engine control unit 16 which means 17 . 18 . 19 for carrying out the method. At the middle 17 it concerns at least one data interface, in particular with the pressure sensors 15 Data exchange, namely that of the pressure sensors 15 read in the pressure measuring signals provided. At the middle 18 these are hardware resources and the means 19 to software side means for carrying out the method according to the invention. On the hardware side 18 In particular, it is a data storage for storing data and a data processor for processing data. In the software means 19 These are program modules for carrying out the method according to the invention.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Motorsteuergeräts 16 kann während des regulären Betriebs einer insbesondere mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder mindestens eine Kenngröße eines hydraulischen Nadelhubtimings des jeweiligen Injektors 1 einfach und zuverlässig sowie automatisch bestimmt werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, unmittelbar am jeweiligen Injektor 1, insbesondere am injektorindividuellen Speichervolumen, ein Druckmesssignal zu erfassen und dasselbe auf die oben beschriebene Art und Weise auszuwerten.With the aid of the method according to the invention and the engine control unit according to the invention 16 During normal operation of a marine diesel engine operating in particular with heavy oil, the injection rate and / or the injection quantity and / or at least one parameter of a hydraulic needle lift timing of the respective injector 1 easy and reliable as well as automatically determined. For this it is only necessary, directly at the respective injector 1 in particular at the injector-individual storage volume, to detect a pressure measurement signal and to evaluate the same in the manner described above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Injektorinjector
22
Hochdruckpumpehigh pressure pump
33
Pumpeinrichtungpumping device
44
NiederdruckbereichLow pressure area
55
NiederdruckpumpeLow pressure pump
66
HochdruckbereichHigh pressure area
77
DruckspeichersystemAccumulator system
88th
HochdruckpumpenspeicherHigh-pressure pumps memory
99
Speichereinheitstorage unit
1010
HochdruckleitungHigh-pressure line
1111
HochdruckleitungHigh-pressure line
1212
Schaltventilswitching valve
1313
DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
1414
Spülventilflush valve
1515
Drucksensorpressure sensor
1616
MotorsteuergerätEngine control unit
17 17
Schnittstelleninterfaces
1818
hardwareseitige Mittelhardware resources
1919
softwareseitige Mittelsoftware resources
2020
Signalverlaufwaveform
2121
Signalverlaufwaveform
2222
Signalverlaufwaveform
2323
Signalverlaufwaveform
2424
Signalverlaufwaveform
2525
Signalverlaufwaveform
2626
Signalverlaufwaveform

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10157135 B4 [0002] DE 10157135 B4 [0002]

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, wobei mit Injektoren (1) einer Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage, in Zylinder der Schiffsdieselbrennkraftmaschine Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar an den Injektoren (1) mit Hilfe von den Injektoren (1) zugeordneten Drucksensoren (15) für jeden Injektor (1) individuell ein Drucksignal messtechnisch erfasst wird, und dass aus jedem injektorindividuellen Drucksignal für jeden Injektor (1) individuell eine Einspritzrate und/oder eine Einspritzmenge und/oder mindestens eine Kenngröße eines hydraulischen Nadelhubtimings bestimmt wird.Method for operating a marine diesel internal combustion engine, in particular a heavy fuel oil-powered marine diesel engine, with injectors ( 1 ) of a fuel supply system, in particular a common rail fuel supply system, is injected into cylinders of the marine diesel engine fuel, characterized in that directly at the injectors ( 1 ) with the help of the injectors ( 1 ) associated pressure sensors ( 15 ) for each injector ( 1 ) individually a pressure signal is detected by measurement, and that from each injector-specific pressure signal for each injector ( 1 ) an injection rate and / or an injection quantity and / or at least one characteristic of a hydraulic needle stroke timing is determined individually. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Injektor (1) ein individuelles Injektor-Speichervolumen aufweist, wobei mit Hilfe der Drucksensoren (15) für jeden Injektor (1) als individuelles Drucksignal ein Speicherdrucksignal des jeweiligen Injektor-Speichervolumens messtechnisch erfasst wird, und dass aus jedem injektorindividuellen Speicherdrucksignal für jeden Injektor (1) individuell die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder die oder jede Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized in that each injector ( 1 ) has an individual injector storage volume, with the aid of the pressure sensors ( 15 ) for each injector ( 1 ), a memory pressure signal of the respective injector storage volume is detected by measurement as an individual pressure signal, and that from each injector-specific memory pressure signal for each injector ( 1 ) the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each parameter of the hydraulic needle lift timing is determined individually. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das messtechnisch erfasste injektorindividuelle Drucksignal nach der Zeit abgeleitet bzw. differenziert wird, und dass aus dem differenzierten injektorindividuellen Drucksignal die Einspritzrate und/oder die Einspritzmenge und/oder die oder jede Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings des jeweiligen Injektors bestimmt wird.The method of claim 1 or 2, characterized in that the metrologically detected injector-individual pressure signal is derived or differentiated according to the time, and that from the differentiated injector-specific pressure signal, the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic needle stroke timing of particular injector is determined. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem differenzierten injektorindividuellen Drucksignal die Einspritzrate des jeweiligen Injektors nach folgender Gleichung bestimmt wird: dm/dt = V·(dp/dt)/c(p)2 wobei dm/dt die Einspritzrate ist, wobei V das individuelle Injektor-Speichervolumen ist, wobei dp/dt das nach der Zeit t differenzierte injektorindividuelle Drucksignal ist, und wobei c(p) die vom injektorindividuellen Druck p abhängige Schallgeschwindigkeit ist.A method according to claim 3, characterized in that from the differentiated injector-specific pressure signal, the injection rate of the respective injector is determined according to the following equation: dm / dt = V * (dp / dt) / c (p) 2 where dm / dt is the injection rate, where V is the individual injector storage volume, where dp / dt is the injector-individual pressure signal differentiated after time t, and where c (p) is the speed of sound dependent on the injector-specific pressure p. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallgeschwindigkeit abhängig vom gemessenen injektorindividuellen Druck aus einer Kennlinie oder einem Kennfeld ermittelt wird.A method according to claim 4, characterized in that the speed of sound is determined depending on the measured injector-individual pressure from a characteristic curve or a characteristic field. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmenge des jeweiligen Injektors durch Integration der Einspritzrate über der Zeit ermittelt wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that the injection quantity of the respective injector is determined by integration of the injection rate over time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem injektorindividuellen Drucksignal für jeden Injektor (1) individuell als Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings für Einspritztakte des jeweiligen Injektors (1) ein Einspritzbeginn und/oder ein Erreichen des hydraulischen Maximalhubs und/oder ein Verlassen des hydraulischen Maximalhubs und/oder ein Einspritzende bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that from the injector-specific pressure signal for each injector ( 1 ) individually as a parameter of the hydraulic needle stroke timing for injection cycles of the respective injector ( 1 ) an injection start and / or reaching the maximum hydraulic stroke and / or leaving the maximum hydraulic stroke and / or an injection end is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der Einspritzrate und/oder der Einspritzmenge und/oder der oder jeder Kenngröße des hydraulischen Nadelhubtimings eine Funktionsdiagnoseprüfung und/oder Verschleißdiagnoseprüfung für den jeweiligen Injektor (1) durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that based on the injection rate and / or the injection quantity and / or the or each characteristic of the hydraulic needle stroke timing, a functional diagnosis test and / or wear diagnosis test for the respective injector ( 1 ) is carried out. Motorsteuergerät (16) einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine, insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine eine Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät (16) Mittel (17, 18, 19) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.Engine control unit ( 16 ) of a marine diesel internal combustion engine, in particular a marine diesel engine operated with heavy oil, the internal combustion engine having a fuel supply system, in particular a common rail fuel supply system, characterized in that the engine control unit ( 16 ) Medium ( 17 . 18 . 19 ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 8.
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