DE102015216863A1 - A method for determining the vaporized portion of an amount of fuel deposited by port injection - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des verdampften Anteils einer mittels Saugrohreinspritzung im Saugrohr (106) abgesetzten Kraftstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine (100) mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung, wobei eine für einen Verbrennungszyklus in den Brennraum (103) einzubringende Luftmenge ermittelt wird, wobei eine für den Verbrennungszyklus in den Brennraum (103) einzubringende Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge ermittelt wird, und wobei unter Berücksichtigung der Luftmenge und der Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge der verdampfte Anteil der mittels Saugrohreinspritzung im Saugrohr (106) abgesetzten Kraftstoffmenge ermittelt wird.The invention relates to a method for determining the vaporized portion of an amount of fuel deposited by means of intake manifold injection in the intake manifold (106) in an internal combustion engine (100) with intake manifold injection and direct injection, wherein a for a combustion cycle in the combustion chamber (103) to be introduced air quantity is determined, wherein a the amount of fuel-air mixture to be introduced into the combustion chamber (103) is determined, and wherein, taking into account the amount of air and the fuel-air mixture amount, the vaporized portion of the amount of fuel deposited in the intake manifold (106) by suction tube injection is determined.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des verdampften Anteils einer mittels Saugrohreinspritzung im Saugrohr abgesetzten Kraftstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for determining the vaporized portion of an amount of fuel deposited by means of intake manifold injection in the intake manifold in an internal combustion engine with intake manifold injection and direct injection and a computing unit and a computer program for its implementation.
Stand der TechnikState of the art
Ein mögliches Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung bei Ottomotoren ist die Saugrohreineinspritzung, welche zunehmend von einer Kraftstoffdirekteinspritzung abgelöst wird. Letzteres Verfahren führt zu deutlich besserer Kraftstoffverteilung in den Brennräumen und somit zu besserer Leistungsausbeute bei geringerem Kraftstoffverbrauch.One possible method of fuel injection in gasoline engines is the intake manifold injection, which is increasingly being replaced by direct fuel injection. The latter method leads to significantly better fuel distribution in the combustion chambers and thus to better power output with lower fuel consumption.
Weiterhin gibt es auch Ottomotoren mit einer Kombination von Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung, einem sog. Dualsystem. Dies ist gerade im Lichte immer strengerer Emissionsanforderungen bzw. Emissionsgrenzwerten vorteilhaft, da die Saugrohreinspritzung bspw. bei mittleren Lastbereichen bessere Emissionswerte zur Folge hat als eine Direkteinspritzung. Im Volllastbereich hingegen ermöglicht die Direkteinspritzung bspw. eine Verminderung des sog. Klopfens.Furthermore, there are also gasoline engines with a combination of intake manifold injection and direct injection, a so-called dual system. This is particularly advantageous in the light of ever stricter emission requirements or emission limit values, since intake manifold injection, for example, results in better emission values at medium load ranges than direct injection. In the full load range, however, the direct injection allows, for example, a reduction in the so-called knocking.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ermitteln des verdampften Anteils einer mittels Saugrohreinspritzung abgesetzten Kraftstoffmenge sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for determining the vaporized portion of an amount of fuel deposited by means of intake manifold injection as well as a computer unit and a computer program for carrying it out with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der verdampfte Anteil einer mittels Saugrohreinspritzung im Saugrohr abgesetzten bzw. eingespritzten Kraftstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung aus einer für einen Verbrennungszyklus in den Brennraum einzubringende Luftmenge und einer für den Verbrennungszyklus in den Brennraum einzubringende Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge (insbesondere als Differenz dieser Mengen) ermittelt werden. Dieser Wert kann beispielsweise als Istwert für eine die Verbrennung betreffende Regelung verwendet werden, da der verdampfte Anteil in der Regel auch dem Brennraum zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann aus dem verdampften Anteil mittels eines Verdampfungsmodells auf den ursprünglich abgesetzten bzw. eingespritzten Anteil rückgerechnet werden. Insbesondere kann damit die Kraftstoffmenge auf eine weitere Art, zusätzlich beispielsweise zur Ermittlung über die Einspritzdauer und der Durchflussrate des betreffenden Kraftstoffinjektors, ermittelt werden. Dieser rückgerechnete Wert kann beispielsweise ebenfalls als Istwert für eine Regelung, bspw. die Einspritzung betreffend, oder zur Plausibilisierung auf andere Art erhaltener Werte verwendet werden.With the method according to the invention, the vaporized portion of an amount of fuel deposited or injected in the intake manifold by means of intake manifold injection in an internal combustion engine with intake manifold injection and direct injection can be calculated from an air quantity to be introduced into the combustion chamber for a combustion cycle and a fuel / air mixture to be introduced into the combustion chamber for the combustion cycle. Quantity (in particular as the difference between these quantities). This value can be used, for example, as an actual value for a combustion-related regulation, since the vaporized portion is usually also supplied to the combustion chamber. Alternatively or additionally, can be recalculated from the vaporized portion by means of an evaporation model to the originally deposited or injected portion. In particular, the amount of fuel can thus be determined in a further way, in addition, for example, for determining the duration of injection and the flow rate of the relevant fuel injector. This recalculated value can, for example, also be used as the actual value for a control, for example regarding the injection, or for plausibility of values obtained in a different manner.
Vorteilhafterweise werden in dem Verdampfungsmodell eine Temperatur, ein Druck und/oder ein Wandfilm von Kraftstoff im Saugrohr, eine Temperatur oder eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Luftfüllung des Brennraumes und/oder Ventilsteuerzeiten berücksichtigt. Auf diese Weise kann die abgesetzte Kraftstoffmenge sehr genau ermittelt werden.Advantageously, a temperature, a pressure and / or a wall film of fuel in the intake manifold, a temperature or a rotational speed of the internal combustion engine, an air charge of the combustion chamber and / or valve timing are taken into account in the evaporation model. In this way, the amount of fuel removed can be determined very accurately.
Vorzugsweise wird eine mittels Saugrohreinspritzung abzusetzende Soll-Kraftstoffmenge unter Berücksichtigung der ermittelten Kraftstoffmenge überprüft. Damit können bspw. etwaige Fehler bei der Kraftstoffzumessung sehr einfach erkannt werden. Während bspw. bei einer reinen Saugrohreinspritzung die eingebrachte Kraftstoffmenge auch mittels einer Lambda-Sonde bzw. der Beurteilung des Abgases überprüft werden kann, ist dies bei einem Dualsystem nicht möglich, da im Abgas die Kraftstoffmengen von Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung zusammen geprüft werden würden.Preferably, a set fuel quantity to be delivered by means of intake manifold injection is checked taking into account the determined fuel quantity. Thus, for example, any errors in the fuel metering can be detected very easily. While, for example, in a pure intake manifold injection, the introduced amount of fuel can also be checked by means of a lambda probe or the assessment of the exhaust gas, this is not possible with a dual system, since in the exhaust gas, the fuel quantities of intake manifold injection and direct injection would be tested together.
Vorteilhafterweise wird eine mittels Saugrohreinspritzung abzusetzende Soll-Kraftstoffmenge unter Berücksichtigung der ermittelten Kraftstoffmenge für wenigstens einen nachfolgenden Verbrennungszyklus korrigiert. Zweckmäßigerweise kann die Soll-Kraftstoffmenge durch eine Änderung einer Ansteuerdauer und/oder einer Öffnungsdauer eines betreffenden Kraftstoffinjektors korrigiert werden. Auf diese Weise können bspw. Kraftstoffvorlagerungseffekte im Saugrohr, das damit verbundene Durchschieben von Kraftstoff durch den Brennraum sowie die damit einhergehende Erhöhung der HC-Emissionen vermieden werden. Die durch Saugrohreinspritzung eingebrachte Kraftstoffmenge kann somit hinsichtlich des Verbrauchs- und Emissionspotentials optimiert werden.Advantageously, a desired fuel quantity to be delivered by means of intake manifold injection is corrected taking into account the determined fuel quantity for at least one subsequent combustion cycle. Conveniently, the desired fuel quantity can be corrected by changing a drive duration and / or an opening duration of a relevant fuel injector. In this way, for example, fuel pre-storage effects in the intake manifold, the associated passage of fuel through the combustion chamber and the concomitant increase in HC emissions can be avoided. The amount of fuel introduced by intake manifold injection can thus be optimized with regard to the consumption and emission potential.
Es ist von Vorteil, wenn der verdampfte Anteil der Kraftstoffmenge und/oder die Kraftstoffmenge unter Berücksichtigung des der verdampften Anteils bzw. der ermittelten Kraftstoffmenge auf einen Sollwert geregelt wird. Hierzu kann bspw. eine Ansteuerdauer des betreffenden Kraftstoffinjektors als Stellgröße verwendet werden. Auf diese Weise können die Emissionswerte sehr einfach verbessert werden. It is advantageous if the vaporized portion of the fuel quantity and / or the fuel quantity is controlled to a desired value, taking into account the vaporized portion or the determined fuel quantity. For this purpose, for example, a control duration of the relevant fuel injector can be used as a manipulated variable. In this way, the emission levels can be easily improved.
Vorzugsweise wird eine Abweichung einer mittels Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung abzusetzenden Gesamtkraftstoffmenge unter Berücksichtigung der ermittelten Kraftstoffmenge mittels der Direkteinspritzung korrigiert. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein hinsichtlich gewünschter Emissionswerte zulässiger Anteil an verdampftem Kraftstoff geringer als eine hinsichtlich der Lastanforderung der Brennkraftmaschine nötige Kraftstoffmenge ist. Durch das Dualsystem kann somit sehr einfach und schnell die zu geringe Kraftstoffmenge kompensiert werden.Preferably, a deviation of a total amount of fuel to be delivered by means of intake manifold injection and direct injection is corrected taking into account the determined fuel quantity by means of the direct injection. This is advantageous, in particular, when a proportion of vaporized fuel permissible with respect to desired emission values is less than an amount of fuel required with regard to the load requirement of the internal combustion engine. Thanks to the dual system, it is thus very easy and fast to compensate for the insufficient amount of fuel.
Vorteilhafterweise wird unter Berücksichtigung des ermittelten verdampften Anteils der Kraftstoffmenge eine Aufteilung einer in den Brennraum einzubringenden Gesamtkraftstoffmenge auf Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung ermittelt. Damit lässt sich besonders einfach eine optimale Aufteilung auf die Einspritzungsarten, insbesondere hinsichtlich der Emissionswerte, ermitteln, die später wieder verwendet werden kann. Dabei können insbesondere auch Last- und/oder Dynamikabhängigkeiten der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Zudem können dadurch Motoralterungsprozesse, Komponentendrift, Abweichungen bei einem Komponententausch, Kraftstoffqualitätsunterschiede sowie Umgebungseinflüsse wie bspw. Luftfeuchtigkeitsunterschiede kompensiert werden.Advantageously, a distribution of a total amount of fuel to be introduced into the combustion chamber on intake manifold injection and direct injection is determined, taking into account the determined evaporated fraction of the fuel quantity. This makes it particularly easy to determine an optimal distribution among the injection types, in particular with regard to the emission values, which can later be reused. In particular, load and / or dynamic dependencies of the internal combustion engine can also be taken into account. In addition, engine aging processes, component drift, deviations in a component exchange, fuel quality differences and environmental influences such as, for example, differences in air humidity can be compensated for.
Es ist von Vorteil, wenn die für den Verbrennungszyklus in den Brennraum einzubringende Luftmenge mittels eines Luftmassensensors ermittelt wird. Als Luftmassensensor kann bspw. ein Heißfilmluftmassenmesser verwendet werden. Da ein Luftmassenmesser in der Regel ohnehin in einer Brennkraftmaschine bzw. im Ansaugrohr vorhanden ist, kann die Luftmenge, d.h. die Menge bzw. Masse der reinen Luft ohne Kraftstoffanteil, sehr einfach und schnell ermittelt werden.It is advantageous if the amount of air to be introduced into the combustion chamber for the combustion cycle is determined by means of an air mass sensor. For example, a hot-film air mass meter can be used as air mass sensor. Since an air mass meter is usually present anyway in an internal combustion engine or in the intake manifold, the amount of air, i. the amount or mass of pure air without fuel, are determined very easily and quickly.
Vorzugsweise wird die für den Verbrennungszyklus in den Brennraum einzubringende Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge mittels eines Saugrohrdrucksensors und insbesondere unter Berücksichtigung eines Verdampfungsmodells ermittelt. Hierzu kann eine druckbasierte Füllungsbestimmung herangezogen werden. Hier wird bspw. auf Basis des Saugrohrdrucks, der Drosselklappenöffnung, der Motordrehzahl und der Ansauglufttemperatur die Luftfüllung bestimmt. Da die verdampfende Kraftstoffmenge zu einer Druckerhöhung führt, ist die über den Drucksensor ermittelte Füllung höher als die über den Luftmengenmesser ermittelte. Die Differenz entspricht der verdampften Kraftstoffmenge. Dabei wird sich zunutze gemacht, dass sich der Druck im Saugrohr nach dem Einbringen des Kraftstoffs, der mit der Luft ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet, erhöht. Unter Berücksichtigung eines Verdampfungsmodells und bspw. auch der Temperatur, der Drehzahl und einem Wandfilm von Kraftstoff im Saugrohr oder einem Modell dazu kann sehr einfach die Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge ermittelt werden. Ein solcher Saugrohrdrucksensor ist dabei in der Regel ohnehin vorhanden. Preferably, the fuel-air mixture amount to be introduced into the combustion chamber for the combustion cycle is determined by means of an intake manifold pressure sensor and in particular taking into account an evaporation model. For this purpose, a pressure-based filling determination can be used. Here, for example, on the basis of the intake manifold pressure, the throttle valve opening, the engine speed and the intake air temperature, the air charge is determined. Since the evaporating fuel quantity leads to an increase in pressure, the charge determined via the pressure sensor is higher than that determined via the air flow meter. The difference corresponds to the evaporated fuel quantity. It takes advantage of the fact that the pressure in the intake manifold increases after the introduction of the fuel, which forms a fuel-air mixture with the air. Taking into account a vaporization model and, for example, the temperature, the rotational speed and a wall film of fuel in the intake manifold or a model to do so, the fuel-air mixture amount can be determined very easily. Such intake manifold pressure sensor is usually present anyway.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät, eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control unit, in particular an engine control unit, of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as e.g. Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment of the drawing and will be described below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In
Das Saugrohr
In
Das Saugrohr
Beide gezeigten Brennkraftmaschinen
In
Der Zylinder
Die Brennkraftmaschine kann im Zuge einer Saugrohreinspritzung betrieben werden. Mit Hilfe des Kraftstoffinjektors
Die Brennkraftmaschine kann auch im Zuge einer Direkteinspritzung betrieben werden. Zu diesem Zweck ist der Kraftstoffinjektor
Der Zylinder
Verbrennungsabgase werden nach einer Verbrennung aus dem Zylinder
Die Brennkraftmaschine
Weiterhin sind ein Luftmassensensor
Weiterhin ist eine als Steuergerät
Die in Bezug auf
In
Hierzu kann bspw. der in
Weiterhin wird eine Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge MKL, die für den Verbrennungszyklus in den Brennraum einzubringen ist, ermittelt. Hierzu kann bspw. der in
Die Luftmenge MK und die Kraftstoff-Luft-Gemisch-Menge MKL können nun miteinander verrechnet werden, um so die verdampfte und in den Brennraum einbringbare Kraftstoffmenge zu erhalten. Durch ein geeignetes Verdampfungsmodell, bei dem insbesondere auch eine Temperatur im Saugrohr, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine und ein Wandfilm-Modell, das sich an der Innenwand des Saugrohrs absetzenden Kraftstoff beschreibt, berücksichtigt werden können, kann aus diesem verdampften Anteil die tatsächlich im Saugrohr abgesetzte Kraftstoffmenge MK ermittelt werden, die durch den Kraftstoffinjektor
Die Kraftstoffmenge MK kann nun bspw. zur Überprüfung bzw. Plausibilisierung einer zugehörigen Soll-Kraftstoffmenge verwendet werden. Eine solche Überprüfung kann insbesondere auch für denselben Verbrennungszyklus erfolgen.The amount of fuel M K can now be used, for example, for checking or plausibility of an associated desired fuel quantity. Such a check can in particular also be carried out for the same combustion cycle.
Weiterhin kann die Kraftstoffmenge MK auch zur Korrektur der Soll-Einspritzmenge, bspw. über eine Änderung der Ansteuerdauer des betreffenden Kraftstoffinjektors verwendet werden. Es versteht sich, dass eine solche Korrektur nur für nachfolgende Verbrennungszyklen möglich ist.Furthermore, the fuel quantity M K can also be used to correct the desired injection quantity, for example via a change in the activation duration of the relevant fuel injector. It is understood that such a correction is only possible for subsequent combustion cycles.
Es sei noch angemerkt, dass im Falle einer Brennkraftmaschine mit nur einem Kraftstoffinjektor im Saugrohr für mehrere oder alle Brennräume, wie dies bspw. in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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