DE102016205577A1 - Method for determining at least one property of a fuel - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Anordnung zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft eines Kraftstoffs (314) vorgestellt. Bei dem Verfahren wird eine Schließdauer eines Ankers (310) eines Magnetventils (306), der sich durch einen Kraftstoff (314) bewegt, bei einer Ansteuerdauer gemessen, wobei abhängig von der gemessenen Schließdauer ein Faktor ermittelt wird, der die mindestens Eigenschaft repräsentiert, wobei die Messung bei einer Ansteuerdauer durchgeführt wird, bei der sich der Anker (310) des Magnetventils (306) in einem Anschlagpunkt befindet.A method and arrangement for determining at least one property of a fuel (314) is presented. In the method, a closing duration of an armature (310) of a solenoid valve (306), which moves through a fuel (314), is measured at a drive duration, wherein a factor representing the at least characteristic is determined depending on the measured closing duration the measurement is carried out at a drive time at which the armature (310) of the solenoid valve (306) is in an abutment point.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft eines Kraftstoffs und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for determining at least one property of a fuel and to an arrangement for carrying out the method.
Stand der TechnikState of the art
Die Einspritzmenge bei Common-Rail-Systemen (CRS) ist unter anderem von verschiedenen Kraftstoffeigenschaften abhängig, die wiederum von der Art des Kraftstoffs und den Umgebungsbedingungen abhängen. Die Viskosität des Kraftstoffs ist von der Kraftstoffsorte, bspw. Winterdiesel, Arcticdiesel, Biodiesel, Mischungen verschiedener Kraftstoffsorten, und zusätzlich auch von der Temperatur abhängig. Solange im CRS keine Möglichkeit besteht, wichtige Kraftstoffeigenschaften, z. B. über einen Sensor, zu bestimmen, können Mengeneinflüsse dieser Eigenschaften nur ungenügend oder überhaupt nicht korrigiert werden.The injection quantity of Common Rail Systems (CRS) depends, among other things, on different fuel properties, which in turn depend on the type of fuel and the ambient conditions. The viscosity of the fuel depends on the type of fuel, for example winter diesel, arctic diesel, biodiesel, mixtures of different types of fuel, and additionally also on the temperature. As long as there is no possibility in the CRS, important fuel properties, eg. B. via a sensor to determine quantity effects of these properties can be insufficient or not corrected at all.
Es ist zu beachten, dass für einen unterhalb des Gefrierpunkts durchzuführenden Kaltstart üblicherweise größere Startzeiten als bei einem Start oberhalb des Gefrierpunkts zulässig sind. Hierbei variieren die Anforderungen bezüglich der Startzeit bei einer minimalen Temperatur. Es wird angestrebt, die Startzeit, d. h. ein Zeitintervall bis zum Ende des Startzustands, auch bei einem Kaltstart zu verkürzen.It should be noted that for a cold start to be carried out below the freezing point usually longer start times are allowed than for a start above the freezing point. Here, the start time requirements vary at a minimum temperature. The aim is to set the start time, i. H. a time interval until the end of the starting state, even at a cold start to shorten.
Vor dem Motorstart und während der Glühphase wird insbesondere bei einem drucklosen Common-Rail-System mittels mehrerer Messungen ein Referenzwert für die Schließdauerdifferenz ermittelt, mit dem eine kraftstoffspezifische Ansteuerdauerkorrektur durchgeführt werden kann. Diese Funktion wird auch als FDV-Funktion (FDV: Fuel Detection by Valve Closing) bezeichnet.Before the engine start and during the annealing phase, a reference value for the closing duration difference is determined in particular in a non-pressurized common rail system by means of several measurements, with which a fuel-specific control duration correction can be performed. This feature is also referred to as the FDV function (FDV: Fuel Detection by Valve Closing).
So zeigt die Druckschrift
Die gemessenen Schließdauerwerte bei kalten Temperaturen, bspw. von unter –10 °C, die als Maß für die Kraftstoffviskosität dienen, zeigen zwischen einem sehr zähflüssigen Kraftstoff, bspw. einem Sommerdiesel, und einem dünnflüssigen Kraftstoff, z. B. Arctic Klasse 4, einem Winterdiesel, bei den aktuellen Injektorgenerationen eine sehr geringe Schließdauerdifferenz. Eine zu geringe Schließdauerdifferenz kann jedoch eine Fehldetektion der zu bestimmenden Kraftstoffeigenschaft, bspw. der Kraftstoffviskosität, zur Folge haben. Dies kann zu einer fehlerhaften Bestimmung der Kraftstoffsorte führen und eine große Auswirkung auf das Kaltstartverhalten haben.The measured closing duration values at cold temperatures, for example below -10 ° C., which serve as a measure of the viscosity of the fuel, show a very viscous fuel, for example a summer diesel, and a low-viscosity fuel, eg. B. Arctic class 4, a winter diesel, in the current Injektorgenerationen a very small closing duration difference. However, a closing time difference which is too small can result in a misdetection of the fuel property to be determined, for example the fuel viscosity. This can lead to an erroneous determination of the fuel grade and have a large impact on the cold start behavior.
Zu beachten ist, dass eine schnelle Schaltventildynamik aus Funktionssicht wünschenswert ist. Durch die vorgenommenen Änderungen an der Ankergeometrie, insbesondere eine neue Restluftspaltscheibe und einen optimierten Magnetkern, wurde die Ankerdynamik stark verbessert. Diese Maßnahmen führen jedoch zu einer deutlichen Verschlechterung der Güte der Kraftstofferkennung. Für eine bessere Unterscheidung der Kraftstoffsorte ist eine trägere Schaltventildynamik von Vorteil. Diese Eigenschaft stellt jedoch einen Widerspruch zu den Funktionsanforderungen an das Schaltventil im Injektorbetrieb.It should be noted that a fast switching valve dynamics is desirable from a functional point of view. By the changes made to the anchor geometry, in particular a new residual air gap disk and an optimized magnetic core, the armature dynamics has been greatly improved. However, these measures lead to a significant deterioration in the quality of the fuel detection. For a better distinction of the type of fuel, a slower switching valve dynamics is advantageous. However, this property is a contradiction to the functional requirements of the switching valve in injector operation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und 6 sowie eine Anordnung gemäß Anspruch 8 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method according to claim 1 and 6 and an arrangement according to claim 8 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.
Es wird somit ein Verfahren vorgestellt, das mit Hilfe vorhandener Komponenten, d. h. ohne dass ein zusätzlicher Sensor erforderlich ist, Kraftstoffeigenschaften, wie insbesondere die Viskosität, bestimmt. Diese Kraftstoffeigenschaften beeinflussen das dynamische Verhalten des durch den Kraftstoff bewegten Ankers und damit auch die Schließdauer. Insbesondere kann mit dem Verfahren die Kraftstoffsorte bestimmt werden und auf diese Weise der Verbrennungsmotor unter Berücksichtigung der Kraftstoffsorte angesteuert werden. Dabei können z. B. Korrekturwerte für die Ansteuerdauer ermittelt werden.Thus, a method is presented which, with the aid of existing components, i. H. without the need for an additional sensor, fuel properties, especially viscosity, are determined. These fuel properties affect the dynamic behavior of the armature moved by the fuel and thus the closing time. In particular, the fuel grade can be determined with the method and in this way the internal combustion engine can be controlled taking into account the fuel grade. This z. B. correction values for the driving time can be determined.
Das Verfahren wird typischerweise bei einem Magnetventil, insbesondere bei einem Magnetventil eines Common-Rail-Aktors, eingesetzt, wobei mit dem Verfahren bspw. eine Optimierung bei Kaltstart erreicht werden kann. Weiterhin können Komponenten der gesamten Anlage geschützt werden.The method is typically used in a solenoid valve, in particular in a solenoid valve of a common rail actuator, with the method, for example, an optimization at cold start can be achieved. Furthermore, components of the entire system can be protected.
Das Magnetventil, das sich im Kraftstoff befindet, weist einen Magnetanker auf, der sich durch den Kraftstoff bewegt. Die Viskosität des Kraftstoffs wirkt sich dabei auf das dynamische Verhalten des Magnetankers aus. Damit besteht ein Zusammenhang zwischen Schließdauer des Magnetankers und der Viskosität des Kraftstoffs.The solenoid valve, which is in the fuel, has a magnetic armature that moves through the fuel. The viscosity of the fuel has an effect on the dynamic behavior of the magnet armature. This is a relationship between the closing time of the armature and the viscosity of the fuel.
Die Schließdauer kann bei einer Ansteuerdauer oder bei mehreren Ansteuerdauern gemessen werden. Werden bspw. zwei Messungen durchgeführt, kann die ermittelte Differenz zwischen den beiden Ansteuerdauern mittels mathematischer Methoden weiterverarbeitet und ausgewertet werden.The closing duration can be measured for one control period or for several activation periods. If, for example, two measurements are carried out, the difference determined between the both activation periods are further processed and evaluated by means of mathematical methods.
Auf diese Weise werden Kraftstoffeigenschaften bestimmt, wie bspw. die Viskosität. Daraus können spezifische Korrekturwerte für die Ansteuerdauer ermittelt werden. Ziel ist dabei die Gleichstellung der Einspritzmenge unabhängig von den Kraftstoffeigenschaften, wie z.B. der Viskosität.In this way, fuel properties are determined, such as the viscosity. From this, specific correction values for the activation duration can be determined. The aim is to equalize the injection quantity regardless of the fuel properties, such. the viscosity.
Das Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, eine Kraftstoffsorte bzw. einen Kraftstofftyp zu erkennen bzw. zu erfassen. Somit kann eine Fehldetektion der Kraftstoffsorte vermieden werden. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine bessere Unterscheidung der Kraftstoffsorte durch den größeren Schließdauerunterschied.The method is particularly suitable for detecting or detecting a fuel grade or a fuel type. Thus, a misdetection of the fuel grade can be avoided. The presented method allows a better differentiation of the fuel grade due to the greater closing time difference.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei dessen Durchführung, wodurch eine FDV-Funktion ausgeführt wird, die Ansteuerdauer so gewählt wird, dass die Schließdauerdifferenz möglichst hoch, bspw. maximal, ist. Zum Bestimmen einer geeigneten Ansteuerdauer kann auf Messwerte aber auch auf Simulationsergebnisse zurückgegriffen werden, die in einem Speicher abgelegt sein können, auf den zugegriffen wird.The method is characterized in that during its implementation, whereby an FDV function is performed, the control period is selected so that the closing duration difference as high as possible, for example, maximum, is. In order to determine a suitable drive time, it is possible to fall back on measured values but also on simulation results which may be stored in a memory which is accessed.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten 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 jeweils 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
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
Die Anordnung
Weiterhin zeigt die Darstellung eine Kraftstoffzuleitung
Bei Durchführung des Verfahrens wird darauf geachtet, dass eine Ansteuerdauer gewählt ist, bei der die Schließdauerdifferenz hoch, möglichst hoch oder maximal ist.When carrying out the method, care is taken that a control period is selected in which the closing duration difference is high, as high as possible or maximum.
Mit dem aktuellen Standardstromprofil und einer deutlich optimierten Ankerdynamik liegt die Schließdauerdifferenz zwischen einem sehr zähflüssigen Kraftstoff, dem Winterdiesel, und einem sehr dünnflüssigen Kraftstoff, dem Winter- bzw. Arctic-Diesel, bei weniger als 0,25 ms und ist somit sehr gering, was die Kraftstofferkennung bei der FDV-Funktion verschlechtert, insbesondere bei –10 °C und –15 °C.With the current standard current profile and a clearly optimized armature dynamics, the closing time difference between a very viscous fuel, the winter diesel, and a very low-viscosity fuel, the winter or Arctic diesel, is less than 0.25 ms, which is very low the fuel detection in the FDV function deteriorates, especially at -10 ° C and -15 ° C.
Die Auftragung der Schließdauerdifferenz über der Ansteuerdauer in
Wird bei der FDV-Funktion bei den unterschiedlichen Kraftstofftemperaturen die Ansteuerdauer, bspw. abhängig von der Tanktemperatur, so angepasst, dass der höchste Schließdauer-Differenzpunkt, bei dem der Anker sich im Anschlagpunkt, d. h. zwischen ballistisch und nicht ballistisch, befindet, erkannt wird, kann dieses zu eine deutliche bessere Unterscheidung zwischen einem sehr zähflüssigen Kraftstoff, z. B. einem Sommerdiesel, und einem dünnflüssigen Kraftstoff, z. B. einem Winterdiesel, führen.In the case of the FDV function at the different fuel temperatures, the activation duration, for example, depending on the tank temperature, adjusted so that the highest closing time difference point at which the anchor is in the anchor point, d. H. between ballistic and non-ballistic, is detected, this can lead to a much better distinction between a very viscous fuel, eg. As a summer diesel, and a low-viscosity fuel, eg. As a winter diesel, lead.
In einem nächsten Schritt
Anschließend kann der Verbrennungsmotor unter Berücksichtigung der ermittelten Kraftstoffsorte angesteuert werden.Subsequently, the internal combustion engine can be controlled taking into account the determined type of fuel.
Das Verfahren kann auch zur Bestimmung weiterer Kraftstoffeigenschaften eingesetzt werden. Von Bedeutung ist, dass durch Auswahl der geeigneten Ansteuerdauer und der damit verbundenen starken Auswirkung der Kraftstoffeigenschaft auf die Schließdauer sich eine hohe Empfindlichkeit ergibt und daher die erzielten Ergebnisse zuverlässig sind.The method can also be used to determine other fuel properties. Significantly, selecting the appropriate drive duration and the associated strong impact of the fuel property on the closing time results in high sensitivity and therefore the results obtained are reliable.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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