DE102016224481A1

DE102016224481A1 - Verfahren zur Prädiktion eines Drucks in einem Kraftstoffinjektor

Info

Publication number: DE102016224481A1
Application number: DE102016224481.7A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Ulrich Dilger; Matthias Dall; Franck Placidet
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-14
Also published as: CN108180082B; KR102371282B1; KR20180065941A; CN108180082A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prädiktion eines an einem Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine, der über einen Hochdruckspeicher mit Kraftstoff versorgt wird, anliegenden Drucks (p), wobei ein aktueller Druckwert (p) zu einem ersten Zeitpunkt (t) und wenigstens ein Druckgradient , der einen Druckverlauf über wenigstens einen Zeitraum vor dem ersten Zeitpunkt (t) beschreibt, ermittelt werden, und wobei unter Berücksichtigung des wenigstens einen Druckgradienten (Δp/Δt, Δp/Δt) aus dem aktuellen Druckwert (p) ein zu prädizierender Druckwert (p) zu einem zweiten Zeitpunkt (t), der nach dem ersten Zeitpunkt (t) liegt, ermittelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prädiktion eines an einem Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine, der über einen Hochdruckspeicher mit Kraftstoff versorgt wird, anliegenden Drucks sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Bei modernen Brennkraftmaschinen kann ein Hochdruckspeicher, ein sog. Rail, verwendet werden, in den Kraftstoff gefördert und von dort an mehrere Kraftstoffinjektoren verteilt wird, über welche Kraftstoff dann in die Brennkraftmaschine bzw. dort in Brennräume eingebracht wird.
Für den Betrieb der Brennkraftmaschine ist durch die Kraftstoffinjektoren eine - je nach aktuell gefordertem Drehmoment - gewisse Kraftstoffmenge in den jeweiligen Brennraum einzubringen. Die mittels eines Kraftstoffinjektors eingebrachte bzw. von diesem abgegebene Kraftstoffmenge kann dabei nicht nur von der Einspritzdauer und dem Öffnungsquerschnitt (und damit dem Hub) des Kraftstoffinjektors, sondern auch von dem während der Einspritzung am Kraftstoffinjektor anliegenden Druck abhängen, der in erster Näherung demjenigen im Hochdruckspeicher entspricht.
Um nun bei einer Einspritzung eine bestimmte Kraftstoffmenge einbringen zu können, können eine nötige Öffnungsdauer und/oder der Öffnungsquerschnitt unter Berücksichtigung des Drucks im Kraftstoffinjektor berechnet werden. Eine solche Berechnung ist aufgrund der dafür benötigten Zeitdauer jedoch vor der tatsächlichen Einspritzung durchzuführen, was naturgemäß auch dazu führt, dass es sich bei dem verwendeten Druckwert für den Druck im Kraftstoffinjektor um einen Druckwert vor der tatsächlichen Einspritzung handelt.
Aufgrund von Druckänderungen z.B. infolge einer Betriebspunktänderung (insbesondere also hinsichtlich Drehzahl und/oder Last) der Brennkraftmaschine kann daher der Kraftstoffdruck zum Zeitpunkt der Einspritzung, der sog. Einspritzdruck, von dem letzten gemessenen Kraftstoffdruck abweichen, was dementsprechend zu einer Abweichung der eingespritzten von der vorgegebenen Kraftstoffmenge führt. Hinzu kann auch noch kommen, dass eine Erfassung des Drucks nur in gewissen Zeitabständen möglich ist, wodurch sich der bei der Berechnung verwendete Druckwert noch weiter vom tatsächlichen Einspritzdruck unterscheiden kann.
Aus der DE 10 2007 019 640 A1 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, um einen ermittelten bzw. gemessenen Druckwert zu korrigieren. Hierzu werden für jede Einspritzung nicht nur ein erster Druckwert vor der Einspritzung, sondern auch ein zweiter Druckwert, der nach dem ersten Druckwert ermittelt wird, gemessen. Der erste Druckwert für eine bestimmte Einspritzung kann dann unter Verwendung des zweiten Druckwerts einer vorangegangen Einspritzung korrigiert werden. Das Verfahren basiert dabei darauf, dass sich Druckschwankungen im Hochdruckspeicher regelmäßig wiederholen, so wie dies auch bei den Einspritzungen der Fall ist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Prädiktion eines Drucks in einem Kraftstoffinjektor 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.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Prädiktion eines an einem Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine, der über einen Hochdruckspeicher mit Kraftstoff versorgt wird, anliegenden Drucks. Ein solcher Kraftstoffdruck im Kraftstoffinjektor entspricht dabei zumindest in erster Näherung demjenigen im Hochdruckspeicher. Je nach Situation kann jedoch auch eine gewisse Abweichung vorliegen, die dann jedoch in der Regel unter Berücksichtigung der Gegebenheiten berechnet werden kann. Im Hochdruckspeicher kann der Druck beispielsweise durch einen geeigneten Drucksensor ermittelt werden.
Es werden nun ein aktueller Druckwert zu einem ersten Zeitpunkt und wenigstens ein Druckgradient, der einen Druckverlauf über wenigstens einen Zeitraum vor dem ersten Zeitpunkt beschreibt, ermittelt. Unter Berücksichtigung des wenigstens einen Druckgradienten wird dann aus dem aktuellen Druckwert ein zu prädizierender Druckwert zu einem zweiten Zeitpunkt, der nach dem ersten Zeitpunkt liegt, ermittelt.
Durch die bevorzugte Verwendung von wenigstens zwei Druckgradienten, die dann jeweils einen Druckverlauf über unterschiedliche Zeiträume vor dem ersten Zeitpunkt beschreiben, ist eine sehr genaue Extrapolation möglich, da nicht nur eine lineare Extrapolation möglich ist. Durch zwei zeitlich hintereinander liegende Druckgradienten kann somit auch eine Änderung des Druckgradienten für die Prädiktion berücksichtigt werden. Insbesondere kann damit durch weitere Druckgradienten eine Wichtung der (sonst nur linearen) Prädiktion erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Verhältnis der beiden Druckgradienten verwendet werden. Wenn beispielsweise der zeitlich später liegende Druckgradient geringer ist als der zeitlich früher liegende Druckgradient, so kann davon ausgegangen werden, dass der Druck im weiteren Verlauf noch weniger stark ansteigen wird. Mit anderen Worten kann durch die Berücksichtigung zweier (oder mehr) Druckgradienten eine zeitliche Ableitung bzw. eine Änderung des Druckgradienten berücksichtigt werden. Vorzugsweise grenzen die unterschiedlichen Zeiträume unmittelbar aneinander, wobei weiter vorzugsweise der Endwert des früheren Zeitraums gleichzeitig der Startwert des späteren Zeitraums ist. Es ist dabei allerdings nicht zwingend notwendig, dass die Zeiträume (Zeitabstände) gleich groß sind.
Anhand der Druckgradienten kann eine Extrapolation von dem aktuellen Druckwert auf einen späteren bzw. einen zu prädizierenden Druckwert, also insbesondere einen solchen zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff tatsächlich eingespritzt wird, erfolgen. Damit können dann insbesondere auch eine Öffnungsdauer und/oder ein Öffnungsquerschnitt (Hub) sowie weitere Ansteuerparameter des Kraftstoffinjektors für eine Einspritzung von Kraftstoff ermittelt werden. Einer der Druckgradienten kann dabei insbesondere auch unmittelbar vor dem aktuellen Druckwert bzw. auch unter Verwendung des aktuellen Druckwertes (und noch eines früheren Druckwertes) ermittelt werden. Damit kann ausgehend von den aktuellen Druckverhältnissen auf einen sehr genauen Druckwert zu einem späteren Zeitpunkt geschlossen werden.
Zweckmäßig kann es auch sein, den zu prädizierende Druckwert unter Berücksichtigung eines Soll-Wertes des Drucks und/oder eines maximalen Förderdrucks und/oder Fördervolumens der Hochdruckpumpe und/oder eines vorbestimmten Wertes zu begrenzen. Auf diese Weise werden unrealistische Werte für den prädizierten Druck vermieden.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine Druckgradient durch Ermittlung von Druckwerten zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt. Die verschiedenen Zeitpunkte können dabei gemäß einem Zeitraster, vorzugsweise mit äquidistanten Zeitabständen, oder mit Zeitabständen, die von der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder einer Hochdruckpumpe (insbesondere, wenn diese nicht über die Brennkraftmaschine angetrieben wird) abhängen, also sich aus Ereignissen wie z. B. Einspritzungen von Kraftstoff in Brennräume oder Förderhübe der Kraftstoffhochdruckpumpe der Brennkraftmaschine ergeben, vorgegeben werden. Bei der Verwendung äquidistanter Zeitabstände, beispielsweise 5, 10, 15 oder 20 ms, kann eine besonders einfache Implementierung in eine Software eines Steuergeräts erfolgen. Ein Druckgradient kann dann sehr einfach als Differenz zweier Druckwerte bei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten im Verhältnis zum zeitlichen Abstand zweier aufeinanderfolgender Zeitpunkte ermittelt werden. Bei Verwendung zweier Druckgradienten und deren Verhältnis sowie äquidistanter Zeitabstände muss dieser zeitliche Abstand zumindest bei der Bildung dieses Verhältnisses nicht mehr berücksichtigt werden, was die Berechnung vereinfacht. Bei Verwendung von an Ereignissen (z.B. Einspritzungen) angepassten Zeitpunkten variieren die Abstände mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine, an welche die zeitlichen Abstände der Einspritzungen gekoppelt sind.
Vorteilhafterweise wird die Prädiktion nur bei Vorliegen vorgebbarer Kriterien hinsichtlich Betriebsparametern der Brennkraftmaschine verwendet. So kann diese Prädiktion beispielsweise nur dann eingeschaltet bzw. verwendet werden, wenn Druckänderungen zu erwarten sind, beispielsweise bei hoher Drehzahl- und/oder Lastdynamik der Brennkraftmaschine. Im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere auch im Leerlauf, hingegen kann auf diese Prädiktion verzichtet werden, um so Signalverläufe zu beruhigen und Regelkreise zu stabilisieren.
Es ist von Vorteil, wenn bei der Ermittlung des zu prädizierenden Druckwerts weiterhin ein von Parametern des Kraftstoffs und/oder des Betriebs der Brennkraftmaschine abhängiger Kompensationsfaktor berücksichtigt wird. Denkbar ist auch eine von einem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt abhängiger Kompensationsfaktor. Hier kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass ein Kompressionsmodul des Kraftstoffs oder die mechanischen Eigenschaften des Druckspeichers und Regelkreises in Abhängigkeit vom Vorzeichen eines Druckgradienten variieren können. Ebenso kann bei weiter in der Zukunft liegenden Zeitpunkten (also bei größeren zeitlichen Abständen zwischen erstem und zweitem Zeitpunkt) der Druckwert größeren und damit schwieriger zu prädizierenden Schwankungen unterliegen. Durch einen solchen Kompensationsfaktor können also weitere Einflüsse bei der Prädiktion berücksichtigt werden.
Vorzugsweise wird bei der Ermittlung des zu prädizierenden Druckwerts ein Verhältnis eines Druckgradienten oder zweier zeitlich aufeinanderfolgender Druckgradienten nur berücksichtigt, soweit es unterhalb eines Maximalwerts und/oder oberhalb eines Minimalwerts liegt. Ebenso ist es zweckmäßig, wenn die Prädiktion nur verwendet wird, wenn der aktuelle Druckwert innerhalb eines vorgebbaren Druckbereichs liegt. Damit kann beispielsweise dem Effekt Rechnung getragen werden, dass aufgrund der im Kraftstoffspeicher üblichen Druckschwankungen gerade bei geringeren Drücken die Druckgradienten überproportional groß ausfallen können, was jedoch dem zu prädizierenden Verlauf nicht mehr gerecht wird, d.h. der zu prädizierende Druckwert würde zu hoch oder zu gering ermittelt. Durch die erwähnte Begrenzung hingegen können solche Fehler zumindest reduziert oder ausgeschlossen werden.
Vorteilhafterweise wird die Prädiktion nur bei Vorliegen gleicher Vorzeichen der Druckgradienten verwendet. Bei Vorliegen unterschiedlicher Vorzeichen kann davon ausgegangen werden, dass zwischen zwei ermittelten Druckgradienten ein Maximum oder ein Minimum des Druckverlaufs vorlag. Bei Verwendung des Verhältnisses dieser beiden Druckgradienten würde die Prädiktion dann verfälscht.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine mit Common-Rail-System, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
2 zeigt einen Verlauf eines Drucks in einem Kraftstoffinjektor.
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prädiktion eines Drucks in einem Kraftstoffinjektor.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 100 gezeigt, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Beispielhaft umfasst die Brennkraftmaschine 100 drei Brennräume bzw. zugehörige Zylinder 105. Jedem Brennraum 105 ist ein Kraftstoffinjektor 130 zugeordnet, welcher wiederum jeweils an einen Hochdruckspeicher 120, einem sog. Rail, angeschlossen ist, über welchen er mit Kraftstoff versorgt wird. Es versteht sich, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren auch bei einer Brennkraftmaschine mit einer beliebigen anderen Anzahl an Zylindern durchgeführt werden kann.
Weiter wird der Hochdruckspeicher 120 über eine Hochdruckpumpe 110 mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 140 gespeist. Die Hochdruckpumpe 110 kann, wie hier gezeigt, mit der Brennkraftmaschine 100 gekoppelt sein, bspw. derart, dass die Hochdruckpumpe über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, bzw. über eine Nockenwelle, welche wiederum mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, angetrieben wird.
Eine Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren 130 zum Zumessen bzw. Einspritzen von Kraftstoff in die jeweiligen Brennräume 105 erfolgt über eine als Motorsteuergerät 180 ausgebildete Recheneinheit. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die Verbindung vom Motorsteuergerät 180 zu einem Kraftstoffinjektor 130 dargestellt, es versteht sich jedoch, dass jeder Kraftstoffinjektor 130 an das Motorsteuergerät entsprechend angeschlossen ist. Jeder Kraftstoffinjektor 130 kann dabei spezifisch angesteuert werden.
Ferner ist das Motorsteuergerät 180 dazu eingerichtet, den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher 120 mittels eines Drucksensors 190 zu erfassen. Der in dem Hochdruckspeicher 120 herrschende Druck entspricht dabei in erster Näherung auch dem in den Kraftstoffinjektoren 130 herrschenden Druck, zumindest jedoch kann letzterer aus dem Druck im Hochdruckspeicher 120 berechnet werden.
In 2 ist schematisch ein Verlauf eines Drucks p in einem Kraftstoffinjektor über der Zeit t dargestellt. Um einen Druck im Kraftstoffinjektor zu einem gewünschten Zeitpunkt, insbesondere für eine bestimmte Einspritzung, zu ermitteln, kann nun zunächst zu einem Zeitpunkt t₁' ein Druck p₁' im Kraftstoffinjektor ermittelt werden. Neben der hier gezeigten direkten Messwerterfassung ist auch eine Mittelwertbildung über eine bestimmte Zeitdauer um den bzw. vor dem Zeitpunkt t₁' denkbar.
Zu einem Zeitpunkt t_B', der eine Zeitdauer Δt₁' nach t₁' liegt, kann nun unter Verwendung des (ermittelten) Drucks p₁' eine Öffnungs- bzw. Einspritzzeitdauer Δt_E für eine Einspritzung mittels des Kraftstoffinjektors um den Zeitpunkt t₂' herum ermittelt bzw. berechnet werden, um eine gewünschte Kraftstoffmenge in den zugehörigen Brennraum einzubringen. Der Zeitpunkt t₂' liegt hier in der Mitte der Einspritzung und liegt um eine Zeitdauer Δt₂' nach t_B'. Wie bereits eingangs erwähnt, ist der Druck zum Zeitpunkt t₂' im Kraftstoffspeicher relevant (welcher in erster Näherung dem Druck im Kraftstoffinjektor entspricht), um die nötige Öffnungszeitdauer bzw. den Öffnungsquerschnitt (Hub) des Kraftstoffinjektors möglichst genau zu bestimmen.
Wie am Verlauf des Drucks p jedoch zu erkennen ist, weicht der Druck p₂' zum Zeitpunkt t₂', also während der Einspritzung, um Δp von dem ermittelten Druckwert p₁' ab, da der Druck in der Zwischenzeit, in welcher die Berechnung vorgenommen wird, weiter ansteigt. Dies bedeutet, dass die berechnete Öffnungsdauer nicht zu der gewünschten abzugebenden Kraftstoffmenge führt. Im gezeigten Fall wird eine höhere Kraftstoffmenge als gewünscht eingebracht, da der Druck im Kraftstoffinjektor höher ist, als für die Berechnung zugrunde gelegt wurde.
In 3 ist nun erneut ein Verlauf eines Drucks p in einem Kraftstoffinjektor über der Zeit t dargestellt. Anhand dieses Verlaufs soll nun ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Prädiktion eines Drucks in einem Kraftstoffinjektor in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt werden.
Hier soll nun ausgehend von einem aktuellen Druckwert p_akt zu einem ersten Zeitpunkt t₁ ein Druckwert p_pr zu einem späteren, zweiten Zeitpunkt t₂ prädiziert bzw. ermittelt werden. Wie auch in 2 gezeigt, kann eine Berechnung des Druckwerts p_akt zu einem Zeitpunkt t_B erfolgen, der zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem zweiten Zeitpunkt t₂ liegt.
Für diese Prädiktion werden hier nun drei Druckgradienten verwendet, anhand welcher der Verlauf des Drucks p vom aktuellen Druckwert p_akt ausgehenden extrapoliert werden kann. Im gezeigten Fall wird in bestimmten Zeitabständen Δt₁ und Δt₂ (welche nicht zwingend unterschiedlich groß sein müssen, sondern auch gleich sein können) jeweils ein Druckwert des Drucks im Kraftstoffinjektor bzw. im Hochdruckspeicher ermittelt. Auf diese Weise wird nicht nur der Druckwert p_akt zum ersten Zeitpunkt t₁ ermittelt, sondern es werden zum Zeitpunkt t-₁ der Druckwert p-₁ und zum Zeitpunkt t_-2 der Druckwert p_-2 ermittelt.
Es versteht sich, dass bei einer wiederholten Ermittlung von Druckwerten auch frühere Druckwerte vorhanden sind, die in diesem Beispiel jedoch nicht verwendet werden. Es versteht sich, dass, wie auch in Bezug auf 2 bereits erwähnt, die Druckwerte als Mittelwerte ermittelt werden können.
Aus den ermittelten Werten können nun zwei Druckgradienten, die vor dem ersten Zeitpunkt t₁ vorherrschen bzw. die jeweils einen Druckverlauf über unterschiedliche Zeiträume vor dem ersten Zeitpunkt t₁ beschreiben, ermittelt werden. Bei diesen Druckgradienten handelt es sich um Δp₁/Δt₁ und um Δp₂/Δt₂ mit Δp₂= p_akt - p_-1 und Δp₁ = p_-1 - p_-2. Der zu prädizierende Druckwert p_pr lässt sich daraus nun bevorzugterweise gemäß der Formel $p_{p r} = p_{a k t} + \frac{Δ p_{2} / Δ t_{2}}{Δ p_{1} / Δ t_{1}} \cdot \frac{Δ p_{M}}{Δ t_{M}} \cdot Δ t_{p r}$
ermitteln. Für den Anwendungsfall Δt₁ = Δt₂, also wenn die Zeitabstände gleich groß bzw. äquidistant sind, ergibt sich $p_{p r} = p_{a k t} + \frac{Δ p_{2}}{Δ p_{1}} \cdot \frac{Δ p_{M}}{Δ t_{M}} \cdot Δ t_{p r} .$
Dabei gibt Δt_pr den zeitlichen Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem zweiten Zeitpunkt t₂ an. Der Gradient Δp_M/Δt_M kann dabei aus einem weiteren Wertepaar (Druckdifferenz und Zeitabstand) berechnet werden (wie in der Figur dargestellt) vorzugsweise aber auch dem Gradienten Δp₂/Δt₂ entsprechen (dann würden nur zwei Druckgradienten verwendet). Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel wird unmittelbar vor Start der Berechnung zum Zeitpunkt t_B noch ein letzter Druckwert p_M und damit ein Gradient ermittelt, wobei hier die Zeitdauer Δt_M kürzer ist als die vorherigen Zeitdauern. Anhand der Gradienten Δp₁/Δt₁ und Δp₂/Δt₂ wird dabei eine Änderung des Druckverlaufs berücksichtigt. Es versteht sich, dass ein solches Vorgehen nur möglich ist, wenn eine solche kurzfristige Ermittlung eines Druckgradienten im gewählten Anwendungsfall umsetzbar ist, beispielsweise mittels eines weiteren Zeitrasters zur Druckermittlung. Andernfalls kann - wie beschrieben - der aktuellste Gradient bis zum ersten Zeitpunkt verwendet werden, also $p_{p r} = p_{a k t} + \frac{Δ p_{2}}{Δ p_{1}} \cdot \frac{Δ p_{2}}{Δ t_{2}} \cdot Δ t_{p r} .$
Durch die Berücksichtigung der beiden Gradienten Δp₁/Δt₁ und Δp₂/Δt₂ hier als Verhältnis bzw. Quotient, lässt sich nicht nur eine lineare Extrapolation erreichen, sondern es kann auch die zeitlichen Ableitung des Druckgradienten bzw. die Änderung des Druckgradienten berücksichtigt werden, was eine deutlich genauere Prädiktion ermöglicht. Für den Fall dass die beiden Gradienten identisch sind, d.h. dass der Druck gleichmäßig ansteigt (oder abfällt), oder nur ein Gradient für die Extrapolation verfügbar ist oder verwendet wird, ergibt sich beispielsweise $p_{p r} = p_{a k t} + \frac{Δ p_{2}}{Δ t_{2}} \cdot Δ t_{p r} .$
Mit dem dargestellten Verfahren kann also ein Druckwert zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere für eine Einspritzung, prädiziert bzw. vorausberechnet werden, wodurch eine sehr genaue Zumessung einer gewünschten Kraftstoffmenge möglich wird. Damit können beispielsweise Schadstoffemissionen und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007019640 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Prädiktion eines an einem Kraftstoffinjektor (130) einer Brennkraftmaschine (100), der über einen Hochdruckspeicher (120) mit Kraftstoff versorgt wird, anliegenden Drucks (p_pr), wobei ein aktueller Druckwert (p_akt) zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) und wenigstens ein Druckgradient (Δp₁/Δt₁, Δp₂/Δt₂), der einen Druckverlauf über wenigstens einen Zeitraum vor dem ersten Zeitpunkt (t₁) beschreibt, ermittelt werden, und wobei unter Berücksichtigung des wenigstens einen Druckgradienten (Δp₁/Δt₁, Δp₂/Δt₂) aus dem aktuellen Druckwert (p_akt) ein zu prädizierender Druckwert (p_pr) zu einem zweiten Zeitpunkt (t₂), der nach dem ersten Zeitpunkt (t₁) liegt, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens zwei Druckgradienten (Δp₁/Δt₁, Δp₂/Δt₂), die jeweils einen Druckverlauf über unterschiedliche Zeiträume vor dem ersten Zeitpunkt (t₁) beschreiben, ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wenigstens eine Druckgradient (Δp₁/Δt₁, Δp₂/Δt₂) durch Ermittlung von Druckwerten (p_akt, p_-1, p_-2) zu verschiedenen Zeitpunkten (t₁, t_-1, t_-2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die verschiedenen Zeitpunkte (t₁, t_-1, t_-2) gemäß einem Zeitraster vorgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die verschiedenen Zeitpunkte (t₁, t_-1, t_-2) gemäß Zeitabständen, die von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (100) oder einer Hochdruckpumpe abhängig sind, vorgegebenen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei unter Berücksichtigung des prädizierten Druckwerts (p_pr) eine Öffnungsdauer (Δt_E) und/oder ein Öffnungsquerschnitt und/oder Ansteuerparameter des Kraftstoffinjektors (130) für eine Einspritzung von Kraftstoff ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Prädiktion nur bei Vorliegen vorgebbarer Kriterien hinsichtlich Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (100) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei der Ermittlung des zu prädizierenden Druckwerts (p_pr) weiterhin ein von Parametern des Kraftstoffs und/oder des Betriebs der Brennkraftmaschine (100) und/oder von einem zeitlichen Abstand (Δt_pr) zwischen dem ersten (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) abhängiger Kompensationsfaktor berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei der Ermittlung des zu prädizierenden Druckwerts (p_pr) ein Druckgradienten oder ein Verhältnis zweier zeitlich aufeinanderfolgender Druckgradienten (Δp₁/Δt₁, Δp₂/Δt₂) nur berücksichtigt wird, soweit es unterhalb eines Maximalwerts und/oder oberhalb eines Minimalwerts liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Prädiktion nur verwendet wird, wenn der aktuelle Druckwert (p_akt) innerhalb eines vorgebbaren Druckbereichs liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Prädiktion nur bei Vorliegen gleicher Vorzeichen der Druckgradienten (Δp₁/Δt₁, Δp₂/Δt₂) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zu prädizierende Druckwert unter Berücksichtigung eines Soll-Wertes des Drucks und/oder eines maximalen Förderdrucks der Hochdruckpumpe und/oder eines maximalen Fördervolumens der Hochdruckpumpe und/oder eines vorbestimmten Wertes begrenzt wird.
Recheneinheit (180), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (180) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (180) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 14.