DE102017216973A1 - Method for determining a fuel grade - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kraftstoffsorte, bei dem ein zeitliches Verhalten eines Schaltventils (14) erfasst und ausgewertet wird, indem das zeitliche Verhalten einer der Kraftstoffsorten zugeordnet wird, wobei zusätzlich ein Zeitpunkt eines Öffnens des Schaltventils (14) berücksichtigt wird und dieser Zeitpunkt bei der Zuordnung berücksichtigt wird.The invention relates to a method for determining a fuel grade, in which a temporal behavior of a switching valve (14) is detected and evaluated by the temporal behavior of one of the fuel types is assigned, in addition, a time of opening the switching valve (14) is taken into account and this Time is taken into account during the assignment.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kraftstoffsorte und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for determining a fuel grade and 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.
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. Dies bedeutet, dass in Abhängigkeit von der bestimmten Kraftstoffsorte bzw. Kraftstoffklasse eine Ansteuerdauerkorrektur vorgenommen wird. Die Funktion zum Bestimmen der Kraftstoffsorte 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 means that a drive duration correction is performed depending on the particular fuel grade or fuel class. The function for determining the fuel grade is also referred to as FDV function (FDV: Fuel Detection by Valve Closing).
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
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.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass die Bestimmung der Kraftstoffsorte im drucklosen Zustand des Common-Rail-Systems erfolgt und daher nur ein sehr begrenzter Zeitraum hierfür zur Verfügung steht.Furthermore, it should be noted that the determination of the fuel grade takes place in the unpressurized state of the common rail system and therefore only a very limited period of time is available for this purpose.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method according to claim 1 and an arrangement according to claim 9 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.
Das beschriebene Verfahren dient dazu, eine Kraftstoffsorte bzw. Kraftstoffklasse zu bestimmen, wobei ein zeitliches Verhalten eines Schaltventils, bspw. eines Magnetventils, in einem Injektor erfasst und ausgewertet wird. So kann bspw. die Schließdauer des Schaltventils bestimmt werden. Zusätzlich wird bei dem Verfahren ein Zeitpunkt eines Öffnens des Schaltventils bei der Zuordnung von zeitlichem Verhalten zu Kraftstoffsorte berücksichtigt. Dies kann durch Anpassen der Zuordnungsvorschriften oder auch durch Anwenden einer Korrekturfunktion, die den erfassten insbesondere gemessenen Zeitpunkt des Öffnens des Schaltventils berücksichtigt, vorgenommen werden.The method described is used to determine a fuel grade or fuel class, wherein a temporal behavior of a switching valve, for example. A solenoid valve, is detected and evaluated in an injector. Thus, for example, the closing duration of the switching valve can be determined. In addition, the method takes into account a point in time of opening the switching valve in the assignment of the time behavior to the fuel grade. This can be done by adjusting the assignment rules or by applying a correction function, which takes into account the detected particular measured time of opening of the switching valve.
In Abhängigkeit von dem erfassten bzw. bestimmten Zeitpunkt des Öffnens des Schaltventils wird nunmehr die Zuordnung von dynamischen Verhalten des Schaltventils zu Kraftstoffsorte bzw. Kraftstoffklasse vorgenommen. Dabei kann eine Korrekturfunktion angewendet werden oder es können Klassengrenzen verschoben werden. Es wird hierzu auf
Die Korrekturfunktion umfasst bspw. die Schritte: Kraftstoffdetektion, Ermittlung des Kraftstoffkorrekturbedarfs in Abhängigkeit von der Temperatur und der Kraftstoffsorte und Ermittlung der Ansteuerdauerkorrektur.The correction function includes, for example, the steps: fuel detection, determination of the fuel correction requirement as a function of the temperature and the fuel grade and determination of the drive duration correction.
Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine bessere Unterscheidung der Kraftstoffsorte durch die Überwachung der Schaltventildynamik des Injektors über die gesamte Lebensdauer im Fahrzeugbetrieb. So kann eine Fehldetektion der Kraftstoffsorte vermieden werden.The presented method enables a better differentiation of the fuel grade by monitoring the switching valve dynamics of the injector over the entire lifetime in vehicle operation. Thus, a misdetection of the fuel grade can be avoided.
Zu beachten ist, dass die aktuelle FDV-Bedatung mit einem nominellen Injektorsatz, d. h. mit einem neuen Injektorsatz, wobei die Magnetkraft und Ventilfederkraft mittig eingestellt sind, erstellt wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits eine kleine Abweichung der Magnetkraft vom Nominalwert die Kraftstofferkennung stark beeinträchtigen kann. Als Grund hierfür wurde der ballistische Betrieb des Ankers bei der FDV-Messung erkannt. Im ballistischen Betrieb, bei dem der Anker nicht den Hubanschlag erreicht, ist zwar der Schließdauerunterschied zwischen den Kraftstoffsorten am größten, jedoch ist die Gefahr einer Fehldetektion durch eine Abweichung der Magnetkraft vom Sollwert ebenfalls erhöht. Um das Risiko einer fehlerhaften Erkennung zu minimieren, kann bei der Montage im Werk eine Magnetkraftkompensation vorgenommen werden. Bei dieser wird die Magnetbaugruppe zuerst alleine gemessen. Dies wird als 100 % Prüfung, eine Prüfung, bei der alle Baugruppen gemessen werden, bezeichnet. Bei einer Abweichung vom Sollwert wird über die Ventilfederkraft die Magnetkraftabweichung kompensiert. Dies bedeutet, dass bei einer hohen Magnetkraft die Ventilfederkraft höher eingestellt wird. Bei einer niedrigen Magnetkraft wird eine niedrige Ventilfederkraft eingestellt.It should be noted that the current FDV rating with a nominal injector set, i. H. with a new injector set, wherein the magnetic force and valve spring force are set in the middle, is created. Investigations have shown that even a small deviation of the magnetic force from the nominal value can severely impair the fuel detection. The reason for this was the ballistic operation of the armature during the FDV measurement. In ballistic operation, in which the armature does not reach the stroke stop, while the closing duration difference between the fuel types is greatest, but the risk of misdetection is also increased by a deviation of the magnetic force from the target value. To minimize the risk of erroneous detection, magnetic force compensation can be performed during assembly at the factory. In this case, the magnet assembly is first measured alone. This is referred to as a 100% test, a test in which all assemblies are measured. In the event of a deviation from the setpoint, the magnetic force deviation is compensated via the valve spring force. This means that at a high magnetic force, the valve spring force is set higher. At a low magnetic force, a low valve spring force is set.
Mit Hilfe dieser Kompensation kann eine Fehldetektion im Neuzustand weitgehend vermieden werden. Zu beachten ist, dass sich über die Lebensdauer die Schaltventildynamik durch Störgrößen, wie bspw. die Querkraft, Partikel, der Ankerhubdrift, der Verschleiß, die Reibung, Beläge usw., stark ändern kann. Der Grund hierfür besteht in einer Änderung der resultierenden Kraft am Schaltventil, wobei gilt:
- resultierende Kraft am Schaltventil = Magnetkraft - Ventilfederkraft - Störkräfte
- resulting force at the switching valve = magnetic force - valve spring force - disturbing forces
Dies kann zu einer Fehldetektion der Kraftstoffsorte führen. In Anbetracht der künftigen hohen RDE-Anforderungen (RDE: Real Drive Emission) ist eine korrekte Erkennung der Kraftstoffsorte auch bei geänderter Schaltventil-Dynamik über der Lebensdauer unerlässlich. Dies wird mit dem vorgestellten Verfahren erreicht.This can lead to misdetection of the fuel grade. In view of the future high RDE requirements (RDE: Real Drive Emission), a correct detection of the fuel grade is essential even with changed switching valve dynamics over the service life. This is achieved with the presented method.
Bei dem Verfahren kann eine Temperatur, bspw. eine Rücklauftemperatur als alternative Tank- oder Kühlwassertemperatur berücksichtigt werden.In the method, a temperature, for example. A return temperature can be considered as an alternative tank or cooling water temperature.
Die vorgestellte Anordnung ist zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens eingerichtet und ist bspw. in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs implementiert oder als solches ausgebildet. Die Anordnung kann dabei Hardware und/oder Softwarekomponenten umfassen. Somit kann diese als Computerprogramm verwirklicht sein, dass auf einer Recheneinheit, bspw. einer Recheneinheit eines Steuergeräts, zur Ausführung kommt. Weiterhin kann dieses Computerprogramm in einem maschinenlesbaren Speichermedium angelegt sein.The presented arrangement is set up to carry out the method described and is implemented, for example, in a control unit of a motor vehicle or designed as such. The arrangement may include hardware and / or software components. Thus, this can be realized as a computer program that is executed on a computing unit, for example. A computing unit of a control unit, for execution. Furthermore, this computer program can be created in a machine-readable storage medium.
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.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführung eines Schaltventils, das als Magnetventil ausgebildet ist.1 shows a schematic representation of an embodiment of a switching valve, which is designed as a solenoid valve. -
2a und2b zeigen mögliche Stromverläufe bei der Ansteuerung eines Magnetventils.2a and2 B show possible current curves in the control of a solenoid valve. -
3 zeigt in zwei Graphen die Schaltventildynamik aus einem NCS-Signal.3 shows in two graphs the switching valve dynamics from an NCS signal. -
4 zeigt in einem Flussdiagramm einen Ablauf einer möglichen Ausführung des vorgestellten Verfahrens.4 shows in a flow chart a flow of a possible execution of the presented method. -
5 zeigt in einem Graphen mögliche Verläufe der Kraftstoffviskosität in Abhängigkeit der Temperatur.5 shows in a graph possible courses of the fuel viscosity as a function of the temperature. -
6 zeigt in einem Graphen eine Anpassung im Rahmen der FDV-Funktion.6 shows in a graph an adjustment in the context of the FDV function.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
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.
Zum Öffnen des Schaltventils
Der aus dem Steuerraum
Um die Düsennadel
Zu beachten ist, dass das Schaltventil bei Injektoren mit hohem Kraftüberschuss früher bzw. schneller als bei den Injektoren mit geringerem Kraftüberschuss öffnet. Eine Änderung der Ventildynamik kann im Betrieb mit einem Nadelschließsensor (NCS: Needle Closing Sensor) jederzeit erkannt werden.It should be noted that in the case of injectors with a high excess of force, the switching valve opens sooner or faster than the injectors with a lower excess of force. A change in the valve dynamics can be detected at any time during operation with a needle closing sensor (NCS: Needle Closing Sensor).
In den
In beiden Graphen ist ein Stromverlauf I1 184 gezeigt, der einen Anzugstrom IA 186 und einen Haltestrom IH
In
In
Die Injektoren mit hohem Kraftüberschuss zeigen hier ein früheres Ventilöffnen. Bei einem Systemdruck von prail (Raildruck) ≤ 300 bar sind die auf das Schaltventil wirkenden hydraulischen Kräfte im Ruhezustand des Schaltventils, d. h. das Schaltventil ist am Sitz, so gering, dass sie vernachlässigt werden können. Dies bedeutet:
Infolgedessen können aus dem Zeitpunkt
Ergibt die Messung in
Das Verfahren beruht auch auf der Tatsache, dass bei einem warmen Injektor der Zeitpunkt „Ventilöffnen“ unabhängig von der Kraftstoffsorte ist. Der Grund hierfür ist, dass ab T > 50°C folgt, dass die kinematische Viskosität
Der Wert für den Zeitpunkt des Ventilöffnens kann über die gesamte Injektorlebensdauer in bestimmten Zeitabständen überprüft werden. Bei einer Abweichung vom Sollwert tSV-open Soll kann die Kraftstofferkennung nach dem in
Der Messpunkt für tSV-open kann typischerweise beim Leerlaufpunkt bei 300 bar erfolgen. Als Alternative ist auch denkbar, dass die NCS-Messung bei einem Raildruck von 100 < prail < 200 bar kurz vor dem Abschalten des Motors, wobei die Injektoren warm sind, durchgeführt wird. Im drucklosen Zustand zeigt der NCS-Sensor keine Spannungsänderung, d. h. der Ventilraumdruck beträgt 0 bar. Deswegen ist eine NCS-Messung bei prail < 80 bar ungenau, da die Änderung des Ventilraumdrucks zu gering ist.The measuring point for t SV-open can typically be at the neutral point at 300 bar. As an alternative, it is also conceivable that the NCS measurement is carried out at a rail pressure of 100 <prail <200 bar shortly before switching off the engine, with the injectors being warm. In the de-pressurized state, the NCS sensor shows no voltage change, ie the valve chamber pressure is 0 bar. Therefore, an NCS measurement at prail <80 bar is inaccurate because the change in the valve chamber pressure is too low.
- Referenz Schließdauer (z. B. 140 µs) - Schließdauer-Ist in µs.
- Reference Closing time (eg 140 μs) - Closing duration actual in μs.
In dem Graphen ist eine Klassengrenze
Bei der Anpassung der FDV-Funktion, d. h. bei der Zuordnung der erfassten Schließdauer in Abhängigkeit der Temperatur zu einer Kraftstoffklasse, werden nunmehr die Klassengrenzen, die durch die beiden Kurven
Ein erster Pfeil
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