DE102018210118A1 - Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine having a high-pressure accumulator - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines einen Hochdruckspeicher (115) und wenigstens einen Injektor (120) aufweisenden Kraftstoff-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, welches ein Kraftstoff-Leitungssystem (110) mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe (100) sowie wenigstens einen Drucksensor (140) zum Erfassen des Drucks in dem Hochdruckspeicher (115) und dem Kraftstoff-Leitungssystem (110) umfasst, bei dem insbesondere vorgesehen ist, dass ein mit dem Drucksensor (140) erfasster Druckwert mittels eines erweiterten Kalman-Filters (300, 305) gefiltert wird und anhand des so gefilterten Druckwertes der Druck in dem Hochdruckspeicher (115) und in dem Kraftstoff-Leitungssystem (110) prädiziert wird.The invention relates to a method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine, which has a high pressure accumulator (115) and at least one injector (120), comprising a fuel line system (110) with at least one fuel pump (100) and at least one pressure sensor (140). for detecting the pressure in the high-pressure accumulator (115) and the fuel line system (110), in which it is provided in particular that a pressure value detected with the pressure sensor (140) is filtered by means of an extended Kalman filter (300, 305) and the pressure in the high-pressure accumulator (115) and in the fuel line system (110) is predicted on the basis of the pressure value filtered in this way.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines einen Hochdruckspeicher aufweisenden Kraftstoff-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine having a high-pressure accumulator according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Ein hier betroffenes Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine besteht aus einer Fördereinheit (Pumpe), deren mechanischen Antrieb (z. B. über eine Nockenwelle oder einen elektrischen Antrieb), einem Kraftstoff-Leitungssystem, einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher (Rail) sowie mehreren Einspritzventilen (Injektoren). Die Steuerung des Einspritzsystems erfolgt mittels eines Motorsteuergerätes, wobei der Raildruck mittels eines Drucksensors erfasst wird. Zur optimalen Steuerung der Injektoren ist eine möglichst genaue Erfassung des Raildrucks erforderlich.A fuel injection system of an internal combustion engine affected here consists of a delivery unit (pump), its mechanical drive (e.g. via a camshaft or an electric drive), a fuel line system, a high-pressure fuel reservoir (rail) and several injection valves (injectors) ). The injection system is controlled by means of an engine control unit, the rail pressure being detected by means of a pressure sensor. For optimum control of the injectors, the rail pressure must be recorded as accurately as possible.
So geht aus
Ferner werden in
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einem hier betroffenen Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine den Fluiddruck, z. B. in dem Hochdruckspeicher (Rail), in einer Kraftstoffleitung oder an einer Hochdruckpumpe, nicht nur bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu erfassen, sondern darüber hinaus auch eine präzise Vorhersage des Kraftstoffdrucks (d.h. Prädiktion des Raildrucks) zu ermöglichen.The invention is based on the idea that the fluid pressure, for. B. in the high-pressure accumulator (rail), in a fuel line or on a high-pressure pump, not only to record under different operating conditions, but also to enable a precise prediction of the fuel pressure (i.e. prediction of the rail pressure).
Dadurch ist es möglich, bereits zu Beginn einer Kraftstoffeinspritzung eine erhöhte Präzision der noch einzuspritzenden bzw. nach erfolgter Einspritzung insgesamt eingespritzten Kraftstoffmenge zu erreichen. Dadurch können emissions- und bedarfsrelevante Abweichungen der zugemessenen Kraftstoffmenge erheblich minimiert werden und im Ergebnis sogar das Erfordernis für etwa nachfolgende Abgasreinigungsverfahren reduziert oder sogar ganz vermieden werden. Damit können die in vielen Ländern verschärften gesetzlichen Emissionsvorschriften relativ kostengünstig eingehalten werden.As a result, it is possible to achieve an increased precision of the amount of fuel that is still to be injected or that has been injected after the injection has taken place, even at the beginning of a fuel injection. As a result, deviations in the metered fuel quantity relevant to emissions and requirements can be considerably minimized and, as a result, the requirement for subsequent exhaust gas purification processes can be reduced or even avoided altogether. This means that the stricter statutory emission regulations in many countries can be complied with at relatively low cost.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben eines einen Hochdruckspeicher und wenigstens einen Injektor aufweisenden Kraftstoff-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, welches zusätzlich zu dem Hochdruckspeicher ein Kraftstoff-Leitungssystem mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe sowie wenigstens einen Drucksensor zum Erfassen des Drucks in dem Hochdruckspeicher und dem Kraftstoff-Leitungssystem umfasst, ist insbesondere vorgesehen, dass ein mit dem Drucksensor erfasster Druckwert mittels eines erweiterten Kalman-Filters gefiltert wird und anhand des so gefilterten Druckwertes der Druck in dem Hochdruckspeicher und in dem Kraftstoff-Leitungssystem prädiziert wird.In the proposed method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine having a high-pressure accumulator and at least one injector, which in addition to the high-pressure accumulator comprises a fuel line system with at least one fuel pump and at least one pressure sensor for detecting the pressure in the high-pressure accumulator and the fuel line system In particular, it is provided that a pressure value detected by the pressure sensor is filtered by means of an extended Kalman filter and the pressure in the high-pressure accumulator and in the fuel line system is predicted on the basis of the pressure value filtered in this way.
Das vorgeschlagene Verfahren beruht im Vergleich zu bekannten Methoden der Druckerfassung darauf, dass durch eine verbesserte Filterung eines gemessenen Drucksignals eine genauere Vorhersage des Drucks möglich ist. Die verbesserte Filterung wird dabei mittels des erweiterten Kalman-Filters (EKF) erreicht.In comparison to known methods of pressure detection, the proposed method is based on the fact that an improved filtering of a measured pressure signal enables a more precise prediction of the pressure. The improved filtering is achieved by means of the extended Kalman filter (EKF).
Bei einem üblichen Kalman-Filter wird bekanntermaßen anhand einer Vielzahl von mit Unsicherheiten behafteten Messwerten durch mathematische Berechnungen rechnergestützt ein möglichst zuverlässiger Wert ermittelt. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit hängt dabei unter anderem von der Anzahl der zugeführten Messwerte ab. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens ist es möglich, einem Kalman-Filter nur eine geringere Zahl von Messwerten zuführen zu müssen.In the case of a conventional Kalman filter, it is known that the most reliable value possible is ascertained on the basis of a large number of measurement values which are subject to uncertainties by means of computer-aided calculations. The processing speed depends, among other things, on the number of measured values supplied. By means of the proposed method, it is possible to only have to supply a Kalman filter with a smaller number of measured values.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können nicht nur verrauschte Messsignale ohne Zeitversatz sehr robust gefiltert werden, sondern insbesondere auch der Druckverlauf in einem hier betroffenen Hochdruckspeicher präzise vorhergesagt werden. Dabei kann der Druck, basierend auf in einem (Motor-)Steuergerät ohnehin verfügbaren Steuersignalen für einzelne Hochdruckkomponenten, z.B. Pumpen oder Ventile, prognostiziert werden.With the proposed method, not only can noisy measurement signals be filtered very robustly without a time offset, but in particular the pressure curve in a high-pressure accumulator affected here can be precisely predicted. The pressure can be based on control signals for individual high-pressure components, e.g. Pumps or valves are predicted.
Die bei einer solchen Prognose des Druckverlaufs minimal mögliche Zeitdifferenz der Vorhersage zwischen der Berechnung einer Ansteuerzeit (Offenzeit eines Einspritzventils) in dem Steuergerät und dem Zeitpunkt der tatsächlichen Einspritzung entsprechenden Kraftstoffs wird durch die bereits vorliegenden Informationen im Steuergerät definiert. Denn zu diesem Zeitpunkt liegen die motorseitigen Informationen für eine nachfolgende, geregelte Kraftstoffförderung mittels der Pumpe und die entsprechende nachfolgende Einspritzung bereits vor.The minimum possible time difference of the prediction between the calculation of a control time (open time of an injection valve) in the control unit and the time of the actual injection of fuel corresponding to the fuel pressure corresponding to such a prognosis of the pressure curve is given by the already existing information defined in the control unit. At this point in time, the engine-side information for subsequent, regulated fuel delivery by means of the pump and the corresponding subsequent injection is already available.
Durch die genauere Erfassung des Drucks bzw. des Druckverlaufs kann die jeweils eingespritzte Kraftstoffmasse besser kontrolliert werden. Dadurch können nachgeschaltete Prozesse, z.B. eine Lambda-Regelung oder eine Abgasnachbehandlung, erheblich vereinfacht werden. Weitere Vorteile ergeben sich durch eine aufgrund eines genaueren Drucksignals entsprechend optimierte Druckregelung oder eine dadurch ermöglichte Volumenverkleinerung des Hochdruckspeichers und der dadurch ebenfalls verringerbaren Druckaufbauzeiten.The injected fuel mass can be better controlled by more precisely recording the pressure or the pressure curve. Downstream processes, e.g. Lambda control or exhaust gas aftertreatment can be considerably simplified. Further advantages result from a pressure control which is correspondingly optimized on the basis of a more precise pressure signal or a reduction in volume of the high-pressure accumulator which is made possible thereby and the pressure build-up times which can also be reduced as a result.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann vorgesehen sein, dass das Kalman-Filter ein Korrekturelement und ein Prädiktionselement aufweist, wobei das Korrekturelement durch die folgenden vier Gleichungen (2) - (5) gebildet sein kann:
- yk:
- Messgröße zum Zeitschritt
k - x̂ k:
- geschätzter Zustandsvektor zum Zeitschritt
k - x̃ k:
- korrigierter Zustandsvektor zum Zeitschritt
k - h:
- Funktion zur Schätzung der Messgröße
- H:
- Jacobi-Matrix der Messgrößenschätzfunktion h
- K k:
- Kalman Verstärkungsmatrix zum Zeitschritt
k - P̂ k:
- Kovarianz-Matrix zum Zeitschritt
k - P̃ k:
- korrigierte Kovarianz-Matrix zum Zeitschritt
k - R:
- Messrauschen
- I:
- Einheitsmatrix
- u k:
- Steuervektor zum Zeitschritt
k - x̂ k+1:
- geschätzter Zustandsvektor zum Zeitschritt
k+1 - f:
- Funktion zur Prädiktion des Zustandsvektors
- F:
- Jacobi-Matrix der Prädiktionsfunktion f
- Q:
- Systemrauschen.
- y k :
- Measured variable for the time step
k - x̂ k :
- estimated state vector for the time step
k - x̃ k :
- corrected state vector for time step
k - h :
- Function for estimating the measured variable
- H :
- Jacobi matrix of the measured quantity estimator h
- K k :
- Kalman time step gain matrix
k - P̂ k :
- Covariance matrix for the time step
k - P̃ k :
- corrected covariance matrix for time step
k - R:
- measurement noise
- I :
- identity matrix
- u k :
- Control vector for time step
k - x̂ k + 1 :
- estimated state vector for the time step
k + 1 - f :
- Function for predicting the state vector
- F :
- Jacobi matrix of the prediction function f
- Q :
- System noise.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass bei dem erweiterten Kalman-Filter zusätzlich das Kompressionsmodul des jeweiligen Kraftstoffs als zusätzlicher Parameter berücksichtigt wird. Dadurch kann die jeweils vorliegende Kraftstoffart und/oder der Anteil von Ethanol im Kraftstoff und/oder der Gehalt an Wasser im Kraftstoff ermittelt werden.In the proposed method, it can further be provided that the compression module of the respective fuel is additionally taken into account as an additional parameter in the expanded Kalman filter. As a result, the particular type of fuel present and / or the proportion of ethanol in the fuel and / or the content of water in the fuel can be determined.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann auch vorgesehen sein, dass ein Kalman-Zustandsvektors so erweitert wird, dass weitere Parameter wie die Größe Qstat des wenigstens einen Injektors und/oder das Liefervermögen der Kraftstoffpumpe und/oder die Dynamik einer Kraftstoffleitung des Kraftstoff-Leitungssystems in Bezug auf durch Kraftstoffeinspritzung verursachte Kraftstoff-Druckwellen ermittelbar sind.In the proposed method it can also be provided that a Kalman state vector is expanded such that further parameters such as the quantity Qstat of the at least one injector and / or the delivery capacity of the fuel pump and / or the dynamics of a fuel line of the fuel line system are related Fuel pressure waves caused by fuel injection can be determined.
Das ebenfalls vorgeschlagene elektronische Steuergerät ist so eingerichtet, dass ein einen Hochdruckspeicher aufweisendes und wenigstens einen Injektor aufweisendes Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, welches ein Kraftstoff-Leitungssystem mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe und wenigstens einen Drucksensor zum Erfassen des Drucks in dem Hochdruckspeicher und dem Kraftstoff-Leitungssystem umfasst, mittels des vorgeschlagenen Verfahrens steuerbar ist.The likewise proposed electronic control device is set up in such a way that a fuel injection system of an internal combustion engine which has a high-pressure accumulator and at least one injector, which has a fuel line system with at least one fuel pump and at least one pressure sensor for detecting the pressure in the high-pressure accumulator and the fuel line system comprises, can be controlled by means of the proposed method.
Das vorgeschlagene elektronische Steuergerät weist insbesondere ein erweitertes Kalman-Filter auf, mittels dessen ein mit dem Drucksensor erfasster Druckwert gefiltert wird, wodurch anhand des so gefilterten Druckwertes der Druck in dem Hochdruckspeicher und in dem Kraftstoff-Leitungssystem prädizierbar ist.The proposed electronic control unit has, in particular, an expanded Kalman filter, by means of which a pressure value detected by the pressure sensor is filtered, as a result of which the pressure in the high-pressure accumulator and in the fuel line system can be predicted on the basis of the pressure value filtered in this way.
Die Erfindung kann insbesondere in einem einen Hochdruckspeicher aufweisenden Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung kommen. The invention can be used in particular in a fuel injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, which has a high-pressure accumulator.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein hier betroffenes Einspritzsystem bzw. eine entsprechende Brennkraftmaschine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.The computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It enables the method according to the invention to be implemented on an electronic control device without having to make structural changes to it. For this purpose, the machine-readable data carrier is provided, on which the computer program according to the invention is stored. By loading the computer program according to the invention on an electronic control device, the electronic control device according to the invention is obtained, which is set up to control an injection system or a corresponding internal combustion engine concerned by means of the method according to the invention.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result 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 jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Figurenlistelist of figures
-
1 zeigt ein hier betroffenes Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine (vorliegend Reihen-Vierzylinder) gemäß dem Stand der Technik.1 shows an affected fuel injection system of an internal combustion engine (in the present case four-cylinder) according to the prior art. -
2 zeigt einen beispielhaften Druckverlauf einer einzelnen Einspritzung mit der Andeutung des mittleren Drucks, aus welchem der Einspritzfehler bestimmt werden kann.2 shows an exemplary pressure curve of a single injection with the indication of the average pressure from which the injection error can be determined. -
3 zeigt einen zeitlichen Ablauf sowie Berechnungen eines diskreten erweiterten Kalman-Filters.3 shows a time sequence and calculations of a discrete extended Kalman filter. -
4a zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Nockenwellenbewegung und zugeführter und abgeführter Volumenströme sowie eines entsprechenden Druckverlaufs und sich mittels eines Moving Average Filters und eines EKFs dabei ergebende Messwerte.4a shows a temporal course of a camshaft movement and supplied and discharged volume flows as well as a corresponding pressure course and measured values resulting thereby using a moving average filter and an EKF. -
4b zeigt die in der oberen Hälfte der4a dargestellten Kurven in einer vergrößerten Darstellung.4b shows that in the top half of the4a curves shown in an enlarged view.
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Das in
Zur präzisen bzw. optimalen Ansteuerung der Injektoren ist eine möglichst genaue Erfassung des Drucks
- - Erfassen eines zuletzt gemessenen Druckwertes;
- - Erfassen eines Druckwertes mittels eines Moving-Average-Filters, z.B.
bei einem 1 ms Raster über 10 ms mit einerAbtastrate von 100 pro s; - - Durchführen einer linearen Interpolation der Druckwerte unmittelbar vor der Einspritzung;
- - Ausgleichen von systematischen Fehlern durch eine vorgebbare Regelmäßigkeit der Einspritzungen, indem vorausgegangenes Verhalten interpretiert wird, um den Druckwert in der Zukunft genauer abzuschätzen;
- - Erfassen eines Druckmittelwertes in einem definierten Messfenster (sog. kurbelwinkelsynchrone Messung);
- - Einsatz eines Drucksignalbeobachters zur sensorlosen Erfassung des Drucks.
- - Detection of a last measured pressure value;
- - Detection of a pressure value using a moving average filter, for example with a 1 ms raster over 10 ms with a sampling rate of 100 per s;
- - performing a linear interpolation of the pressure values immediately before the injection;
- - Compensation of systematic errors through a predeterminable regularity of the injections by interpreting previous behavior in order to estimate the pressure value more precisely in the future;
- - Detection of a mean pressure value in a defined measurement window (so-called crank angle-synchronous measurement);
- - Use of a pressure signal observer for sensorless detection of the pressure.
Bei diesen an sich bekannten Verfahren erfolgt immer eine Interpretation bereits vergangener Ereignisse. Daher ist es mit diesen Verfahren nicht möglich, eine genaue Vorhersage des Raildrucks
Bei einer Abweichung des Raildrucks ergibt sich ein Fehler bei der zugemessenen Einspritzmasse. Dieser Zusammenhang ist in der
Der Fehler der eingespritzten Kraftstoffmasse
Aus der Gleichung (1) ist zu ersehen, dass besonders bei kleinen Druckwerten (z. B. < 10 bar im Fall einer Saugrohreinspritzung) der Fehler sehr groß ist. In den
Die hierin beschriebene, modellbasierte Raildruckprädiktion beruht insbesondere auf einem Kalman-Filter, welcher bekanntermaßen einen Abgleich von Messungen mit modellgestützten, prädizierten Werten ermöglicht. Unter der Annahme eines linearen Modells und weißem Mess- und Modell-Rauschen führt dieser Ansatz zu optimalen Ergebnissen. Darüber hinaus kann ein solcher Kalman-Filteransatz sehr ressourcenschonend und damit ohne besondere Zusatzmaßnahmen auf einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten elektronischen Steuereinheit (ECU) implementiert werden.The model-based rail pressure prediction described here is based in particular on a Kalman filter, which is known to enable measurements to be compared with model-based, predicted values. Assuming a linear model and white measurement and model noise, this approach leads to optimal results. In addition, such a Kalman filter approach can be implemented in a very resource-saving manner and thus without special additional measures on an electronic control unit (ECU) arranged in a motor vehicle.
Für das hier vorliegende, nichtlineare Hochdrucksystem muss der Kalman-Filter allerdings zu einem sogenannten „Erweiterten Kalman-Filter“ (EKF) modifiziert werden. In der
Die Korrektur erfolgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der folgenden vier Gleichungen (2) - (5), aus denen auch die Bedeutung der einzelnen in
Die Prädiktion erfolgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der folgenden zwei Gleichungen (6) und (7):
Zur Illustration des vorgeschlagenen Verfahrens sind in den
In der
Aufgrund der periodisch um den Wert Null herum variierenden, in der Einheit [m/s] aufgetragenen Nockenwellengeschwindigkeit
In der oberen Hälfte der
Aus der in
Nachfolgend werden die bei der Co-Simulation verwendeten Gleichungen und Verfahrensabläufe beschrieben. Der für das vorliegende Simulationsbeispiel definierte Zustandsraum enthält die folgenden zwei Zustände
Im Gegensatz zum üblichen Kalman-Filter mit klassischer Beschreibung im Zustandsraum, bildet man beim erweiterten Kalman-Filter die nachfolgend gezeigten Funktionen f(
Der Druck
Dazu werden in der vorliegenden Beispielimplementierung drei Informationen vom Steuergerät, gemäß dem Vektor
Neben den Initialisierungen des Kalman-Zustandsvektors
Es ist anzumerken, dass das beschriebene Verfahren z.B. hinsichtlich der Eigenschaften von Fluiden erweitert werden kann. So kann im vorliegenden Beispiel zusätzlich das Kompressionsmodul (B, bulk modulus) als zusätzlicher Parameter berücksichtigt werden. So ist unter dem Stichwort „Flex-Fuels“ zu erwarten, dass moderne BDE-Systeme mit sämtlichen Kraftstoffarten betrieben werden können. Damit ergibt sich ein gewisser Schwankungsbereich für den Parameter B. Wird dieser Parameter als Zustand in die Gleichung (8) eingeführt und das erweiterte Kalman-Filter entsprechend angepasst, so erhält man zusätzlich einen Parameterschätzer für die Größe B. Gleichzeitig wird das Modell in diesem Punkt genauer. Durch diese Erweiterung des Zustandsvektors entsteht eine Variante, wie der EKF darüber hinaus genutzt werden kann. Z. B. kann mit Hilfe des Kompressionsmoduls B das Fluid identifiziert werden oder der Anteil von Ethanol (
Auch ist der Kalman-Zustandsvektors
Der hier aufgezeigte Ansatz lässt sich in jedem hydraulischen System mit elektrischer Steuereinheit (z. B. Einspritzsystem, Kraftheber einer mobilen Arbeitsmaschine oder Steuerung eines hydraulischen Drehmoments) einsetzen und implementieren. Allgemein ist denkbar, das Verfahren in sämtlichen Systemen einzusetzen, in welchen ein physikalischer Druck durch Zulauf und/oder Ablauf eines Mediums (Fluid) gebildet wird.The approach shown here can be used and implemented in any hydraulic system with an electrical control unit (e.g. injection system, power lift of a mobile machine or control of a hydraulic torque). In general, it is conceivable to use the method in all systems in which a physical pressure is formed by the inflow and / or outflow of a medium (fluid).
Im Anwendungsfall einer Kraftstoffeinspritzung kann bereits zu Beginn der gesamten Wirkkette eine Maßnahme zur Emissionsreduktion umgesetzt werden, wodurch nachfolgende Einrichtungen der Abgasnachbehandlung weniger belastet und entsprechend optimiert werden können. Dabei ist ein Einsatz in jeglichen Einspritzsystemen, insbesondere GDI („Gasoline-Direct-Injection“), DI („Diesel-Injection“), PFI („Port-Fuel-Injection“), P-DI („Port- and Direct-Injection“), WI („Water-Injection“) oder DWI („Direct-Water-Injection“) denkbar. Dabei kommen die Vorteile des beschriebenen Verfahrens besonders bei im unteren Druckbereich arbeitenden Einspritzsystemen, z.B. WI und DWI, zum Tragen.In the case of fuel injection, a measure for reducing emissions can be implemented right at the beginning of the entire functional chain, as a result of which subsequent exhaust gas aftertreatment devices can be subjected to less stress and optimized accordingly. It can be used in any injection system, in particular GDI ("Gasoline Direct Injection"), DI ("Diesel Injection"), PFI ("Port Fuel Injection"), P-DI ("Port and Direct Injection ”), WI (“ Water-Injection ”) or DWI (“ Direct-Water-Injection ”) are conceivable. The advantages of the described method come in particular with injection systems operating in the lower pressure range, e.g. WI and DWI, to wear.
Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.The described method can be implemented in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an internal combustion engine or in the form of one or more corresponding electronic control units (ECUs).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102007019640 A1 [0004]DE 102007019640 A1 [0004]
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007019640A1 (en) | 2007-04-26 | 2008-10-30 | Robert Bosch Gmbh | Method and control unit for controlling the injection in an internal combustion engine |
DE102008043130A1 (en) | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating fuel supply system of internal combustion engine, involves supplying fuel in fuel line from electric fuel pump, where pressure in fuel line or flow rate of electric fuel pump, is controlled or regulated to target-value |
-
2018
- 2018-06-21 DE DE102018210118.3A patent/DE102018210118A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007019640A1 (en) | 2007-04-26 | 2008-10-30 | Robert Bosch Gmbh | Method and control unit for controlling the injection in an internal combustion engine |
DE102008043130A1 (en) | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating fuel supply system of internal combustion engine, involves supplying fuel in fuel line from electric fuel pump, where pressure in fuel line or flow rate of electric fuel pump, is controlled or regulated to target-value |
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