DE102018210118A1 - Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine having a high-pressure accumulator - Google Patents

Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine having a high-pressure accumulator Download PDF

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DE102018210118A1 DE102018210118.3A DE102018210118A DE102018210118A1 DE 102018210118 A1 DE102018210118 A1 DE 102018210118A1 DE 102018210118 A DE102018210118 A DE 102018210118A DE 102018210118 A1 DE102018210118 A1 DE 102018210118A1
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Christian Maier
Erik Hahmann
Michael Becker
Katarina Schlueter
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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 claim 1. The present invention also relates to a computer program, a machine-readable data carrier for storing the computer program and an electronic control device by means of which the method according to the invention can be carried out is.

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 DE 10 2008 043 130 A1 ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine hervor, bei dem der in einer Kraftstoffleitung herrschende Druck mittels eines modellbasierten Schätzalgorithmus', insbesondere einem Zustandsbeobachter oder einem Kalman-Filter, ermittelt wird. Dadurch kann auf einen Drucksensor verzichtet werden.So it goes out DE 10 2008 043 130 A1 a fuel supply system for an internal combustion engine, in which the pressure prevailing in a fuel line is determined by means of a model-based estimation algorithm, in particular a state observer or a Kalman filter. This eliminates the need for a pressure sensor.

Ferner werden in DE 10 2007 019 640 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mittels derer die Einspritzmenge bei einem Kraftstoffeinspritzsystem auch ohne weitere technische Maßnahmen genau dosiert werden kann. Dabei erfolgt eine Korrektur von Druckwerten, welche mit einer zeitlichen Verzögerung von einem Drucksensor bereitgestellt werden und von einem Steuergerät ausgewertet werden.Furthermore, in DE 10 2007 019 640 A1 describes a method and a device by means of which the injection quantity in a fuel injection system can be metered precisely even without further technical measures. In this case, pressure values are corrected, which are provided with a time delay by a pressure sensor and are evaluated by a control unit.

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: y k = h _ ( x ^ _ k )

Figure DE102018210118A1_0001
K _ k = P ^ _ k H _ T ( H _ P ^ _ k H _ T + R ) 1
Figure DE102018210118A1_0002
x _ ˜ k = x ^ _ k + K _ k ( y _ y ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0003
P ˜ _ k = ( I _ K _ k H _ ) P ^ _ k
Figure DE102018210118A1_0004
wobei

yk:
Messgröße zum Zeitschritt k
k:
geschätzter Zustandsvektor zum Zeitschritt k
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
k:
Kovarianz-Matrix zum Zeitschritt k
k:
korrigierte Kovarianz-Matrix zum Zeitschritt k
R:
Messrauschen
I:
Einheitsmatrix
und wobei das Prädiktionselement durch die folgenden zwei Gleichungen (6) und (7) gebildet sein kann: x ^ _ k + 1 = f _ ( x ˜ _ k , u _ k )
Figure DE102018210118A1_0005
P ^ _ k + 1 = F _ P ˜ _ k F _ T + Q
Figure DE102018210118A1_0006
wobei
u k:
Steuervektor zum Zeitschritt k
k+1:
geschätzter Zustandsvektor zum Zeitschritt k+1
f:
Funktion zur Prädiktion des Zustandsvektors
F:
Jacobi-Matrix der Prädiktionsfunktion f
Q:
Systemrauschen.
In the proposed method it can be provided that the Kalman filter has a correction element and a prediction element, wherein the correction element can be formed by the following four equations (2) - (5): y k = H _ ( x ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0001
K _ k = P ^ _ k H _ T ( H _ P ^ _ k H _ T + R ) - 1
Figure DE102018210118A1_0002
x _ ~ k = x ^ _ k + K _ k ( y _ - y ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0003
P ~ _ k = ( I _ - K _ k H _ ) P ^ _ k
Figure DE102018210118A1_0004
in which
y k :
Measured variable for the time step k
k :
estimated state vector for the time step k
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
k :
Covariance matrix for the time step k
k :
corrected covariance matrix for time step k
R:
measurement noise
I :
identity matrix
and wherein the prediction element can be formed by the following two equations (6) and (7): x ^ _ k + 1 = f _ ( x ~ _ k . u _ k )
Figure DE102018210118A1_0005
P ^ _ k + 1 = F _ P ~ _ k F _ T + Q
Figure DE102018210118A1_0006
in which
u k :
Control vector for time step k
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 der 4a dargestellten Kurven in einer vergrößerten Darstellung. 4b shows that in the top half of the 4a curves shown in an enlarged view.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Das in 1 gezeigte Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine umfasst eine Fördereinheit bzw. Pumpe 100, deren mechanischen Antrieb 105, z. B. einen Nockenwellen- oder elektrischen Antrieb, ein Kraftstoff-Leitungssystem 110, einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher bzw. Rail 115 sowie mehrere Einspritzventile bzw. Injektoren 120. Die Steuerung dieser Komponenten erfolgt über ein nicht gezeigtes (Motor-)Steuergerät, wobei über eine erste Datenleitung 125 die Lage des mechanischen Antriebs, über eine zweite Datenleitung 130 die Pumpe 100 und über weitere Datenleitungen 135 die Injektoren 120 angesteuert werden. Der hydraulische Druck p wird mittels eines entsprechenden Drucksensors 140 erfasst.This in 1 The injection system of an internal combustion engine shown comprises a delivery unit or pump 100 , whose mechanical drive 105 , e.g. B. a camshaft or electric drive, a fuel line system 110 , a high-pressure fuel reservoir or rail 115 as well as several injection valves or injectors 120 , These components are controlled via a (motor) control unit (not shown), with a first data line 125 the position of the mechanical drive, via a second data line 130 the pump 100 and over other data lines 135 the injectors 120 can be controlled. The hydraulic pressure p by means of an appropriate pressure sensor 140 detected.

Zur präzisen bzw. optimalen Ansteuerung der Injektoren ist eine möglichst genaue Erfassung des Drucks p im Rail erforderlich. Diese Erfassung geschieht nach heutigem Stand der Technik, je nach Anwendungsgebiet, auf unterschiedliche Art und Weise. Folgende Verfahren sind dabei bekannt geworden:

  • - Erfassen eines zuletzt gemessenen Druckwertes;
  • - Erfassen eines Druckwertes mittels eines Moving-Average-Filters, z.B. bei einem 1 ms Raster über 10 ms mit einer Abtastrate 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.
In order to control the injectors precisely or optimally, the pressure must be recorded as accurately as possible p required in the rail. According to the current state of the art, this detection takes place in different ways, depending on the field of application. The following methods have become known:
  • - 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 p zu treffen.These methods, which are known per se, always interpret past events. It is therefore not possible with these methods to accurately predict the rail pressure p hold true.

Bei einer Abweichung des Raildrucks ergibt sich ein Fehler bei der zugemessenen Einspritzmasse. Dieser Zusammenhang ist in der 2 veranschaulicht. Je größer die Abweichung zwischen einem realen, mittleren Druckwert p 215 und einem in dem Steuergerät vorliegenden, an einem Injektor anliegenden Druckwert pst 205 ist, umso größer ist auch der bei der Berechnung der Ansteuerzeit (Offenzeit) der Einspritzventile sich ergebende Fehler. wobei der dort gezeigte mittlere Druckwert p 215 einem während einer Offenzeit 200 des Einspritzventils gemittelten Druck entspricht. Die gestrichelte Linie 210 entspricht darin einem idealen Raildruckwert.If the rail pressure deviates, there is an error in the metered injection mass. This connection is in the 2 illustrated. The greater the deviation between a real, average pressure value p 215 and a pressure value pst present in the control unit and applied to an injector 205 is, the greater is the error resulting in the calculation of the actuation time (open time) of the injection valves. being the average pressure value p shown there 215 one during an open time 200 of the injector corresponds to the mean pressure. The dashed line 210 corresponds to an ideal rail pressure value.

Der Fehler der eingespritzten Kraftstoffmasse e kann anhand der folgenden Gleichung (1) berechnet werden: e = p ¯ p S t 1

Figure DE102018210118A1_0007
The injected fuel mass error e can be calculated using the following equation (1): e = p ¯ p S t - 1
Figure DE102018210118A1_0007

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 4a und 4b sind beispielhafte Abweichungen der Kraftstoffmasse e gezeigt, und zwar der Kraftstoffmasse eM (im Fall einer Benzin-Direkt-Einspritzung) bei einer herkömmlichen Druckerfassung sowie bei einer gemäß dem vorliegend beschriebenen Verfahren ermittelten Kraftstoffmasse eK . Es ist anzumerken, dass bei dem vorliegenden Verfahren der Druckwert als Information zeitlich vor der eigentlichen Einspritzung bereits im Steuergerät verfügbar sein muss, um die Berechnung der Ansteuerzeit (Offenzeit) rechtzeitig durchführen zu können. Dieser zeitliche Versatz kann den Fehler bezüglich der zugemessenen Einspritzmasse zusätzlich vergrößern.It can be seen from equation (1) that the error is very large, particularly at low pressure values (e.g. <10 bar in the case of an intake manifold injection). In the 4a and 4b are exemplary deviations in the fuel mass e shown, namely the fuel mass e M (in the case of a direct petrol injection) in a conventional pressure detection and in a fuel mass determined according to the method described here e K , It should be noted that in the present method the pressure value must be available in the control unit as information before the actual injection in order to be able to carry out the calculation of the activation time (open time) in good time. This time offset can further increase the error with regard to the metered injection mass.

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 3 ist ein sequenzieller Ablauf des diskreten EKF mit Unterteilung in Korrektur 300 und in Prädiktion 305 gezeigt.For the present, non-linear high pressure system, however, the Kalman filter has to be modified to a so-called "Extended Kalman filter" (EKF). In the 3 is a sequential process of discrete EKF with division into correction 300 and in prediction 305 shown.

Die Korrektur erfolgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der folgenden vier Gleichungen (2) - (5), aus denen auch die Bedeutung der einzelnen in 3 gezeigten Parameter hervorgeht: y _ ^ k = h _ ( x ^ _ k )

Figure DE102018210118A1_0008
K _ k = P ^ _ k H _ T ( H _ P ^ _ k H _ T + R ) 1
Figure DE102018210118A1_0009
x _ ˜ k = x ^ _ k + K _ k ( y _ y ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0010
P ˜ _ k = ( I _ K _ k H _ ) P ^ _ k
Figure DE102018210118A1_0011
In the present exemplary embodiment, the correction is carried out using the following four equations (2) - (5), from which the meaning of the individual in 3 shown parameters: y _ ^ k = H _ ( x ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0008
K _ k = P ^ _ k H _ T ( H _ P ^ _ k H _ T + R ) - 1
Figure DE102018210118A1_0009
x _ ~ k = x ^ _ k + K _ k ( y _ - y ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0010
P ~ _ k = ( I _ - K _ k H _ ) P ^ _ k
Figure DE102018210118A1_0011

Die Prädiktion erfolgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der folgenden zwei Gleichungen (6) und (7): x ^ _ k + 1 = f ( x ˜ _ k , u k )

Figure DE102018210118A1_0012
P ^ _ k + 1 = F _ P ˜ _ k F _ T + Q _
Figure DE102018210118A1_0013
In the present exemplary embodiment, the prediction is based on the following two equations (6) and (7): x ^ _ k + 1 = f ( x ~ _ k . u k )
Figure DE102018210118A1_0012
P ^ _ k + 1 = F _ P ~ _ k F _ T + Q _
Figure DE102018210118A1_0013

Zur Illustration des vorgeschlagenen Verfahrens sind in den 4a und 4b bei einer Benzin-Direkt-Einspritzung (BDE) sich ergebende zeitliche Bewegungsverläufe einer Nockenwelle einer vorliegenden Brennkraftmaschine dargestellt. Dabei wurde eine an sich bekannte BDE-System-Simulation mittels eines Simulationsprogramms „AMESim“ sowie einem erweiterten Kalman-Filter mittels eines zweiten Simulationsprogramms „MATLAB / Simulink“ sozusagen als Co-Simulation durchgeführt. Die 4a und 4b zeigen die Ergebnisse dieser Simulation.To illustrate the proposed method are in the 4a and 4b in the case of a direct petrol injection (BDE), the temporal movement curves of a camshaft of an internal combustion engine are shown. A known BDE system simulation using a simulation program "AMESim" and an extended Kalman filter using a second simulation program "MATLAB / Simulink" were carried out as a co-simulation. The 4a and 4b show the results of this simulation.

In der 4a sowie der in 4b dargestellten Ausschnittvergrößerung sind zudem bei einer genannten Nockenwellenbewegung beispielsweise sich ergebende, dem EKF zugeführte Druckmesswerte in der Einheit [bar] über die Zeit in der Einheit [s] veranschaulicht. An der Ordinate sind Werte der an den vorliegend vier Injektoren auftretenden Flussraten in der Einheit [l/min] angegeben. Es ist anzumerken, dass ab dem (nur) in der 4a durch den waagerechten Pfeil angedeuteten und ab der vertikal eingezeichneten gestrichelten Linie beginnenden Zeitraum dem EKF keine Druckmesswerte mehr zugeführt werden.In the 4a as well as the in 4b The enlargement of the section shown is also illustrated for a camshaft movement, for example, resulting pressure measurements in unit [bar] over time in unit [s], which are supplied to the EKF. Values of the flow rates occurring at the four injectors in the present case are given on the ordinate in the unit [l / min]. It should be noted that from (only) in the 4a due to the period indicated by the horizontal arrow and starting from the vertically drawn dashed line, the EKF can no longer be supplied with pressure measurements.

Aufgrund der periodisch um den Wert Null herum variierenden, in der Einheit [m/s] aufgetragenen Nockenwellengeschwindigkeit 400 ergibt sich an einer in 1 gezeigten Pumpe 100 der dargestellte Verlauf der Pumpenflussrate 405, 405', 405" in [l/min], und zwar im Wesentlichen der wert Null, mit zwei kurzzeitigen Anstiegen 405' und 405". Die sich aus der Nockenwellenbewegung ergebenden, peakartigen Flussratenverläufe 410, 415, 420, 425 an den gemäß 1 vier Injektoren 120 sind ebenfalls in der Einheit [l/min] dargestellt.Due to the camshaft speed, which is plotted in units [m / s] and varies periodically around zero 400 results in an in 1 shown pump 100 the illustrated course of the pump flow rate 405 . 405 ' . 405 ' in [l / min], essentially zero, with two brief increases 405 ' and 405 ' , The peak-like flow rate curves resulting from the camshaft movement 410 . 415 . 420 . 425 to the according 1 four injectors 120 are also shown in the unit [l / min].

In der oberen Hälfte der 4a ist zusätzlich der Raildruckverlauf 430 in der Einheit [bar] dargestellt. Der Raildruck folgt zeitlich gesehen im Wesentlichen den kurzen Anstiegen der Pumpenflussrate 405' und 405". Durch die Einspritzungen der Injektoren, z.B. entsprechend dem Flussratenverlauf 415, ergibt sich jeweils ein kurzzeitiger Abfall des Raildrucks 430. Das an ein EKF bereitgestellte, in der Einheit [bar] dargestellte Drucksignal 440 folgt im Wesentlichen dem Raildruckverlauf 430. Zusätzlich ist der einem Moving Average Filter bereitgestellte Drucksignalverlauf 435 in der Einheit [bar] dargestellt.In the top half of the 4a is also the rail pressure curve 430 shown in the unit [bar]. The rail pressure follows chronologically in Essentially the short increases in the pump flow rate 405 ' and 405 ' , Through the injections of the injectors, for example according to the flow rate curve 415 , there is a brief drop in the rail pressure 430 , The pressure signal provided to an EKF and shown in the unit [bar] 440 essentially follows the rail pressure curve 430 , In addition, the pressure signal curve provided to a moving average filter is 435 shown in the unit [bar].

Aus der in 4b gezeigten Ausschnittvergrößerung ist deutlicher zu ersehen, wie die beiden zur beschriebenen Gleichung (1) genannten Größen, und zwar die Kraftstoffmasse eM im Fall einer Benzin-Direkt-Einspritzung bei herkömmlicher Druckerfassung sowie bei einer gemäß dem vorliegend beschriebenen Verfahren ermittelten Kraftstoffmasse eK aus den drei Kurvenverläufen 430, 435 und 440 herleitbar bzw. berechenbar sind. So ergibt sich die Kraftstoffmasse eM als Differenzwert zwischen dem tatsächlichen Raildruck 430 und dem zum Zeitpunkt der Einspritzzeitberechnung vorliegenden Drucks des Moving Average Filter. Ferner ergibt sich die Kraftstoffmasse eK als Differenzwert zwischen dem zum Zeitpunkt der Einspritzzeitberechnung bzw. zum Einspritzbeginn 440 prädizierten Raildrucks und dem tatsächlich vorherrschenden Raildruck 430.From the in 4b The enlargement of the section shown can be seen more clearly, like the two quantities mentioned for the described equation (1), namely the fuel mass e M in the case of direct petrol injection with conventional pressure detection and with a fuel mass determined according to the method described here e K from the three curves 430 . 435 and 440 can be derived or calculated. This gives the fuel mass e M as the difference between the actual rail pressure 430 and the pressure of the moving average filter at the time of the injection time calculation. The fuel mass also results e K as the difference between that at the time of the injection time calculation or at the start of injection 440 predicted rail pressure and the actually prevailing rail pressure 430 ,

Nachfolgend werden die bei der Co-Simulation verwendeten Gleichungen und Verfahrensabläufe beschrieben. Der für das vorliegende Simulationsbeispiel definierte Zustandsraum enthält die folgenden zwei Zustände p und p: x _ = [ p p ˙ ]

Figure DE102018210118A1_0014
The equations and procedures used in the co-simulation are described below. The state space defined for this simulation example contains the following two states p and p : x _ = [ p p ˙ ]
Figure DE102018210118A1_0014

Im Gegensatz zum üblichen Kalman-Filter mit klassischer Beschreibung im Zustandsraum, bildet man beim erweiterten Kalman-Filter die nachfolgend gezeigten Funktionen f(^xk ; uk ) aus der Gleichung (6) sowie h (^xk ) aus der Gleichung (2): f _ ( x ^ _ k , u _ k ) = [ p ˙ k T s + p k B V Q ]

Figure DE102018210118A1_0015
h _ ( x ^ _ k ) = [ p k ]
Figure DE102018210118A1_0016
In contrast to the usual Kalman filter with a classic description in the state space, the functions f ( ^ x k ; u k ) from equation (6) and h ( ^ x k ) from equation (2): f _ ( x ^ _ k . u _ k ) = [ p ˙ k T s + p k B V Σ Q ]
Figure DE102018210118A1_0015
H _ ( x ^ _ k ) = [ p k ]
Figure DE102018210118A1_0016

Der Druck p wird hierbei mit den ersten beiden Termen einer entsprechenden Taylorreihe in Kombination mit einem diskreten Zeitschritt Ts beschrieben. Für die zeitliche Veränderung des Drucks p kommt ein hydraulisch-kapazitiver Ausdruck zum Einsatz. Dieser Ausdruck ist definiert als das Verhältnis von Kompressionsmodul (hier B für bulk modulus) zu hydraulischem Volumen, multipliziert mit der Summe aller auftretenden Volumenströme. Die Summe dieser Volumenströme setzt sich dabei aus dem zulaufenden Volumenstrom der in 1 gezeigten Pumpe 100 und dem ablaufenden Volumenstrom der Injektoren 120 gemäß dem folgenden Zusammenhang (11) zusammen: Q = Q p u k ( 2 ) Q S t a t p k p S t a t u k ( 3 )

Figure DE102018210118A1_0017
The pressure p is described here with the first two terms of a corresponding Taylor series in combination with a discrete time step Ts. For the change in pressure over time p a hydraulic-capacitive expression is used. This expression is defined as the ratio of compression modulus (here B for bulk modulus) to hydraulic volume, multiplied by the sum of all occurring volume flows. The sum of these volume flows is made up of the incoming volume flow of the 1 shown pump 100 and the outgoing volume flow of the injectors 120 according to the following context ( 11 ) together: Σ Q = Q p u k ( 2 ) - Q S t a t p k p S t a t u k ( 3 )
Figure DE102018210118A1_0017

Dazu werden in der vorliegenden Beispielimplementierung drei Informationen vom Steuergerät, gemäß dem Vektor uk , benötigt. Der zugeführte Volumenstrom der Pumpe ist durch den Nocken variabel und wird über den Eingangswert Qp = uk(1) berücksichtigt. Die weiteren Steuersignale beinhalten das logische Ein- und Ausschalten der Komponenten (uk(2) bezüglich der Pumpe und uk(3) für die Injektoren). Anstelle einer Systemmatrix A und einer Ausgangsmatrix C im Zustandsraum eines Kalman-Filters werden im vorliegend erweiterten Kalman-Filter die nachfolgend gezeigten Jacobi-Matrizen F und H verwendet: F = f _ ( x ˜ _ k , u _ k ) x _ k = [ 1 T S B V Q 2 p S t a t p k u k ( 3 ) 0 ]

Figure DE102018210118A1_0018
H = h _ ( x ^ _ k ) x _ k = [ 1 0 ]
Figure DE102018210118A1_0019
For this purpose, in the present example implementation, three pieces of information from the control device are generated, according to the vector u k , needed. The supplied volume flow of the pump is variable through the cam and is based on the input value Q p = u k (1) considered. The other control signals include the logical switching on and off of the components ( u k (2) regarding the pump and u k (3) for the injectors). Instead of a system matrix A and an output matrix C in the state space of a Kalman filter, the Jacobi matrices shown below become in the presently expanded Kalman filter F and H used: F = f _ ( x ~ _ k . u _ k ) x _ k = [ 1 T S B V Q 2 p S t a t p k u k ( 3 ) 0 ]
Figure DE102018210118A1_0018
H = H _ ( x ^ _ k ) x _ k = [ 1 0 ]
Figure DE102018210118A1_0019

Neben den Initialisierungen des Kalman-Zustandsvektors ^xk und der Kovarianzmatrix ^Pk erfolgen noch Parametrierungen der Kovarianz der Messwerte R, der Kovarianzmatrix des Systemrauschens Q sowie der Zeitkonstante Ts . Diese Parametrierungen werden je nach Anwendung angepasst. Im vorliegenden Beispiel wurde nur die Prädiktion periodisch mit Ts aufgerufen. Für die Korrektur-Schleife ist der jeweils zur Verfügung stehende Messwert maßgeblich, und zwar in diesem Beispiel der Wert 10·Ts.In addition to the initializations of the Kalman state vector ^ x k and the covariance matrix ^ P k the covariance of the measured values is still parameterized R , the covariance matrix of system noise Q as well as the time constant T s , These parameterizations are adjusted depending on the application. In the present example, only the prediction was included periodically ts called. The available measurement value is decisive for the correction loop, in this example the value 10 · T s .

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 (E5, E10 etc.) sowie auch der Gehalt an Wasser im Kraftstoff geschätzt werden. Diese Information kann ein Motorsteuergerät anderweitig sinnvoll einsetzen.It should be noted that the described method can be expanded, for example with regard to the properties of fluids. In the present example, the compression module (B, bulk modulus) can also be taken into account as an additional parameter. Under the keyword "Flex-Fuels" it can be expected that modern PDC systems can be operated with all types of fuel. This results in a certain fluctuation range for parameter B. If this parameter is introduced as a state in equation (8) and the extended Kalman filter is adjusted accordingly, a parameter estimator for is also obtained size B. At the same time, the model becomes more precise on this point. This expansion of the state vector creates a variant of how the EKF can also be used. For example, the compression module B can be used to identify the fluid or the proportion of ethanol ( E5 . E10 etc.) as well as the water content in the fuel. An engine control unit can usefully use this information in other ways.

Auch ist der Kalman-Zustandsvektors ^xk prinzipiell beliebig erweiterbar, so dass weitere Parameter wie das QStat der Einspritzventile oder das Liefervermögen (sog. „volumetrischer Wirkungsgrad“) der Fördereinheit geschätzt werden können. Ferner sind Modellerweiterungen vorstellbar, z.B. zur Abbildung der Dynamik einer Leitung hinsichtlich Druckwellen.Also is the Kalman state vector ^ x k principally expandable, so that further parameters like that Q Stat of the injection valves or the delivery capacity (so-called "volumetric efficiency") of the delivery unit can be estimated. Furthermore, model extensions are conceivable, for example to map the dynamics of a line with regard to pressure waves.

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

  • DE 102008043130 A1 [0003]DE 102008043130 A1 [0003]
  • DE 102007019640 A1 [0004]DE 102007019640 A1 [0004]

Claims (11)

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) und wenigstens einen Drucksensor (140) zum Erfassen des Drucks in dem Hochdruckspeicher (115) und dem Kraftstoff-Leitungssystem (110) umfasst, dadurch gekennzeichnet, 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.Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine having a high-pressure accumulator (115) and at least one injector (120), which has 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), characterized in 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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalman-Filter ein Korrekturelement (300) und ein Prädiktionselement (305) aufweist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the Kalman filter has a correction element (300) and a prediction element (305). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturelement (300) durch die folgenden vier Gleichungen (2) - (5) gebildet wird: y _ ^ k = h _ ( x ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0020
K _ k = P ^ _ k H _ T ( H _ P ^ _ k H _ T + R ) 1
Figure DE102018210118A1_0021
x _ ˜ k = x ^ _ k + K _ k ( y _ y ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0022
P ˜ _ k = ( I _ K _ k H _ ) P ^ _ k
Figure DE102018210118A1_0023
Procedure according to Claim 2 , characterized in that the correction element (300) is formed by the following four equations (2) - (5): y _ ^ k = H _ ( x ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0020
K _ k = P ^ _ k H _ T ( H _ P ^ _ k H _ T + R ) - 1
Figure DE102018210118A1_0021
x _ ~ k = x ^ _ k + K _ k ( y _ - y ^ _ k )
Figure DE102018210118A1_0022
P ~ _ k = ( I _ - K _ k H _ ) P ^ _ k
Figure DE102018210118A1_0023
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prädiktionselement (305) durch die folgenden zwei Gleichungen (6) und (7) gebildet wird: x _ ^ k + 1 = f ( x ˜ _ k , u _ k )
Figure DE102018210118A1_0024
P ^ _ k + 1 = F _ P _ ˜ k F _ T + Q
Figure DE102018210118A1_0025
Procedure according to Claim 2 or 3 , characterized in that the prediction element (305) is formed by the following two equations (6) and (7): x _ ^ k + 1 = f ( x ~ _ k . u _ k )
Figure DE102018210118A1_0024
P ^ _ k + 1 = F _ P _ ~ k F _ T + Q
Figure DE102018210118A1_0025
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem erweiterten Kalman-Filter (300, 305) zusätzlich das Kompressionsmodul des jeweiligen Kraftstoffs als zusätzlicher Parameter berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the expanded Kalman filter (300, 305) the compression module of the respective fuel is additionally taken into account as an additional parameter. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils vorliegende Kraftstoffart und/oder der Anteil von Ethanol im Kraftstoff und/oder der Gehalt an Wasser im Kraftstoff ermittelt wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the particular type of fuel present and / or the proportion of ethanol in the fuel and / or the content of water in the fuel is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kalman-Zustandsvektors so erweitert wird, dass weitere Parameter wie die Größe Qstat des wenigstens einen Injektors (120) und/oder das Liefervermögen der Kraftstoffpumpe (100) und/oder die Dynamik einer Kraftstoffleitung des Kraftstoff-Leitungssystems (110) in Bezug auf durch Kraftstoffeinspritzung verursachte Kraftstoff-Druckwellen ermittelbar sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a Kalman state vector is expanded such that further parameters such as the size Qstat of the at least one injector (120) and / or the delivery capacity of the fuel pump (100) and / or the dynamics of a fuel line of the fuel line system (110) can be determined in relation to fuel pressure waves caused by fuel injection. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Computer program which is set up each step of a method according to one of the Claims 1 to 7 perform. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 8 gespeichert ist.Machine-readable data carrier on which a computer program according to Claim 8 is saved. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein einen Hochdruckspeicher (115) und wenigstens einen Injektor (120) aufweisendes Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, welches ein Kraftstoff-Leitungssystem (110) mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe (100) und wenigstens einen Drucksensor (140) zum Erfassen des Drucks in dem Hochdruckspeicher (115) und dem Kraftstoff-Leitungssystem (110) umfasst, mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zu steuern.Electronic control device, which is set up, a fuel injection system of an internal combustion engine having a high-pressure accumulator (115) and at least one injector (120), which has a fuel line system (110) with at least one fuel pump (100) and at least one pressure sensor (140) Detecting the pressure in the high-pressure accumulator (115) and the fuel line system (110) comprises, by means of a method according to one of the Claims 1 to 7 to control. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein erweitertes Kalman-Filter (300, 305), mittels dessen ein mit dem Drucksensor (140) erfasster Druckwert gefiltert wird, wodurch anhand des so gefilterten Druckwertes der Druck in dem Hochdruckspeicher (115) und in dem Kraftstoff-Leitungssystem (110) prädizierbar ist.Electronic control unit after Claim 10 , characterized by an extended Kalman filter (300, 305), by means of which a pressure value detected with the pressure sensor (140) is filtered, whereby the pressure in the high pressure accumulator (115) and in the fuel line system (110 ) is predictable.
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Citations (2)

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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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