DE102018211131B3

DE102018211131B3 - Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie Einspritzanlage für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018211131B3
Application number: DE102018211131.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pitour; Istvan Goricsan; Jakab Balazs Mayer; Viktor Szente; Csaba Horvath
Original assignee: Audi AG; Budapesti Muszaki es Gazdasagtudomanyi Egyetem
Current assignee: Audi AG; Budapesti Muszaki es Gazdasagtudomanyi Egyetem
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2038-07-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffverbrauches einer wenigstens einen Brennraum (14) und wenigstens einen Injektor (16) aufweisenden Verbrennungskraftmaschine (12), deren Injektor (16), mittels welchem Kraftstoff in den Brennraum einbringbar ist, ein Steuerventil (72) aufweist, welches zwischen einer eine Hochdruckseite (H) des Injektors (16) von einer Niederdruckseite (N) des Injektors (16) fluidisch trennenden Schließstellung und wenigstens einer die Hochdruckseite (H) mit der Niederdruckseite (N) fluidisch verbindenden Offenstellung bewegbar ist, mit den Schritten Erfassen wenigstens eines auf der Niederdruckseite (N) herrschenden Drucks des Kraftstoffes mittels wenigstens eines Drucksensors (106); und Ermitteln des Kraftstoffverbrauches in Abhängigkeit von dem erfassten Druck.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Einspritzanlage für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 11.
Die DE 38 27 156 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs von Verbrennungsmotoren. Bei dem Verfahren wird jeweils ein Impuls einer Impulsserie von Messuhren eines aus Vorlauf- und Rücklaufmessuhr bestehenden Messuhrenpaares erfasst, durch die der Kraftstoff von einem Tank zum Verbrennungsmotor und durch die der unverbrauchte Rest des Kraftstoffs vom Verbrennungsmotor zurück zum Tank geführt wird.
Aus der DE 25 46 153 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauches von Flüssigkeitskraftmaschinen mit betriebsbedingt wechselnder Leistungsabgabe bekannt. Dabei ist je eine Messstrecke für den Kraftstoffrücklauf und/oder den Kraftstoffvorlauf vorgesehen.
Außerdem offenbart die DE 20 2006 015 480 U1 eine Anordnung zur Kraftstoffverbrauchsmessung und Kraftstoffzufuhr für selbstzündende Brennkraftmaschinen, mit einer Zuführleitung vom Tank zur Einspritzpumpe, mit einer Rücklaufleitung und mit einer Mess- und Anzeigeeinrichtung für die Durchflussmenge.
Darüber hinaus ist aus der DE 697 11 250 T2 ein Verfahren zur Leckdiagnose eines Hochdruckeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einspritzanlage zu schaffen, mittels welchen ein Kraftstoffverbrauch einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, besonders präzise sowie auf einfache Weise ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Einspritzanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffverbrauchs einer wenigstens einen Brennraum und wenigstens einen Injektor aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Der Brennraum ist beispielsweise als ein Zylinder ausgebildet, wobei der Injektor beispielsweise dem Brennraum zugeordnet ist. Der Injektor wird auch als Einspritzventil bezeichnet. Mittels des Injektors ist ein, insbesondere flüssiger, Kraftstoff in den Brennraum einbringbar. Beispielsweise wird beziehungsweise ist der Kraftstoff mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingespritzt beziehungsweise einspritzbar. Bei dem Kraftstoff handelt es sich vorzugsweise um einen flüssigen Kraftstoff, welcher in flüssigem Zustand mittels des Injektors in den Brennraum einbringbar, insbesondere direkt einspritzbar, ist. Dabei wird beziehungsweise ist die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb mittels des Kraftstoffs betrieben beziehungsweise betreibbar.
Der Injektor weist ein auch als Pilotventil bezeichnetes Steuerventil auf, welches zwischen einer eine Hochdruckseite des Injektors von einer Niederdruckseite des Injektors fluidisch trennenden Schließstellung und wenigstens eine die Hochdruckseite mit der Niederdruckseite fluidisch verbindenden Offenstellung bewegbar ist beziehungsweise bewegt wird. Befindet sich beispielsweise das Pilotventil in der Schließstellung, so wird dadurch, insbesondere unter Nutzung des Kraftstoffes, eine Sperrstellung eines beispielsweise als Düsennadel ausgebildeten Ventilelements des Injektors bewirkt beziehungsweise eingestellt, da beispielsweise der Kraftstoff, insbesondere auf der Hochdruckseite, sowohl auf eine erste Seite als auch auf eine der ersten Seite abgewandte zweite Seite des Ventilelements wirkt. In der Sperrstellung des Ventilelements unterbleiben ein Ausspritzen von Kraftstoff aus dem Injektor und somit ein durch den Injektor bewirktes Einbringen des Kraftstoffes in den Brennraum, da das Ventilelement in der Sperrstellung wenigstens eine Ausspritzöffnung des Injektors oder alle Ausspritzöffnungen des Injektors, über dessen Ausspritzöffnung beziehungsweise Ausspritzöffnungen der Kraftstoff aus dem Injektor ausspritzbar und dadurch in den Brennraum einbringbar ist, fluidisch versperrt.
In der Offenstellung des Steuerventils jedoch wird eine Freigabestellung des Ventilelements bewirkt beziehungsweise eingestellt, insbesondere unter Nutzung des Kraftstoffes, da beispielsweise der Kraftstoff dann, wenn sich das Steuerventil in der Offenstellung befindet, auf die erste Seite, nicht jedoch auf die zweite Seite oder auf die erste Seite und auf die zweite Seite wirkt, wobei der Kraftstoff beispielsweise auf die zweite Seite weniger stark als auf die erste Seite wirkt. In der Folge wird beispielsweise das Ventilelement mittels des Kraftstoffes aus der Sperrstellung in die Freigabestellung bewegt, wodurch das Ventilelement die Ausspritzöffnung beziehungsweise die Ausspritzöffnungen des Injektors freigibt. In der Folge wird der Kraftstoff, insbesondere von der Hochdruckseite, aus dem Injektor ausgespritzt und somit in den Brennraum eingebracht.
Vorzugsweise ist der Injektor als Piezo-Injektor ausgebildet. Somit umfasst der Injektor vorzugsweise einen Piezoaktor, mittels welchem das Steuerventil aus der Offenstellung in die Schließstellung oder aber vorzugsweise aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden kann.
Um nun den Kraftverbrauch der Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache Weise sowie besonders präzise ermitteln zu können, weist das erfindungsgemäße Verfahren einen ersten Schritt auf, bei welchem wenigstens ein auf der Niederdruckseite herrschender Druck des Kraftstoffes mittels wenigstens eines, insbesondere auf der Niederdruckseite angeordneten, Drucksensors erfasst, das heißt gemessen wird. Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird der Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors erfassten Druck ermittelt. Unter dem Kraftstoffverbrauch ist eine auch als Kraftstoffmenge bezeichnete Menge des Kraftstoffes zu verstehen, die, insbesondere je Zeiteinheit, aus dem Injektor ausgespritzt beziehungsweise in den Brennraum eingebracht wird. Der Erfindung liegt dabei insbesondre die folgende Erkenntnis zugrunde: Während der Erforschung und Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist eine präzise Messung des Kraftstoffverbrauchs von großer Bedeutung. Während des Testens von konstanten Betriebsbedingungen existieren Methoden, um einen Massendurchsatz des Kraftstoffes und somit den Kraftstoffverbrauch präzise erfassen zu können. Werden diese Methoden, mittels welchen bei konstanten Betriebsbedingungen der Kraftstoffverbrauch präzise ermittelt werden kann, für dynamische beziehungsweise dynamisch wechselnde Betriebsbedingungen verwendet, zu denen es beispielsweise bei einer Beschleunigung von einer ersten konstanten Geschwindigkeit zu einer zweiten konstanten Geschwindigkeit kommt, so können die Ergebnisse der Methoden stark variieren, insbesondere in Abhängigkeit von der verwendeten Methode und in Abhängigkeit von angewendeten Messmitteln. Es hat sich gezeigt, dass sich keine der Methoden, mittels welchen bei konstanten Betriebsbedingungen der Kraftstoffverbrauch präzise erfasst werden kann, als geeignet erweist, um den Kraftstoffverbrauch bei dynamischen Betriebsbedingungen präzise zu erfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist das Ergebnis von umfangreichen Entwicklungstätigkeiten, in deren Rahmen jeweilige Kraftstoffverbräuche unter dynamischen beziehungsweise dynamisch wechselnden Betriebsbedingungen ermittelt wurden. Die Entwicklungstätigkeiten zeigten, dass keine herkömmliche Methode eine hinreichend präzise Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs ermöglicht, ohne die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere deren Betrieb, übermäßig zu beeinflussen. Dies kann nun jedoch mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden. Mit anderen Worten ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache Weise sowie besonders präzise zu ermitteln, ohne dabei die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere deren Betrieb und vorzugsweise deren befeuerten Betrieb, übermäßig zu beeinflussen. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, einerseits den Kraftstoffverbrauch besonders präzise zu ermitteln und andererseits einen besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmen Betrieb der vorzugsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine zu gewährleisten.
Um den Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermitteln zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem erfassten Druck wenigstens ein den Kraftstoffverbrauch charakterisierender Verbrauchswert aus einem in einer elektronischen Speichereinrichtung, insbesondere einer elektronischen Recheneinrichtung, gespeicherten Kennfeld abgerufen wird. Die elektronische Recheneinrichtung beziehungsweise die elektronische Speichereinrichtung ist beispielsweise Bestandteil der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kraftfahrzeugs. Durch Abrufen des Verbrauchswerts aus dem Kennfeld kann der Kraftstoffverbrauch besonders präzise und besonders schnell ermittelt werden, ohne den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine übermäßig zu beeinträchtigen. Insbesondere ermöglicht es das Verfahren, eine unerwünschte und übermäßige Beeinflussung beziehungsweise Beeinträchtigung der Hochdruckseite des Injektors zu vermeiden, sodass der Kraftstoff mit einem besonders hohen Hochdruck, den der Kraftstoff auf der Hochdruckseite aufweist, in den Brennraum einzubringen, insbesondere direkt einzuspritzen. Dies bedeutet, dass der den Hochdruck aufweisende und von der Hochdruckseite kommende Kraftstoff besonders vorteilhaft in den Brennraum mittels des Injektors eingebracht werden kann, ohne dass die Ermittlung des Kraftstoffverbrauches die Hochdruckseite und somit das Einbringen des Kraftstoffes beeinträchtigt.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Zeitspanne erfasst wird, während welcher der Druck erfasst wird, wobei der Kraftstoffverbrauch auch in Abhängigkeit von der erfassten Zeitspanne ermittelt wird. Hierdurch kann der Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermittelt werden.
Insbesondere kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der auf der Niederdruckseite herrschende Druck des Kraftstoffes mittels des Drucksensors während einer Zeitdauer erfasst wird. Die Zeitdauer kann die Zeitspanne oder Teil der Zeitspanne sein. Dabei wird beispielsweise der auch als Peak, Peakwert oder Höchstwert bezeichnete, innerhalb der Zeitdauer auftretende größte Wert des Drucks ermittelt, wobei beispielsweise der Verbrauchswert in Abhängigkeit von dem Höchstwert aus dem Kennfeld abgerufen wird. Außerdem wird beispielsweise ein Zeitintervall ermittelt, während welchem der Höchstwert auftritt beziehungsweise während welchem der Kraftstoff den Höchstwert aufweist oder während welchem der Druck des Kraftstoffes auf der Niederdruckseite in einem vorgegebenen oder vorgebbaren und den Höchstwert aufweisenden Bereich liegt. Das Zeitintervall kann die Zeitdauer oder Teil der Zeitdauer sein. Dabei wird beispielsweise der Verbrauchswert in Abhängigkeit von dem Höchstwert und in Abhängigkeit von dem Zeitintervall aus dem Kennfeld abgerufen. Insbesondere ist es denkbar, dass eine Zeitdauer ermittelt wird, während welcher der auf der Niederdruckseite herrschende Druck des Kraftstoffes innerhalb eines vorgebbaren oder vorgegebenen Bereichs liegt, wobei die Zeitdauer der Zeitspanne entsprechen oder innerhalb der Zeitspanne liegen kann. Dabei wird beispielsweise der Verbrauchswert in Abhängigkeit von der Zeitdauer und in Abhängigkeit von dem innerhalb der Zeitdauer höchsten Druck beziehungsweise größten Wert des Drucks aus dem Kennfeld abgerufen. Hierdurch kann der Kraftstoffverbrauch besonders präzise und ohne übermäßige Beeinflussung der Hochdruckseite ermittelt werden.
Die Zeitdauer beziehungsweise das Zeitintervall wird auch als Höchstwertdauer bezeichnet, wobei der Verbrauchswert vorzugsweise auch in Abhängigkeit von der erfassten Höchstwertdauer aus dem Kennfeld abgerufen wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kraftstoff bei sich in der Offenstellung befindendem Steuerventil zunächst von der Hochdruckseite, insbesondere über das Steuerventil beziehungsweise über eine Öffnung, die von dem Steuerventil in der Offenstellung freigegeben wird, auf die Niederdruckseite strömt und dann durch eine auf der Niederdruckseite angeordnete Rücklaufleitung hindurchströmt, in welcher der Drucksensor angeordnet ist. Somit ist der Druck, welcher mittels des Drucksensors erfasst wird, ein in der Rücklaufleitung herrschender Druck des Kraftstoffes. Dabei ist vorzugsweise der Drucksensor in der Rücklaufleitung angeordnet, sodass der Drucksensor von dem die Rücklaufleitung durchströmenden Kraftstoff durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Hierdurch kann der Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermittelt werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Rücklaufleitung wenigstens einen ersten Längenbereich mit einem entlang dessen in Strömungsrichtung des Kraftstoffes verlaufender erster Länge konstanten ersten Innendurchmesser aufweist. Mit anderen Worten weist der erste Längenbereich einen ersten Innendurchmesser auf, welcher eine in Strömungsrichtung des den ersten Längenbereich durchströmenden Kraftstoffes verlaufende erste Länge und einen ersten Innendurchmesser aufweist, welcher entlang der gesamten ersten Länge beziehungsweise über die gesamte erste Länge konstant ist. Dabei schließt sich der Drucksensor in Strömungsrichtung des die Rücklaufleitung durchströmenden Kraftstoffes, insbesondere unmittelbar, an den ersten Längenbereich an. Unter dem Merkmal, dass sich der Drucksensor in Strömungsrichtung des die Rücklaufleitung und somit den ersten Längenbereich durchströmenden Kraftstoffes an den ersten Längenbereich anschließt, ist zu verstehen, dass der erste Längenbereich stromauf des Drucksensors beziehungsweise dass der Drucksensor stromab des ersten Längenbereichs angeordnet ist. Unter dem Merkmal, dass sich der Drucksensor beispielsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an den ersten Längenbereich anschließt, ist zu verstehen, dass in Strömungsrichtung des Kraftstoffes zwischen dem den ersten Innendurchmesser aufweisenden ersten Längenbereich und dem Drucksensor kein weiterer Längenbereich mit einer von dem ersten Innendurchmesser unterschiedlichen weiteren Innendurchmesser angeordnet ist.
Um dabei den Kraftstoffverbrauch besonders vorteilhaft ermitteln zu können, ist es vorgesehen, dass die erste Länge des ersten Längenbereichs mindestens oder genau das zehnfache des ersten Innendurchmessers beträgt beziehungsweise ist. Hierdurch kann beispielsweise der Kraftstoff auf seinem Weg durch den ersten Längenbereich in Richtung des Drucksensors hinreichend beruhigt werden, sodass der Druck besonders präzise erfasst und in der Folge der Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermittelt werden kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn sich der erste Längenbereich über die gesamte erste Länge geradlinig beziehungsweise gerade erstreckt. Dadurch können unerwünschte, beispielsweise durch Umlenkungen des Kraftstoffs bewirkte Einflüsse auf den Druck beziehungsweise auf die Erfassung des Drucks vermieden werden, sodass der Druck besonders vorteilhaft erfasst und somit der Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermittelt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Rücklaufleitung wenigstens einen zweiten Längenbereich mit einem entlang dessen in Strömungsrichtung des Kraftstoffes verlaufender zweiter Länge konstanten zweiten Innendurchmesser aufweist. Dies bedeutet, dass die Rücklaufleitung wenigstens einen, insbesondere von dem ersten Längenbereich unterschiedlichen, zweiten Längenbereich aufweist, welcher einen zweiten Innendurchmesser und eine entlang der Strömungsrichtung des den zweiten Längenbereich beziehungsweise die Rücklaufleitung durchströmenden Kraftstoffes verlaufende zweite Länge aufweist. Dabei ist der zweite Innendurchmesser entlang der gesamten zweiten Länge beziehungsweise über die gesamte zweite Länge konstant. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass sich der zweite Längenbereich in Strömungsrichtung des die Rücklaufleitung und somit den zweiten Längenbereich durchströmenden Kraftstoffes, insbesondere unmittelbar, an den Drucksensor anschließt. Unter dem Merkmal, dass sich der zweite Längenbereich in Strömungsrichtung des Kraftstoffes an den Drucksensor anschließt, ist zu verstehen, dass der zweite Längenbereich stromab des Drucksensors beziehungsweise dass der Drucksensor stromauf des zweiten Längenbereichs angeordnet ist.
Unter dem Merkmal, dass sich der zweite Längenbereich beispielsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an den Drucksensor anschließen kann, ist zu verstehen, dass in Strömungsrichtung des die Rücklaufleitung und somit den zweiten Längenbereich und den Drucksensor durchströmenden Kraftstoffes zwischen dem Drucksensor und dem zweiten Längenbereich kein anderer Längenbereich mit einem von dem zweiten Innendurchmesser unterschiedlichen anderen Innendurchmesser angeordnet ist.
Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Länge des zweiten Längenbereiches mindestens oder genau das Zehnfache des zweiten Innendurchmessers beträgt beziehungsweise ist. Hierdurch können auch stromab des Drucksensors unerwünschte Effekte, die das Erfassen des Drucks und somit die Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs beeinträchtigen könnten, vermieden werden, sodass der Druck besonders präzise erfasst und in der Folge der Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermittelt werden kann.
Um den Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermitteln zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Länge der zweiten Länge entspricht. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass der erste Innendurchmesser dem zweiten Innendurchmesser entspricht.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn sich der zweite Längenbereich über die gesamte zweite Länge geradlinig beziehungsweise gerade erstreckt. Dadurch können beispielsweise übermäßige Turbulenzen und/oder andere Effekte, die das Erfassen des Drucks negativ beeinträchtigen könnten, vermieden werden, sodass der Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermittelt werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine auch als Einspritzsystem bezeichnete Einspritzanlage für eine wenigstens einen Brennraum aufweisende Verbrennungskraftmaschine. Die Einspritzanlage weist wenigstens einen Injektor auf, mittels welchem ein insbesondere flüssiger Kraftstoff in den Brennraum einbringbar, insbesondere direkt einspritzbar, ist. Dabei weist der Injektor ein auch als Pilotventil bezeichnetes Steuerventil auf, welches zwischen einer eine Hochdruckseite des Injektors von einer Niederdruckseite des Injektors fluidisch trennenden Schließstellung und wenigstens eine die Hochdruckseite mit der Niederdruckseite fluidisch verbindenden Offenstellung bewegbar ist. Beispielsweise durch Bewegen des Steuerventils aus der Schließstellung in die Offenstellung ist eine Ausspritzung des Kraftstoffes aus dem Injektor und somit ein Einbringen, insbesondere Einspritzen, des Kraftstoffes in den Brennraum bewirkbar.
Um nun den Kraftstoffverbrauch auf besonders einfache und präzise Weise ermitteln zu können, umfasst die Einspritzanlage erfindungsgemäß wenigstens einen Drucksensor, mittels welchem wenigstens ein auf der Niederdruckseite herrschender Druck des Kraftstoffes erfassbar ist. Hierbei ist der Drucksensor beispielsweise auf der Niederdruckseite angeordnet. Außerdem ist eine elektronische Recheneinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, anhand des mittels des Drucksensors erfassten Drucks einen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Die Erfindung umfasst auch Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einspritzanlage, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits in Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einspritzanlage hier nicht noch einmal beschrieben.
Der Drucksensor stellt beispielsweise ein, insbesondere elektrisches, Signal bereit, welches den mittels des Drucksensors erfassten Druck des Kraftstoffes charakterisiert. Die elektronische Recheneinrichtung empfängt beispielsweise das Signal, sodass die elektronische Recheneinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal und somit in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors erfassten Druck den Kraftstoffbereich ermitteln, insbesondere berechnen, kann.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einspritzanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einspritzanlage zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist;
2 eine schematische Schnittansicht eines Injektors der Einspritzanlage;
3 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Ermitteln des Kraftstoffverbrauchs; und
4 eine schematische Darstellung eines Kennfelds, anhand dessen der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine präzise ermittelt werden kann.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Einspritzanlage 10 für eine in 1 besonders schematisch dargestellte Verbrennungskraftmaschine 12 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum 14 auf. Aus 1 ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 mehrere, insbesondere als Zylinder ausgebildete Brennräume 14 aufweist.
Die Verbrennungskraftmaschine 12 umfasst beispielsweise die Einspritzanlage 10. Dabei ist beispielsweise je Brennraum 14 genau ein auch als Ventil oder Einspritzventil bezeichneter Injektor 16 der Einspritzanlage 10 vorgesehen, sodass beispielsweise dem jeweiligen Brennraum 14 wenigstens oder genau ein Injektor 16 der Einspritzanlage 10 zugeordnet ist. Mittels des jeweiligen, dem jeweiligen Brennraum 14 zugeordneten Injektors 16 ist ein insbesondere flüssiger Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 12 in ihrem befeuerten Betrieb in den jeweilig zugeordneten Brennraum 14 einbringbar, insbesondere direkt einspritzbar. Weist die Verbrennungskraftmaschine 12 beispielsweise genau sechs Brennräume 14 auf, so sind genau sechs Injektoren 16 der Einspritzanlage 10 vorgesehen. Aus 1 ist erkennbar, dass beispielsweise drei erste der sechs Injektoren eine erste Injektorgruppe 18 bilden, drei zweite der sechs Injektoren bilden eine in 1 nicht dargestellte zweite Injektorgruppe. Der ersten Injektorgruppe 18 ist ein erstes Kraftstoffverteilungselement 20 zugeordnet, wobei der zweiten Injektorgruppe ein zweites Kraftstoffverteilungselement 22 der Einspritzanlage 10 zugeordnet ist. Somit umfasst die Einspritzanlage 10 die Kraftstoffverteilungselemente 20 und 22, welche auch als Rails oder Common-Rails bezeichnet werden. Im Folgenden werden die Einspritzanlage 10 und ein Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine 12 am Beispiel eines der Injektoren 16 der Injektorgruppe 18 beschrieben, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem einen Injektor 16 der Injektorgruppe 18 und zu der Injektorgruppe 18 ohne weiteres auch auf die anderen Injektoren und/oder die zweite Injektorgruppe übertragen werden können und umgekehrt.
Die Verbrennungskraftmaschine 12, insbesondere die Einspritzanlage 10, weist einen auch als Kraftstofftank bezeichneten Tank 24 auf, in welchem der vorzugsweise flüssige Kraftstoff aufgenommen und somit gespeichert werden kann. In dem Tank 24 ist ein sogenanntes Schwallgehäuse 26 angeordnet, mittels welchem eine hinreichende Versorgung der Kraftstoffverteilungselemente 20 und 22 mit Kraftstoff auch bei schnellen Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden kann. Die Einspritzanlage 10 umfasst dabei eine beispielsweise als Niederdruckpumpe ausgebildete erste Pumpe 28 zum Fördern des Kraftstoffes aus dem Tank 24. Dabei ist beispielsweise eine elektronische Recheneinrichtung 30 zum Ansteuern und somit zum Steuern oder Regeln der Pumpe 28 vorgesehen. Beispielsweise über eine Leitung 32 ist die elektronische Recheneinrichtung 30 mit einer in 1 besonders schematisch dargestellten weiteren elektronischen Recheneinrichtung 34 verbunden, welche beispielsweise ein Motorsteuergerät ist. Mittels des Motorsteuergeräts kann die Verbrennungskraftmaschine 12 betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt werden. Über eine Leitung 36 kann die Recheneinrichtung 30 beispielsweise mit elektrischer Energie, insbesondere von einer Batterie, versorgt werden.
Mittels der Pumpe 28 wird der Kraftstoff aus dem Tank 24 gefördert, wobei mittels der Pumpe 28 ein erster Kraftstoffdruck des Kraftstoffes bewirkt beziehungsweise eingestellt wird. Mittels der Pumpe 28 wird der Kraftstoff mit dem ersten Kraftstoffdruck zu einer auch als Kraftstoffhochdruckpumpe bezeichneten Pumpe 38 der Einspritzanlage 10 gefördert. Dabei weist die Einspritzanlage 10 einen Kraftstofffilter 40 auf, mittels welchem der Kraftstoff, welcher mittels der Pumpe 28 von dem Tank 24 zur Pumpe 38 gefördert wird und somit zur Pumpe 38 strömt, gefiltert wird. Hierbei wird der Kraftstoff mit dem ersten Kraftstoffdruck mittels der Pumpe 28 durch eine Kraftstoffleitung 42 gefördert, mittels welcher der Kraftstoff von dem Tank 24 zur Pumpe 38 geführt wird. Dabei ist der Kraftstofffilter 40 in der Kraftstoffleitung 42 angeordnet. Ferner ist in der Kraftstoffleitung 42 ein erster Drucksensor 44 angeordnet, mittels welchem ein in der Kraftstoffleitung 42 herrschender Druck des Kraftstoffes erfasst wird. Beispielsweise wird mittels des Drucksensors 44 der erste Kraftstoffdruck erfasst. Außerdem ist in der Kraftstoffleitung 42 ein Temperatursensor 46 angeordnet, mittels welchem eine Temperatur des die Kraftstoffleitung 42 durchströmenden Kraftstoffes erfasst wird.
Die Pumpe 38 weist beispielsweise ein Ventilelement 46 auf, mittels welchem eine die Pumpe 38 durchströmende Menge beziehungsweise Masse des Kraftstoffes erfasst wird. Mittels der Pumpe 38 wird der Kraftstoff mit einem gegenüber dem ersten Kraftstoffdruck größeren zweiten Kraftstoffdruck von der Pumpe 38 zu den und insbesondere in die Kraftstoffverteilungselemente 20 und 22 gefördert. Der den zweiten Kraftstoffdruck aufweisende Kraftstoff kann in den Kraftstoffverteilungselementen 20 und 22 aufgenommen und gespeichert werden. Mittels des jeweiligen Kraftstoffverteilungselements 20 beziehungsweise 22 kann der den zweiten Kraftstoffdruck aufweisende Druck auf die Injektoren 16 der Injektorgruppe 18 beziehungsweise auf die Injektoren der zweiten Injektorgruppe aufgeteilt werden, sodass mittels des jeweiligen Injektors der Kraftstoff mit dem zweiten Kraftstoffdruck in den jeweiligen Brennraum 14 eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, werden kann.
2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen der Injektoren 16. Wie aus 2 erkennbar ist, weist der Injektor 16 eine Hochdruckseite H und eine Niederdruckseite N auf. Auf der Hochdruckseite H strömt beispielsweise der den zweiten Kraftstoffdruck aufweisende Kraftstoff von dem jeweiligen Kraftstoffverteilungselement 20 beziehungsweise 22 kommend in den Injektor 16, insbesondere in dessen Gehäuse 48, ein, sodass beispielsweise mittels des Injektors 16 der von der Hochdruckseite H kommende und den zweiten Kraftstoffdruck aufweisende Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum 14 eingebracht werden kann. Überschüssiger Kraftstoff, welcher auf der Hochdruckseite H in den Injektor 16, insbesondere in dessen Gehäuse 48, eingeströmt ist, jedoch nicht mittels des Injektors 16 in den Brennraum 14 eingebracht wird, kann beispielsweise von der Hochdruckseite H auf die Niederdruckseite N strömen. Auf der Niederdruckseite N wird der überschüssige Kraftstoff von dem Injektor 16 abgeführt. Der zweite Kraftstoffdruck, den der Kraftstoff auf der Hochdruckseite H aufweist, wird auch als Hochdruck oder Kraftstoffhochdruck bezeichnet. Auf seinem Weg von der Hochdruckseite H auf die Niederdruckseite N des Injektors 16 erfährt der insbesondere flüssige Kraftstoff eine Druckreduzierung beziehungsweise einen Druckverlust, sodass der Kraftstoff auf der Niederdruckseite N einen gegenüber dem zweiten Kraftstoffdruck (Hochdruck) geringeren dritten Kraftstoffdruck aufweist. Der dritte Kraftstoffdruck wird auch als Niederdruck oder Niederkraftstoffdruck bezeichnet.
Beispielsweise anhand des Kraftstoffverteilungselements 20 ist erkennbar, dass überschüssiger Kraftstoff, der in das Kraftstoffverteilungselement 20 einströmt jedoch nicht von dem Kraftstoffverteilungselement 20 zu den Injektoren 16 strömt, mittels einer ersten Rücklaufleitung 50 von dem Kraftstoffverteilungselement 20 abgeführt und zurück zu dem Tank 24 geführt wird. Außerdem sind den Injektoren 16 der Injektorgruppe 18 und den Injektoren der zweiten Injektorgruppe Rücklaufleitungen 52 und 54 zugeordnet, mittels welchen der überschüssige Kraftstoff von dem jeweiligen Injektor auf dessen jeweiliger Niederdruckseite N abgeführt und insbesondere zurück zu dem Tank 24 geführt werden kann. Beispielsweise über ein Druckhalteventil 56 sind die Rücklaufleitungen 52 und 54 mit einer weiteren, den Rücklaufleitungen 52 und 54 gemeinsamen Rücklaufleitung 58 fluidisch verbunden. Der die Rücklaufleitungen 52 und 54 durchströmende Kraftstoff kann somit von den Rücklaufleitungen 52 und 54 über das Druckhalteventil 56 in die Rücklaufleitung 58 strömen und wird mittels der Rücklaufleitung 58 zurück zu dem Tank 24 geführt. Die Rücklaufleitungen 52, 54 und 58 sind auf der jeweiligen Niederdruckseite N des jeweiligen Injektors 16 angeordnet.
In der Rücklaufleitung 58 ist ein auch als Kraftstoffkühler bezeichneter Kühler 60 angeordnet, mittels welchem der Kraftstoff gekühlt wird, bevor er schließlich über ein Rückschlagventil 62 in den Tank 24 einströmen kann. Ein Rückschlagventil 64 verhindert beispielsweise, dass der Kraftstoff, der durch die Rücklaufleitung 58 hindurchströmt und zu dem Tank 24 strömt, in die Kraftstoffleitung 42 gelangt.
Aus 2 ist erkennbar, dass der Injektor 16 einen auch als Hochdruckeinlass bezeichneten Einlass 66 aufweist, welcher auf der Hochdruckseite H angeordnet ist. Über den Einlass 66 ist der Injektor 16, insbesondere dessen Gehäuse 48, mit dem den Hochdruck aufweisenden Kraftstoff versorgt. Mit anderen Worten kann der den Hochdruck aufweisende Kraftstoff über den Einlass 66 in den Injektor 16, insbesondere in das Gehäuse 48, eingeleitet werden.
Der Injektor 16 weist auch ein vorliegend als Düsennadel 68 ausgebildetes und auch als Nadel bezeichnetes Ventilelement auf, welches, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 48 und/oder translatorisch, zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist. Der Injektor 16, insbesondere dessen Gehäuse 48, weist einen Auslass 70 auf, welcher wenigstens eine oder mehrere Ausspritzöffnungen des Injektors 16 aufweist. In der Sperrstellung versperrt die Düsennadel 68 den Auslass 70, sodass ein Ausspritzen des Kraftstoffes aus dem Injektor 16 und somit ein Einbringen des Kraftstoffes in den jeweils zugeordneten Brennraum 14 unterbleibt. In der Freigabestellung jedoch gibt die Düsennadel 68 den Auslass 70 frei, sodass der von der Hochdruckseite H kommende und somit den Hochdruck aufweisende Kraftstoff den Auslass 70 durchströmt und somit über den Auslass 70 aus dem Injektor 16, insbesondere aus dem Gehäuse 48, ausgespritzt und in den Brennraum 14 eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Des Weiteren weist der Injektor 16 ein insbesondere im Gehäuse 48 angeordnetes und auch als Pilotventil bezeichnetes Steuerventil 72 auf, mittels welchem jeweilige Bewegungen der Düsennadel 68 aus der Sperrstellung in die Freigabestellung und aus der Freigabestellung in die Sperrstellung bewirkbar sind.
Der Injektor 16 ist dabei als Piezo-Injektor ausgebildet, sodass der Injektor 16 einen Piezoaktor 74 aufweist. Das Steuerventil 72 ist, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 48, zwischen einer die Hochdruckseite H des Injektors 16 von der Niederdruckseite N des Injektors 16 fluidisch trennenden Schließstellung und wenigstens einer die Hochdruckseite H mit der Niederdruckseite N fluidisch verbindenden Offenstellung bewegbar. Dabei ist beispielsweise das Steuerventil 72 mittels des Piezoaktors 74 aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegbar. Der Injektor 16 weist dabei eine insbesondere in dem Gehäuse 48 aufgenommene Federeinrichtung 76 auf, welche zumindest in der Offenstellung gespannt ist und somit zumindest in der Offenstellung eine auf das Steuerventil 72 zumindest mittelbar wirkende Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Steuerventil 72 aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegbar und insbesondere in der Schließstellung zu halten ist. Beispielsweise durch Bestromen des Piezoaktors 74 wird das Steuerventil 72 aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt, insbesondere entgegen der durch die Federeinrichtung 76 bereitgestellten Federkraft. Solange der Piezoaktor 74 bestromt, das heißt mit elektrischem Strom versorgt, wird, wird das Steuerventil 72 mittels des Piezoaktors 74 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 76 in der Offenstellung gehalten. Wird beispielsweise das Bestromen des Piezoaktors 74 beendet, so wird das Steuerventil 72 mittels der Federkraft der Federeinrichtung 76 aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegt.
Die Düsennadel 68 ist, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse 48, zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bewegbar. Dabei ist ein der Düsennadel 68 zugeordnetes Federelement 78 vorgesehen, welches zumindest in der Freigabestellung gespannt ist und somit zumindest in der Freigabestellung eine Federkraft bereitstellt, welche zumindest mittelbar, insbesondere direkt, auf die Düsennadel 68 wirkt. Mittels der von dem Federelement 78 bereitgestellten Federkraft kann die Düsennadel 68 aus der Freigabestellung in die Offenstellung bewegt und insbesondere in der Offenstellung gehalten werden. Außerdem weist die Düsennadel 68 wenigstens eine in einem ersten Raum angeordnete erste Fläche 80 und eine in einem zweiten Raum 82 angeordnete zweite Fläche 84 auf. Die erste Fläche 80 wird auch als erste Seite bezeichnet und die zweite Fläche 84 wird auch als zweite Seite bezeichnet. Der Raum 82 wird auch als Steuerraum bezeichnet und ist beispielsweise auf der Hochdruckseite H angeordnet. Auch der erste Raum kann auf der Hochdruckseite H angeordnet sein.
Befindet sich das Steuerventil 72 in der Schließstellung, so ist der zweite Raum 82 von der Niederdruckseite N getrennt. In der Schließstellung des Steuerventils 72 ist der Kraftstoff, welcher den Hochdruck aufweist, sowohl in dem ersten Raum als auch in dem zweiten Raum 82 angeordnet, sodass der Kraftstoff beziehungsweise dessen Hochdruck sowohl auf die Fläche 80 als auch auf die Fläche 84 wirkt. Aus dem auf die Fläche 80 wirkenden Hochdruck des Kraftstoffs resultiert eine erste Kraft, und aus dem auf die Fläche 84 wirkenden Hochdruck wirkt eine zweite Kraft. Die erste Kraft ist der zweiten Kraft entgegengesetzt beziehungsweise umgekehrt. In der Schließstellung des Steuerventils 72 sind die Kräfte beziehungsweise die Flächen 80 und 84 sowie insbesondere das Federelement 78 beziehungsweise dessen Federkraft derart aufeinander abgestimmt, dass in der Schließstellung des Steuerventils 72 die Düsennadel 68 in der Sperrstellung verbleibt und eine Bewegung der Düsennadel 68 aus der Sperrstellung in die Freigabestellung unterbleibt. In der Schließstellung des Steuerventils 72 ist der Steuerraum (Raum 82) mittels des Steuerventils 72 fluidisch von der Niederdruckseite N getrennt.
In der Offenstellung jedoch ist der Steuerraum fluidisch mit der Niederdruckseite N verbunden, sodass beispielsweise der zunächst in dem Steuerraum aufgenommene Kraftstoff auf die Niederdruckseite N strömen kann. Somit strömt bei geöffnetem Steuerventil 72, das heißt dann, wenn sich das Steuerventil 72 in der Offenstellung befindet, Kraftstoff von der Hochdruckseite H durch den Steuerraum hindurch und somit über das Steuerventil 72 zu der beziehungsweise auf die Niederdruckseite N des Injektors 16. Auf der Niederdruckseite N ist eine Rücklaufleitung 86, insbesondere des Injektors 16, vorgesehen, wobei die Rücklaufleitung 86 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuse 48 des Injektors 16 verläuft. Die Rücklaufleitung 86 ist beispielsweise mit der Rücklaufleitung 52 verbunden, sodass die Rücklaufleitungen 86 und 52 beispielsweise eine Gesamtrücklaufleitung bilden. In der Schließstellung des Steuerventils 72 ist der Steuerraum fluidisch von der Gesamtrücklaufleitung getrennt, sodass der den Hochdruck aufweisende Kraftstoff nicht aus dem Steuerraum in die Gesamtrücklaufleitung strömen kann. In der Offenstellung des Steuerventils 72 jedoch kann zumindest ein Teil des zunächst in dem Steuerraum aufgenommenen Kraftstoffes aus dem Steuerraum ausströmen und in die Gesamtrücklaufleitung einströmen und die Gesamtrücklaufleitung und somit die Rücklaufleitungen 86 und 52 durchströmen, woraufhin der Kraftstoff aus dem Steuerraum kommend beispielsweise die Rücklaufleitung 58 durchströmen kann. In der Folge erlebt der in dem Steuerraum aufgenommene Kraftstoff eine Druckreduzierung, sodass beispielsweise in dem Steuerraum ein gegenüber dem Hochdruck geringerer Druck des Kraftstoffs herrscht, während in dem ersten Raum der Hochdruck herrscht. Dadurch wird die Düsennadel 68 aus der Sperrstellung in die Freigabestellung relativ zu dem Gehäuse 48 bewegt. Erfolgt dann eine Bewegung des Steuerventils 72 aus der Offenstellung in die Schließstellung, so erfolgt in dem Steuerraum ein Druckaufbau, durch welchen die Düsennadel 68 wieder aus der Freigabestellung in die Sperrstellung bewegt wird. In dem Steuerraum erfolgt insbesondere solange der Druckaufbau, bis in dem Steuerraum wieder der Hochdruck herrscht, während auch in dem ersten Raum der Hochdruck herrscht.
Außerdem weist der Injektor 16 einen Dichtring 88 auf, mittels welchem beispielsweise der Injektor 16 gegen eine Komponente, insbesondere gegen einen Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine 12, abgedichtet werden kann. Der Injektor 16 umfasst darüber hinaus eine Rückhalteplatte 90, ein Schaltventil 92, eine Feder 94, eine Feder 96, einen Ventilkolben 98 und einen Verbindungskolben 100. Das Schaltventil 92, die Feder 94, die Feder 96, der Ventilkolben 98 und der Verbindungskolben 100 können Bestandteile des Steuerventils 72 sein. Außerdem weist der Injektor 16, insbesondere in dem Gehäuse 48, auf der Hochdruckseite H einen Filter 102 zum Filtern des in den Injektor 16 einströmenden Kraftstoffs auf. Außerdem weist der Injektor 16 einen elektrischen Anschluss 103 auf.
Um nun den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine 12 auf besonders präzise sowie einfache Weise ermitteln zu können, ohne dass das Einbringen des Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum 14 unerwünschterweise beeinträchtigt wird, ist es im Rahmen des zuvor genannten Verfahrens vorgesehen, dass wenigstens ein auf der Niederdruckseite N herrschender Druck des Kraftstoffes mittels wenigstens eines aus 3 erkennbaren Drucksensors 106 erfasst wird. Ferner wird der Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors 106 erfassten Druck ermittelt. Der Druck, anhand dessen der Kraftstoffverbrauch ermittelt wird, wird auch als Verbrauchsdruck bezeichnet. Der Verbrauchsdruck ist beispielsweise der oben beschriebene Niederdruck.
Vorzugsweise wird der Verbrauchsdruck mittels des Drucksensors 106 direkt nach dem beziehungsweise stromab des Steuerventils 72 auf der Niederdruckseite N erfasst, auf welcher der Drucksensor 106 vorzugsweise angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Drucksensor 106 in der Gesamtrücklaufleitung, insbesondere in der innerhalb des Gehäuses 48 verlaufenden Rücklaufleitung 86 oder in der außerhalb des Gehäuses 48 verlaufenden Rücklaufleitung 52, angeordnet, oder der Drucksensor 106 ist in der Rücklaufleitung 58 angeordnet. Vorzugsweise ist jedoch der Drucksensor 106 in der Gesamtrücklaufleitung, insbesondere in der Rücklaufleitung 52, angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch zu ermitteln, ohne die Einspritzanlage 10, insbesondere deren Betrieb, unerwünschterweise zu beeinträchtigen, und gleichzeitig kann der Verbrauchsdruck sehr nahe an dem Injektor 16 erfasst, das heißt gemessen werden. Die Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs basiert auf einer Beziehung beziehungsweise auf einem Zusammenhang zwischen dem Kraftstoff, der mittels des Injektors 16 in den Brennraum 14 eingebracht wird, und dem Kraftstoff, der durch beziehungsweise über das Steuerventil 72 strömt beziehungsweise durch die Gesamtrücklaufleitung hindurchströmt.
Vorzugsweise wird der Verbrauchsdruck mittels des Drucksensors 106 zeitaufgelöst gemessen. Mit anderen Worten wird der Verbrauchsdruck mittels des Drucksensors 106 über der Zeit gemessen. Wieder mit andere Worten ausgedrückt wird beispielsweise ein zeitlicher Verlauf des Verbrauchsdrucks mittels des Drucksensors 106 gemessen. Der gemessene Verbrauchsdruck beziehungsweise der zeitliche Verlauf weist eine zeitliche Länge auf, welche auch als Zeitspanne bezeichnet wird, während welcher der Verbrauchsdruck mittels des Drucksensors 106 erfasst wird.
Der Drucksensor 106 stellt beispielsweise ein, insbesondere elektrisches, Signal bereit, welches den mittels des Drucksensors 106 erfassten Druck charakterisiert. Das Signal wird beispielsweise von der elektronischen Recheneinrichtung 34 empfangen. Die elektronische Recheneinrichtung 34 weist beispielsweise eine elektronische Speichereinrichtung 108 (1) auf, in welcher ein in 4 besonders schematisch dargestelltes Kennfeld 110 gespeichert ist. In Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors 106 erfassten Drucks sowie vorzugsweise in Abhängigkeit von der Zeitspanne wird aus dem Kennfeld 110 wenigstens ein Verbrauchswert 112 abgerufen, welcher den Kraftstoffverbrauch charakterisiert. Somit wird der Kraftstoffverbrauch anhand des Verbrauchswerts 112 ermittelt. Das Kennfeld 110 stellt somit den Verbrauchswert beziehungsweise den Kraftstoffverbrauch als eine Funktion des gemessenen Verbrauchsdrucks und der Zeitspanne bereit. Insbesondere wird der größte, innerhalb der Zeitspanne auftretende Wert des Drucks ermittelt, wobei der größte Wert auch als Höchstwert bezeichnet wird. Der Höchstwert ist somit die größte Amplitude des Drucks, die innerhalb der Zeitspanne auftritt. Dabei wird der Verbrauchswert 112 in Abhängigkeit von dem Höchstwert beziehungsweise von der größten Amplitude und in vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Zeitspanne aus dem Kennfeld 110 abgerufen. Beispielsweise wird eine Zeitdauer ermittelt, während welcher der Höchstwert beziehungsweise die größte Amplitude, insbesondere innerhalb der Zeitspanne, auftritt. Dabei wird beispielsweise der Verbrauchswert 112 in Abhängigkeit von dem Höchstwert beziehungsweise in Abhängigkeit von der größten Amplitude und in Abhängigkeit von der Zeitdauer aus dem Kennfeld 110 abgerufen.
3 zeigt eine den Drucksensor 106 umfassende Vorrichtung 114, welche beispielsweise in der Gesamtrücklaufleitung beziehungsweise in der Rücklaufleitung 58 angeordnet ist. Mittels der Vorrichtung 104 können der Verbrauchsdruck und in der Folge der Kraftstoffverbrauch besonders vorteilhaft erfasst werden. Die Vorrichtung 114 ist somit beispielsweise Bestandteil der Gesamtrücklaufleitung. Die Vorrichtung 114 umfasst ein Leitungselement 116, ein Verbindungsstück 118 und ein Leitungselement 120, welches beispielsweise des Verbindungsstücks 118 mechanisch und fluidisch mit dem Leitungselement 116 verbunden ist. Über ein Anschlussstück 122 der Vorrichtung 114 ist beispielsweise das Leitungselement 120 mechanisch und fluidisch mit dem Drucksensor 106 verbunden. Die Vorrichtung 114 umfasst darüber hinaus ein Leitungselement 124, das beispielsweise mittels eines Anschlussstücks 126 fluidisch und mechanisch mit dem Drucksensor 106 verbunden ist. Das Leitungselement 124 ist über ein Anschlussstück 128 mit von den die Gesamtrücklaufleitung durchströmenden Kraftstoff durchströmbaren Leitungselementen 130, 132 und 134 verbunden. Außerdem ist das Leitungselement 116 mit einem Leitungselement 136 verbunden. Das Leitungselement 120 bildet beispielsweise einen ersten Längenbereich der Gesamtrücklaufleitung, während das Leitungselement 124 beispielsweise einen zweiten Längenbereich der Gesamtrücklaufleitung bildet. Der erste Längenbereich weist dabei einen in Strömungsrichtung des den ersten Längenbereich durchströmenden Kraftstoffs verlaufende erste Länge und einen ersten Innendurchmesser auf, welcher entlang der gesamten ersten Länge konstant ist. Dabei schließt sich der Drucksensor 106 in Strömungsrichtung des den ersten Längenbereich durchströmenden Kraftstoffes unmittelbar beziehungsweise direkt an den ersten Längenbereich an. Dabei beträgt die erste Länge des ersten Längenbereichs mindestens oder genau das Zehnfache des ersten Innendurchmessers. Außerdem erstreckt sich der erste Längenbereich beziehungsweise das Leitungselement 120 über die gesamte erste Länge geradlinig.
Der zweite Längenbereich weist einen zweiten Innendurchmesser und eine in Strömungsrichtung des den zweiten Längenbereich durchströmenden Kraftstoffes verlaufende zweite Länge auf, wobei der zweite Innendurchmesser entlang der gesamten zweiten Länge konstant ist. Dabei schließt sich der zweite Längenbereich in Strömungsrichtung des die Gesamtrücklaufleitung durchströmenden Kraftstoffes unmittelbar an den Drucksensor 106 an. Außerdem beträgt die zweite Länge des zweiten Längenbereichs mindestens oder genau das Zehnfache des zweiten Innendurchmessers. Außerdem ist es vorgesehen, dass sich der zweite Längenbereich über die gesamte zweite Länge geradlinig beziehungsweise gerade erstreckt. Die erste Länge kann der zweiten Längen entsprechen und/oder der erste Innendurchmesser kann dem zweiten Innendurchmesser entsprechen. Der Drucksensor 106 umfasst beispielsweise ein Sensorelement 138, mittels welchem die eigentliche Erfassung des Verbrauchsdrucks erfolgt. Außerdem umfasst der Drucksensor 106 beispielsweise ein T-Stück 140, an welchem das Sensorelement 138 gehalten ist. Das T-Stück 140 ist mechanisch und fluidisch, insbesondere über die Anschlussstücke 122 und 126, mit den Leitungselementen 120 und 124 verbunden. Die Längenbereiche gewährleisten eine hinreichend gerade Strecke sowohl stromauf als auch stromab des Drucksensors 106, um den Druck besonders präzise erfassen und in der Folge den Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermitteln zu können. Die Längenbereiche ermöglichen einen gleichmäßigen beziehungsweise sanften Fluss des Kraftstoffes. Die Längenbereiche stellen sicher, dass weder stromauf noch stromab des Drucksensors 106 unerwünschte Störungen auftreten, die sich negativ auf die Erfassung des Drucks und somit auf die Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs auswirken könnten.
Da der Verbrauchsdruck auf der Niederdruckseite N erfasst wird, kann ein unerwünschter und die Einspritzanlage 10, insbesondere deren Betrieb, gegebenenfalls beeinträchtigender Eingriff auf der Hochdruckseite H vermieden werden, sodass die Verbrennungskraftmaschine 12 effizient und effektiv betrieben werden kann. Beispielsweise ist jedem Injektor 16 der Injektorgruppe 18 beziehungsweise jedem Injektor der zweiten Injektorgruppe die Vorrichtung 114 beziehungsweise eine eigene Vorrichtung 114 zugeordnet, sodass beispielsweise in jeder, den Injektoren zugeordneten Rücklaufleitung ein Drucksensor 106 angeordnet ist. Der Verbrauchsdruck ist vorzugsweise ein in der Gesamtrücklaufleitung auf der Niederdruckseite N herrschender Druck des Kraftstoffes.
Ferner ist es denkbar, dass der Verbrauchswert 112 in Abhängigkeit von dem Hochdruck, der beispielsweise in dem jeweiligen Kraftstoffverteilungselement 20 beziehungsweise 22 herrscht, aus dem Kennfeld 110 abgerufen wird, sodass der Hochdruck bei der Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs berücksichtigt wird. Vorzugsweise ist der Drucksensor 106 möglichst nah an dem Injektor 16 beziehungsweise auf dessen Niederdruckseite N angeordnet, sodass der Verbrauchsdruck präzise erfasst werden kann, ohne die Verbrennungskraftmaschine 12 übermäßig zu beeinträchtigen. Die Vorrichtung 114 kann besonders einfach in die Gesamtrücklaufleitung eingebunden werden und weist einen nur geringen Bauraumbedarf auf. Außerdem können die Kosten der Vorrichtung 114 besonders gering gehalten werden, und die Vorrichtung 114 weist einen nur sehr einfachen Aufbau auf. Außerdem werden die Vorrichtung 114 und somit die Erfassung des Verbrauchsdrucks und die Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs nicht durch Schwingungen beziehungsweise Vibrationen beeinflusst. Die Genauigkeit, mit welcher der Kraftstoffverbrauch ermittelt werden kann, kann weiter verbessert werden, indem beispielsweise Druckumsetzer und ein Datensammelsystem eingesetzt werden. Der jeweilige Drucksensor 106 beziehungsweise die jeweiligen Vorrichtungen 114 wird beispielsweise für jeden Injektor 16, für jedes Fahrzeug und für jede Einspritzanlage kalibriert, wodurch eine Feinabstimmung geschaffen werden kann. Dadurch kann der jeweilige Kraftstoffverbrauch besonders präzise ermittelt werden.
Die Vorrichtung 114 kann besonders einfach an jedwede Art von Injektor, Fahrzeug und Einspritzanlage angepasst werden. Der Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung 114 ist weiterhin, dass der Kraftstoffverbrauch nicht direkt gemessen wird, sodass ein Verhältnis aus eingebrachtem Kraftstoff und überschüssigem Kraftstoff nicht bestimmt werden muss. Außerdem kann eine besonders gute zeitliche Auflösung realisiert werden, da der Drucksensor 106 besonders nahe an dem Injektor 16 auf dessen Niederdruckseite N angeordnet ist. Das Verfahren und die Vorrichtung 114 ermöglichen es insbesondere, den Kraftstoffverbrauch in Echtzeit oder während einer Nachbearbeitung zu ermitteln. Ferner wurde befunden, dass sich das Verfahren und die Vorrichtung 114 besonders gut eignen, den Kraftstoffverbrauch sowohl bei konstanten Betriebsbedingungen als auch bei dynamischen Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine 12 und somit während eines transienten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 ermitteln zu können.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffverbrauches einer wenigstens einen Brennraum (14) und wenigstens einen Injektor (16) aufweisenden Verbrennungskraftmaschine (12), deren Injektor (16), mittels welchem Kraftstoff in den Brennraum einbringbar ist, ein Steuerventil (72) aufweist, welches zwischen einer eine Hochdruckseite (H) des Injektors (16) von einer Niederdruckseite (N) des Injektors (16) fluidisch trennenden Schließstellung und wenigstens einer die Hochdruckseite (H) mit der Niederdruckseite (N) fluidisch verbindenden Offenstellung bewegbar ist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Erfassen wenigstens eines auf der Niederdruckseite (N) herrschenden Drucks des Kraftstoffes mittels wenigstens eines Drucksensors (106); und - Ermitteln des Kraftstoffverbrauches in Abhängigkeit von dem erfassten Druck.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem erfassten Druck wenigstens ein den Kraftstoffverbrauch charakterisierender Verbrauchswert (112) aus einem in einer elektronischen Speichereinrichtung (108) gespeicherten Kennfeld (110) abgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitspanne erfasst wird, während welcher der Druck erfasst wird, wobei der Kraftstoffverbrauch auch in Abhängigkeit von der erfassten Zeitspanne ermittelt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauchswert (112) auch in Abhängigkeit von der erfassten Zeitspanne aus dem Kennfeld (110) abgerufen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff bei sich in der Offenstellung befindendem Steuerventil (72) zunächst von der Hochdruckseite (H) auf die Niederdruckseite (N) strömt und dann durch wenigstens eine auf der Niederdruckseite (N) angeordnete Rücklaufleitung (52, 58, 86) hindurchströmt, in welcher der Drucksensor (106) angeordnet ist, mittels welchem als der Druck ein in der Rücklaufleitung (52, 58, 86) herrschender Druck des Kraftstoffes erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (52, 58, 86) wenigstens einen ersten Längenbereich (120) mit einem entlang dessen in Strömungsrichtung des Kraftstoffes verlaufender erster Länge konstanten ersten Innendurchmesser aufweist, wobei sich der Drucksensor (106) in Strömungsrichtung des Kraftstoffes, insbesondere unmittelbar, an den ersten Längenbereich (120) anschließt, und wobei die erste Länge des ersten Längenbereiches (120) mindestens oder genau das Zehnfache des ersten Innendurchmessers beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Längenbereich (120) über die gesamte erste Länge geradlinig erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (523, 58, 86) wenigstens einen zweiten Längenbereich (124) mit einem entlang dessen in Strömungsrichtung des Kraftstoffes verlaufender zweiter Länge konstanten zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei sich der zweite Längenbereich (124) in Strömungsrichtung des Kraftstoffes, insbesondere unmittelbar, an den Drucksensor (106) anschließt, und wobei die zweite Länge des zweiten Längenbereiches (124) mindestens oder genau das Zehnfache des zweiten Innendurchmesser beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8 in dessen Rückbezug auf Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Länge der zweiten Länge und/oder der ersten Innendurchmesser dem zweiten Innendurchmesser entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Längenbereich (124) über die gesamte zweite Länge geradlinig erstreckt.
Einspritzanlage (10) für eine wenigstens einen Brennraum (14) aufweisende Verbrennungskraftmaschine (12), mit wenigstens einem .Injektor (16), mittels welchem ein Kraftstoff in den Brennraum (14) einbringbar ist, wobei der Injektor (16) ein Steuerventil (72) aufweist, welches zwischen einer eine Hochdruckseite (H) des Injektors (16) von einer Niederdruckseite (N) des Injektors (16) fluidisch trennenden Schließstel-Jung und wenigstens einer die Hochdruckseite (H) mit der Niederdruckseite (N) fluidisch verbindenden Offenstellung bewegbar ist, gekennzeichnet durch: - wenigstens einen Drucksensor (106), mittels welchem wenigstens ein auf der Niederdruckseite (N) herrschender Druck des Kraftstoffes erfassbar ist; und - eine elektronische Recheneinrichtung (34), welche dazu ausgebildet ist, anhand des mittels des Drucksensors (106) erfassten Drucks einen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine (12) zu ermitteln.