DE102019003422A1 - Method for determining fuel temperatures in an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen (T1 bis T6) an einem Verbrennungsmotor (1).Erfindungsgemäß werden die Kraftstofftemperaturen (T1 bis T6) zylinderindividuell berechnet, indem mittels eines Temperatursensors eine Zuführtemperatur (TZ) eines dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Kraftstoffs (8) gemessen wird und mittels einer physikalischen Modellierung von Wärmeübertragungsmechanismen am Verbrennungsmotor (1) eine durch diese Wärmeübertragungsmechanismen verursachte Erwärmung des dem Verbrennungsmotor (1) mit der gemessenen Zuführtemperatur (TZ) zugeführten Kraftstoffs (8) für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors (1) berechnet wird.The invention relates to a method for determining fuel temperatures (T1 to T6) on an internal combustion engine (1). According to the invention, the fuel temperatures (T1 to T6) are calculated individually for each cylinder by using a temperature sensor to determine a supply temperature (TZ) of a fuel supplied to the internal combustion engine (1) (8) is measured and by means of a physical modeling of heat transfer mechanisms on the internal combustion engine (1), a heating of the fuel (8) supplied to the internal combustion engine (1) at the measured supply temperature (TZ) is calculated for each cylinder of the internal combustion engine (1) becomes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen an einem Verbrennungsmotor.The invention relates to a method for determining fuel temperatures in an internal combustion engine.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2010 017 367 A1 beschrieben, eine Kraftstofftemperaturerfassungsvorrichtung bekannt. Die Kraftstofftemperaturerfassungsvorrichtung umfasst Kraftstofftemperatursensoren der jeweiligen Zylinder zum Erfassen der Kraftstofftemperatur. Jeder Kraftstofftemperatursensor ist näher an einer Einspritzöffnung angeordnet als zu einem Druckspeicher in einer Kraftstoffleitung, die sich von dem Kraftstoffspeicher zur Einspritzöffnung erstreckt. Die Vorrichtung umfasst einen Mittelwertberechnungsabschnitt zum Berechnen eines Mittelwerts der Kraftstofftemperaturerfassungswerte, welche von den Kraftstofftemperatursensoren der jeweiligen Zylinder erfasst wurden. Die Vorrichtung umfasst einen Abweichungsberechnungsabschnitt zum Berechnen von Abweichungen zwischen dem Mittelwert und den Kraftstofftemperaturerfassungswerten der jeweiligen Kraftstofftemperatursensoren. Die Vorrichtung umfasst einen Korrekturabschnitt zum Korrigieren der Kraftstofftemperaturerfassungswerte von jedem der Kraftstofftemperatursensoren, um die Abweichung für jeden Kraftstofftemperatursensor an Null anzunähern.From the prior art, as in the DE 10 2010 017 367 A1 described, a fuel temperature sensing device is known. The fuel temperature detecting device includes fuel temperature sensors of the respective cylinders for detecting the fuel temperature. Each fuel temperature sensor is arranged closer to an injection opening than to a pressure accumulator in a fuel line which extends from the fuel accumulator to the injection opening. The device includes an average value calculating section for calculating an average value of the fuel temperature detection values detected by the fuel temperature sensors of the respective cylinders. The device includes a deviation calculating section for calculating deviations between the mean value and the fuel temperature detection values of the respective fuel temperature sensors. The apparatus includes a correcting section for correcting the fuel temperature detection values from each of the fuel temperature sensors so as to make the deviation approach zero for each fuel temperature sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen an einem Verbrennungsmotor anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for determining fuel temperatures in an internal combustion engine which is improved over the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen an einem Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a method for determining fuel temperatures in an internal combustion engine with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

In einem Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen an einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines Fahrzeugs, werden die Kraftstofftemperaturen erfindungsgemäß zylinderindividuell berechnet, indem mittels eines Temperatursensors eine Zuführtemperatur eines dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffs gemessen wird und mittels einer physikalischen Modellierung von Wärmeübertragungsmechanismen am Verbrennungsmotor eine durch diese Wärmeübertragungsmechanismen verursachte Erwärmung des dem Verbrennungsmotor mit der gemessenen Zuführtemperatur zugeführten Kraftstoffs für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors berechnet wird. Dabei wird die Zuführtemperatur des Kraftstoffs insbesondere direkt nach einem Eingang einer Längsbohrung in einem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors gemessen, welche, insbesondere bei dem als Reihenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor, eine Kraftstoffzuführleitung zu den einzelnen Zylindern bildet, insbesondere zu Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnungen der jeweiligen Zylinder. Als Kraftstofftemperatur für den jeweiligen Zylinder wird dabei insbesondere eine Eingangstemperatur des Kraftstoffs an einer als Steckpumpe ausgebildeten Einspritzpumpe der Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnung des jeweiligen Zylinders berechnet.In a method for determining fuel temperatures on an internal combustion engine, in particular a vehicle, the fuel temperatures are calculated individually for each cylinder according to the invention by measuring a feed temperature of a fuel supplied to the internal combustion engine by means of a temperature sensor and by means of a physical modeling of heat transfer mechanisms on the internal combustion engine, heating caused by these heat transfer mechanisms of the fuel supplied to the internal combustion engine with the measured supply temperature is calculated for each cylinder of the internal combustion engine. The feed temperature of the fuel is measured directly after an inlet of a longitudinal bore in a crankcase of the internal combustion engine, which, especially in the internal combustion engine designed as an in-line engine, forms a fuel supply line to the individual cylinders, in particular to the pump-line-nozzle-injection arrangements of the respective cylinders . In particular, an inlet temperature of the fuel at an injection pump, designed as a plug-in pump, of the pump-line-nozzle-injection arrangement of the respective cylinder is calculated as the fuel temperature for the respective cylinder.

Derartige Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnungen werden auch als Steckpumpen-Einspritzsysteme bezeichnet. Bei Verbrennungsmotoren mit derartigen Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnungen erfolgt die Zuführung des Kraftstoffs zu den Steckpumpen, d. h. zu den Einspritzpumpen dieser Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnungen, über die Längsbohrung im Kurbelgehäuse. Die Kraftstofftemperatur wird direkt nach Eintritt ins Kurbelgehäuse gemessen, der Kraftstoff heizt sich jedoch auf dem Weg zu den Steckpumpen stark auf, beispielsweise da Hohlräume für Motorkühlflüssigkeit und Motoröl ebenfalls durch das Kurbelgehäuse verlaufen, wodurch eine Wärmeübertragung von Motorkühlflüssigkeit und Motoröl auf den Kraftstoff erfolgt. Daher entspricht die bisher für eine Kraftstoffdichtekompensation angenommene Zuführtemperatur des Temperatursensors nicht der tatsächlich herrschenden Eingangstemperatur des Kraftstoffs an einem Kraftstoffeintritt der jeweiligen Steckpumpe.Such pump-line-nozzle-injection arrangements are also referred to as plug-in pump injection systems. In internal combustion engines with pump-line-nozzle-injection arrangements of this type, the fuel is supplied to the plug-in pumps; H. to the injection pumps of these pump-line-nozzle-injection arrangements, via the longitudinal bore in the crankcase. The fuel temperature is measured directly after entering the crankcase, but the fuel heats up considerably on the way to the plug-in pumps, for example because cavities for engine coolant and engine oil also run through the crankcase, which means that heat is transferred from engine coolant and engine oil to the fuel. Therefore, the feed temperature of the temperature sensor previously assumed for fuel density compensation does not correspond to the actually prevailing inlet temperature of the fuel at a fuel inlet of the respective plug-in pump.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung wird die Erwärmung des Kraftstoffs über mehrere Wärmeübertragungsmechanismen berechnet und dadurch ein deutlich präziserer Wert der jeweiligen tatsächlichen Kraftstofftemperatur ermittelt. Dies erfolgt, wie bereits beschrieben, durch die physikalische Modellierung unterschiedlicher Wärmeübertragungsmechanismen, insbesondere in Echtzeit, und die zylinderindividuelle Berechnung der Kraftstofftemperatur.By means of the solution according to the invention, the heating of the fuel is calculated via a plurality of heat transfer mechanisms and a significantly more precise value of the respective actual fuel temperature is thereby determined. As already described, this takes place through the physical modeling of different heat transfer mechanisms, especially in real time, and the individual cylinder calculation of the fuel temperature.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine sehr genaue Kraftstofftemperaturberechnung über einen gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors durch die Darstellung realer physikalischer Modelle anstatt einer phänomenologischen Kompensation der Effekte, und zudem eine einfache Applikation durch Automatisierbarkeit. Korrekte Kraftstofftemperaturen sind insbesondere wichtig für eine korrekte Kraftstoffdichteberechnung, um exakte Einspritzmengen bereitzustellen.The method according to the invention thus enables a very precise fuel temperature calculation over an entire operating range of the internal combustion engine through the representation of real physical models instead of a phenomenological compensation of the effects, and also a simple application through automation. Correct fuel temperatures are particularly important for a correct fuel density calculation in order to provide exact injection quantities.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere als ein Echtzeit-Softwaremodell umgesetzt, welches bei der Kraftstofftemperatur die im Kurbelgehäuse stattfindende Wärmeübertragung kompensiert. Das Verfahren, insbesondere mittels des Softwaremodells, kann beispielsweise auf einem Motorsteuergerät oder auf einem anderen Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführt werden. Wie bereits beschrieben, können verschiedene Wärmeübertragungsmechanismen berücksichtigt werden, beispielsweise die Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit auf den Kraftstoff, vom Motoröl auf den Kraftstoff, vom Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe auf den Kraftstoff und/oder die thermische Masse des Pumpenkörpers, und es können individuelle Kraftstofftemperaturen für jede einzelne Steckpumpe berechnet werden.The method according to the invention is implemented in particular as a real-time software model which compensates for the heat transfer taking place in the crankcase at the fuel temperature. The method, in particular by means of the software model, can, for example, be performed on an engine control unit or on another The vehicle's control unit. As already described, various heat transfer mechanisms can be taken into account, for example the heat transfer from the engine coolant to the fuel, from the engine oil to the fuel, from the pump body of the respective plug-in pump to the fuel and / or the thermal mass of the pump body, and individual fuel temperatures can be used for each single unit pump can be calculated.

Für die Wärmeübertragungsmechanismen werden somit insbesondere das den Verbrennungsmotor, insbesondere das Kurbelgehäuse, durchströmende Motoröl und/oder die den Verbrennungsmotor, insbesondere das Kurbelgehäuse, durchströmende Motorkühlflüssigkeit berücksichtigt.For the heat transfer mechanisms, the engine oil flowing through the internal combustion engine, in particular the crankcase, and / or the engine coolant flowing through the internal combustion engine, in particular the crankcase, are thus taken into account.

Die im Verfahren berücksichtigten Wärmeübertragungsmechanismen sind insbesondere

  • - die Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit auf den Kraftstoff in der Kraftstoffzuführleitung,
  • - die Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit in einen Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe, hierbei wird insbesondere auch eine thermische Masse der jeweiligen Steckpumpe, insbesondere des jeweiligen Pumpenkörpers, berücksichtigt,
  • - die Wärmeübertragung vom Motoröl in den Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe, hierbei wird insbesondere auch die thermische Masse der jeweiligen Steckpumpe, insbesondere des jeweiligen Pumpenkörpers, berücksichtigt,
  • - die Wärmeübertragung vom Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe in den Kraftstoff, und/oder
  • - eine Wärmeabgabe durch eine Kompression des Kraftstoffs in der jeweiligen Steckpumpe.
The heat transfer mechanisms considered in the process are in particular
  • - the heat transfer from the engine coolant to the fuel in the fuel supply line,
  • - the heat transfer from the engine coolant into a pump body of the respective plug-in pump, in particular a thermal mass of the respective plug-in pump, in particular the respective pump body, is taken into account,
  • - the heat transfer from the engine oil into the pump body of the respective plug-in pump, in particular the thermal mass of the respective plug-in pump, in particular the respective pump body, is taken into account,
  • - The heat transfer from the pump body of the respective plug-in pump into the fuel, and / or
  • - A heat release through compression of the fuel in the respective plug-in pump.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch ein Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors,
  • 2 schematisch eine Einspritzpumpenanordnung des Kraftstoffsystems, und
  • 3 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Kurbelgehäuses des Verbrennungsmotors im Bereich einer als Steckpumpe ausgebildeten Einspritzpumpe.
Show:
  • 1 schematically a fuel system of an internal combustion engine,
  • 2 schematically an injection pump arrangement of the fuel system, and
  • 3 schematically a cross-sectional representation of a crankcase of the internal combustion engine in the area of an injection pump designed as a plug-in pump.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

Anhand der 1 bis 3 wird im Folgenden ein Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 an einem Verbrennungsmotor 1, insbesondere in einem Fahrzeug, beschrieben. Dazu zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems des Verbrennungsmotors 1, 2 zeigt schematisch eine Einspritzpumpenanordnung dieses Kraftstoffsystems und 3 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines Kurbelgehäuses 6 des Verbrennungsmotors 1 im Bereich einer als Steckpumpe P1 bis P6, hier der ersten Steckpumpe P1, ausgebildeten Einspritzpumpe dieser Einspritzpumpenanordnung.Based on 1 to 3 The following is a method for determining fuel temperatures T1 to T6 on an internal combustion engine 1 , in particular in a vehicle described. To do this shows 1 a schematic representation of a fuel system of the internal combustion engine 1 , 2 shows schematically an injection pump arrangement of this fuel system and 3 shows a schematic cross-sectional representation of a crankcase 6th of the internal combustion engine 1 in the area of a unit pump P1 to P6 , here the first unit pump P1 , trained injection pump this injection pump assembly.

Der insbesondere als ein Reihenmotor ausgebildete Verbrennungsmotor 1 weist im dargestellten Beispiel sechs Zylinder auf. Des Weiteren weist der Verbrennungsmotor 1 als Steckpumpen P1 bis P6 ausgebildete Einspritzpumpen auf, welche ein Bestandteil jeweils einer Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnung E1 bis E6 mit einer solchen als Steckpumpe P1 bis P6 ausgebildeten Einspritzpumpe und einer Einspritzdüse D1 bis D6 sind, wobei die als Steckpumpe P1 bis P6 ausgebildete Einspritzpumpe über eine Kraftstoffleitung L1 bis L6 mit der Einspritzdüse D1 bis D6 verbunden ist. Jedem Zylinder des Verbrennungsmotors 1 ist eine solche Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnung E1 bis E6 zugeordnet.The internal combustion engine designed in particular as an in-line engine 1 has six cylinders in the example shown. Furthermore, the internal combustion engine 1 as plug-in pumps P1 to P6 trained injection pumps, which are part of a pump-line-nozzle-injection arrangement E1 to E6 with such a plug-in pump P1 to P6 trained injection pump and an injection nozzle D1 to D6 are, the as a unit pump P1 to P6 trained injection pump via a fuel line L1 to L6 with the injector D1 to D6 connected is. Every cylinder of the internal combustion engine 1 is such a pump-line-nozzle-injection arrangement E1 to E6 assigned.

Das in 1 schematisch dargestellte Kraftstoffsystem umfasst des Weiteren einen Kraftstofftank 7 mit einem Kraftstoff 8 für den Verbrennungsmotor 1, ein insbesondere als Motorsteuergerät 9 ausgebildetes Steuergerät, eine insbesondere als Zahnradpumpe ausgebildete Kraftstoffpumpe 10, einen Kraftstofffilter 11, eine Kraftstofffilterentlüftungsleitung 12, eine Steckpumpenversorgungsentlüftungsleitung 13 und ein Druckkontrollventil 14.This in 1 The fuel system shown schematically also comprises a fuel tank 7th with a fuel 8th for the internal combustion engine 1 , one in particular as an engine control unit 9 designed control unit, a fuel pump designed in particular as a gear pump 10 , a fuel filter 11 , a fuel filter vent line 12 , a plug-in pump supply vent line 13 and a pressure control valve 14th .

Der Kraftstoff 8 wird den Steckpumpen P1 bis P6, insbesondere einem Kraftstoffkompressionsraum 16 der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6, über eine gemeinsame Kraftstoffzuführleitung 15 zugeführt, d. h. er wird mittels der Kraftstoffpumpe 10 aus dem Kraftstofftank 7 angesaugt und durch den Kraftstofffilter 11 und die gemeinsame Kraftstoffzuführleitung 15 zu den Steckpumpen P1 bis P6 gefördert. Diese gemeinsame Kraftstoffzuführleitung 15 verläuft, insbesondere bei dem als Reihenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor 1, in Längsrichtung durch das Kurbelgehäuse 6 hindurch, d. h. sie wird im Kurbelgehäuse 6 durch eine in diesem Kurbelgehäuse 6 ausgebildete Längsbohrung gebildet, wie in 3 schematisch dargestellt. An einem Eingang, insbesondere direkt nach diesem Eingang, dieser Längsbohrung im Kurbelgehäuse 6 ist ein Temperatursensor zur Ermittlung einer Zuführtemperatur TZ des dem Verbrennungsmotor 1 und somit den Steckpumpen P1 bis P6 zugeführten Kraftstoffs 8 angeordnet. Eine Position PT dieses Temperatursensors ist in 1 mittels eines Pfeils dargestellt.The fuel 8th becomes the plug-in pumps P1 to P6 , in particular a fuel compression space 16 the respective unit pump P1 to P6 , via a common fuel supply line 15th supplied, ie it is supplied by means of the fuel pump 10 from the fuel tank 7th sucked in and through the fuel filter 11 and the common fuel supply pipe 15th to the unit pumps P1 to P6 promoted. This common fuel supply line 15th runs, especially in the internal combustion engine designed as an in-line engine 1 , lengthways through the crankcase 6th through it, ie it is in the crankcase 6th through one in that crankcase 6th formed longitudinal bore, as in 3 shown schematically. At an input, in particular directly after this input, this longitudinal bore in the crankcase 6th is a temperature sensor for determining a feed temperature TZ of the internal combustion engine 1 and thus the plug-in pumps P1 to P6 supplied fuel 8th arranged. A position PT this temperature sensor is in 1 represented by an arrow.

Diese mittels des Temperatursensors ermittelte Zuführtemperatur TZ wird bisher für eine Kraftstoffdichtekompensation verwendet. Das Problem dabei ist, dass bei derartigen Verbrennungsmotoren 1 mit Steckpumpen-Einspritzsystemen, d. h. mit den Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnungen E1 bis E6, die Zuführung des Kraftstoffs 8 zu den Steckpumpen P1 bis P6 auf die oben beschriebene Weise über die Längsbohrung im Kurbelgehäuse 6 erfolgt und die Zuführtemperatur TZ des Kraftstoffs 8 an einer nicht idealen Position PT direkt nach dem Eintritt in das Kurbelgehäuse 6 gemessen wird. Der Kraftstoff 8 heizt sich somit nach dem Temperatursensor während des Durchflusses durch das Kurbelgehäuse 6 auf dem Weg zu den Steckpumpen P1 bis P6 noch stark auf, beispielsweise da mindestens ein Hohlraum 17 für eine Motorkühlflüssigkeit und mindestens ein Hohlraum 18 für ein Motoröl ebenfalls durch das Kurbelgehäuse 6 verlaufen, wie in 3 gezeigt, wodurch eine Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit und vom Motoröl, welche durch den jeweiligen Hohlraum 17, 18 strömen, auf den Kraftstoff 8 erfolgt.This feed temperature determined by means of the temperature sensor TZ has hitherto been used for fuel density compensation. The problem with this is that with such internal combustion engines 1 with plug-in pump injection systems, ie with the pump-line-nozzle-injection arrangements E1 to E6 , the supply of fuel 8th to the unit pumps P1 to P6 in the manner described above via the longitudinal bore in the crankcase 6th takes place and the feed temperature TZ of fuel 8th in a less than ideal position PT directly after entering the crankcase 6th is measured. The fuel 8th thus heats up according to the temperature sensor during the flow through the crankcase 6th on the way to the unit pumps P1 to P6 still strong, for example there is at least one cavity 17th for an engine coolant and at least one cavity 18th for an engine oil also through the crankcase 6th run as in 3 shown, whereby a heat transfer from the engine coolant and from the engine oil passing through the respective cavity 17th , 18th pour on the fuel 8th he follows.

Daher entspricht die bisher für die Kraftstoffdichtekompensation verwendete Zuführtemperatur TZ des Kraftstoffs 8, welche mittels des Temperatursensors gemessen wurde, nicht der tatsächlich vorliegenden Kraftstofftemperatur T1 bis T6 am jeweiligen Zylinder, insbesondere nicht einer Eingangstemperatur des Kraftstoffs 8 an einem Kraftstoffeintritt der Steckpumpe P1 bis P6 der jeweiligen Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnung E1 bis E6, denn vom Temperatursensor ausgehend erwärmt sich der Kraftstoff 8 zunehmend auf dem Weg zu den einzelnen Steckpumpen P1 bis P6, wie durch Erwärmungspfeile EP in 1 schematisch angedeutet, so dass, ausgehend vom Temperatursensor, an der ersten Steckpumpe P1 die geringste Kraftstofftemperatur T1 und an der letzten Steckpumpe P6, hier an der sechsten Steckpumpe P6, die höchste Kraftstofftemperatur T6 vorliegt. Kalibrierungstabellen für das Einspritzsystem sind jedoch nur gültig für vorgegebene Randbedingungen, insbesondere bezüglich einer Motoröltemperatur und einer Motorkühlflüssigkeitstemperatur, zu denen die Kalibrierung durchgeführt wurde.Therefore, the feed temperature previously used for fuel density compensation corresponds TZ of fuel 8th , which was measured by the temperature sensor, not the actual fuel temperature T1 to T6 on the respective cylinder, in particular not an inlet temperature of the fuel 8th at a fuel inlet of the unit pump P1 to P6 the respective pump-line-nozzle-injection arrangement E1 to E6 , because the fuel heats up based on the temperature sensor 8th increasingly on the way to the individual unit pumps P1 to P6 as by warming arrows EP in 1 indicated schematically, so that, starting from the temperature sensor, on the first plug-in pump P1 the lowest fuel temperature T1 and on the last unit pump P6 , here on the sixth unit pump P6 , the highest fuel temperature T6 present. However, calibration tables for the injection system are only valid for specified boundary conditions, in particular with regard to an engine oil temperature and an engine coolant temperature for which the calibration was carried out.

Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Kompensationstabellen auf Basis von Motordrehzahl und Einspritzmenge oder Drehmoment oder auf Basis von Motoröl- oder Motorkühlflüssigkeitstemperatur und Einspritzmenge bekannt, die eine Kraftstoffmenge mit einem gewissen Faktor multiplizieren. Diese funktionieren üblicherweise auf Basis der phänomenologischen Kompensation, d. h. der Effekt wird wegappliziert über Faktoren oder Offset-Werte. Hierbei können jedoch keine Effekte auf einzelne Zylinder berücksichtigt werden. Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, jedem Zylinder einen eigenen Temperatursensor zuzuordnen. Dies bedeutet jedoch einen hohen zusätzlichen Aufwand und Bauraumbedarf und ist beispielsweise bei dem hier beschriebenen Verlauf der Kraftstoffzuführleitung 15 durch das Kurbelgehäuse 6 hindurch nicht oder nur mit einem sehr hohen Aufwand umsetzbar.For example, compensation tables based on engine speed and injection quantity or torque or on the basis of engine oil or engine coolant temperature and injection quantity are known from the prior art, which multiply a fuel quantity by a certain factor. These usually work on the basis of phenomenological compensation, ie the effect is applied away via factors or offset values. However, no effects on individual cylinders can be taken into account here. It is also known from the prior art to assign a separate temperature sensor to each cylinder. However, this means a great deal of additional effort and space requirement and is, for example, in the course of the fuel supply line described here 15th through the crankcase 6th cannot be implemented through this or only with a great deal of effort.

Daher sieht das hier beschriebene Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 am Verbrennungsmotor 1 vor, dass die Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 zylinderindividuell berechnet werden, indem mittels des Temperatursensors die Zuführtemperatur TZ des dem Verbrennungsmotor 1 zugeführten Kraftstoffs 8 gemessen wird und mittels einer physikalischen Modellierung von Wärmeübertragungsmechanismen am Verbrennungsmotor 1 eine durch diese Wärmeübertragungsmechanismen verursachte Erwärmung des dem Verbrennungsmotor 1 mit der gemessenen Zuführtemperatur TZ zugeführten Kraftstoffs 8 für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors 1 berechnet wird. Als Kraftstofftemperatur T1 bis T6 für den jeweiligen Zylinder wird dabei die Eingangstemperatur des Kraftstoffs 8 an der als Steckpumpe P1 bis P6 ausgebildeten Einspritzpumpe der Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnung E1 bis E6 des jeweiligen Zylinders berechnet.Therefore, the method described here for determining fuel temperatures provides T1 to T6 on the combustion engine 1 before that fuel temperatures T1 to T6 can be calculated individually for each cylinder by using the temperature sensor to determine the feed temperature TZ of the internal combustion engine 1 supplied fuel 8th is measured and by means of a physical modeling of heat transfer mechanisms in the internal combustion engine 1 a heating of the internal combustion engine caused by these heat transfer mechanisms 1 with the measured feed temperature TZ supplied fuel 8th for each cylinder of the internal combustion engine 1 is calculated. As a fuel temperature T1 to T6 the inlet temperature of the fuel is used for the respective cylinder 8th on the as a unit pump P1 to P6 trained injection pump of the pump-line-nozzle-injection arrangement E1 to E6 of the respective cylinder.

Das Verfahren führt somit eine physikalische Modellierung unterschiedlicher Wärmeübertragungsmechanismen, insbesondere in Echtzeit, und eine zylinderindividuelle Berechnung der Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 durch. Durch die Berechnung der Erwärmung des Kraftstoffs 8 über mehrere Wärmeübertragungsmechanismen wird ein deutlich präziserer Wert der tatsächlichen Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 erreicht.The method thus performs a physical modeling of different heat transfer mechanisms, in particular in real time, and a cylinder-specific calculation of the fuel temperatures T1 to T6 by. By calculating the heating of the fuel 8th A significantly more precise value of the actual fuel temperatures is obtained via several heat transfer mechanisms T1 to T6 reached.

Das Verfahren ermöglicht somit eine sehr genaue Kraftstofftemperaturberechnung über einen gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 1 durch die Darstellung realer physikalischer Modelle anstatt einer phänomenologischen Kompensation der Effekte, und zudem eine einfache Applikation durch Automatisierbarkeit. Korrekte Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 sind insbesondere wichtig für die korrekte Kraftstoffdichteberechnung, um exakte Einspritzmengen bereitzustellen.The method thus enables a very precise fuel temperature calculation over an entire operating range of the internal combustion engine 1 through the representation of real physical models instead of a phenomenological compensation of the effects, and also a simple application through automation. Correct fuel temperatures T1 to T6 are especially important for the correct fuel density calculation in order to provide exact injection quantities.

Das Verfahren wird insbesondere als ein Echtzeit-Softwaremodell umgesetzt, welches bei der Kraftstofftemperatur T1 bis T6 die im Kurbelgehäuse 6 stattfindende Wärmeübertragung kompensiert. Das Verfahren, insbesondere mittels des Softwaremodells, kann beispielsweise auf dem Motorsteuergerät 9 oder auf einem anderen Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführt werden. Wie bereits beschrieben, können verschiedene Wärmeübertragungsmechanismen berücksichtigt werden, beispielsweise eine Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit auf den Kraftstoff 8, vom Motoröl auf den Kraftstoff 8, von einem Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6 auf den Kraftstoff 8 und/oder eine thermische Masse des Pumpenkörpers, und es können individuelle Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 für jede einzelne Steckpumpe P1 bis P6 berechnet werden.The method is implemented in particular as a real-time software model, which is based on the fuel temperature T1 to T6 those in the crankcase 6th any heat transfer taking place compensates. The method, in particular by means of the software model, can be performed on the engine control unit, for example 9 or on another control unit of the vehicle. As already described, different Heat transfer mechanisms are taken into account, for example heat transfer from the engine coolant to the fuel 8th , from engine oil to fuel 8th , from a pump body of the respective plug-in pump P1 to P6 on the fuel 8th and / or a thermal mass of the pump body, and there can be individual fuel temperatures T1 to T6 for every single unit pump P1 to P6 be calculated.

Das Verfahren bietet beispielsweise auch die Möglichkeit, mögliche Randbedingungen zu berücksichtigen, zum Beispiel eine Erwärmung der Motorkühlflüssigkeit nach einem Kaltstart und/oder eine schnelle Änderung des Lastpunkts und/oder andere Randbedingungen.The method also offers the possibility, for example, of taking possible boundary conditions into account, for example warming of the engine coolant after a cold start and / or a rapid change in the load point and / or other boundary conditions.

Beispielsweise ist ein Freigabeschalter für das Verfahren vorgesehen. Wenn das Verfahren deaktiviert ist, werden automatisch alle zughörigen Korrektureingaben deaktiviert.For example, a release switch is provided for the method. If the procedure is deactivated, all associated correction entries are automatically deactivated.

Es kann beispielsweise eine automatische Auswahl der Zylinderanzahl vorgesehen sein, beispielsweise eine Auswahl zwischen vier Zylindern und sechs Zylindern, zum Beispiel durch eine automatische Abfrage eines Zylinderanzahlwertes, beispielsweise aus einem Steuergerät des Fahrzeugs, zum Beispiel aus dem Motorsteuergerät 9, so dass das Verfahren vorteilhafterweise automatisch an eine jeweils vorliegende Zylinderzahl und somit an den jeweils vorliegenden Verbrennungsmotor 1 angepasst werden kann.For example, an automatic selection of the number of cylinders can be provided, for example a selection between four cylinders and six cylinders, for example by automatically querying a cylinder number value, for example from a control unit of the vehicle, for example from the engine control unit 9 , so that the method advantageously automatically to a respective number of cylinders and thus to the respective internal combustion engine 1 can be customized.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Freigabeschalter für eine globale Korrektur eines Sensorsignals des Temperatursensors bereitgestellt wird, wobei ein Durchschnitt der berechneten einzelnen Kraftstofftemperaturen T1 bis T6 verwendet wird.It can be provided, for example, that a release switch is provided for a global correction of a sensor signal of the temperature sensor, with an average of the calculated individual fuel temperatures T1 to T6 is used.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Freigabeschalter für die individuelle Kraftstofftemperaturkorrektur bereitgestellt wird. Die pumpenindividuelle Korrektur wird vorteilhafterweise nur angewendet, wenn die globale Korrektur des Sensorsignals des Temperatursensors aktiviert ist, denn es ist nicht sinnvoll, sich auf einzelne modellbasierte Temperaturen zu verlassen und sich gleichzeitig nicht auf gemittelte Werte zu verlassen, die von demselben Modell berechnet werden.It can be provided, for example, that a release switch is provided for the individual fuel temperature correction. The pump-specific correction is advantageously only used when the global correction of the sensor signal of the temperature sensor is activated, because it does not make sense to rely on individual model-based temperatures and at the same time not to rely on averaged values that are calculated by the same model.

Alle Parameter des Verfahrens, beispielsweise die Kalibrierung, Messung und andere Parameter, enthalten vorteilhafterweise eine entsprechende Kennzeichnung, beispielsweise einen Code für die modellbasierte Kraftstofftemperatur T1 bis T6, zur einfachen Kalibrierung.All parameters of the method, for example the calibration, measurement and other parameters, advantageously contain a corresponding identifier, for example a code for the model-based fuel temperature T1 to T6 , for easy calibration.

Die Berechnung der zylinderindividuellen, insbesondere steckpumpenindividuellen, Kraftstofftemperatur T1 bis T6 erfolgt beispielsweise, indem die einzelnen Wärmeübertragungen berechnet werden und insbesondere die Energie, insbesondere übertragene Wärmemenge, pro Zeitschritt für jede Wärmeübertragung berechnet wird, ein Messkanal für jedes Resultat bereitgestellt wird, die Kraftstofftemperatur T1 bis T6 für jede Steckpumpe P1 bis P6 berechnet wird, ein Messkanal für jedes Resultat bereitgestellt wird, die durchschnittliche Kraftstofftemperatur für alle Steckpumpen P1 bis P6 berechnet wird und ein Messkanal für die berechnete durchschnittliche Kraftstofftemperatur bereitgestellt wird.The calculation of the cylinder-specific, in particular the plug-in pump-specific, fuel temperature T1 to T6 takes place, for example, in that the individual heat transfers are calculated and in particular the energy, in particular the amount of heat transferred, is calculated per time step for each heat transfer, a measuring channel is provided for each result, the fuel temperature T1 to T6 for every unit pump P1 to P6 is calculated, a measuring channel is provided for each result, the average fuel temperature for all plug-in pumps P1 to P6 is calculated and a measuring channel for the calculated average fuel temperature is provided.

Im Folgenden wird ein theoretischer Hintergrund der Wärmeübertragung an Verbrennungsmotoren 1 bezüglich der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6 beschrieben.The following is a theoretical background of heat transfer in internal combustion engines 1 with regard to the respective unit pump P1 to P6 described.

Die im Verfahren berücksichtigten Wärmeübertragungsmechanismen sind insbesondere:

  • - die Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit auf den Kraftstoff 8 in der Kraftstoffzuführleitung 15,
  • - die Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit in den Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6, hierbei insbesondere auch die thermische Masse der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6, insbesondere des jeweiligen Pumpenkörpers,
  • - die Wärmeübertragung vom Motoröl in den Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6, hierbei insbesondere auch die thermische Masse der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6, insbesondere des jeweiligen Pumpenkörpers,
  • - die Wärmeübertragung vom Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6 in den Kraftstoff 8, und/oder
  • - eine Wärmeabgabe durch eine Kompression des Kraftstoffs 8 in der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6.
The heat transfer mechanisms considered in the process are in particular:
  • - the heat transfer from the engine coolant to the fuel 8th in the fuel supply line 15th ,
  • - The heat transfer from the engine coolant into the pump body of the respective plug-in pump P1 to P6 , in particular also the thermal mass of the respective plug-in pump P1 to P6 , in particular of the respective pump body,
  • - The heat transfer from the engine oil into the pump body of the respective plug-in pump P1 to P6 , in particular also the thermal mass of the respective plug-in pump P1 to P6 , in particular of the respective pump body,
  • - the heat transfer from the pump body of the respective plug-in pump P1 to P6 in the fuel 8th , and or
  • - a release of heat through compression of the fuel 8th in the respective unit pump P1 to P6 .

Als Vereinfachung können beispielsweise die folgenden Annahmen oder zum Beispiel zumindest eine oder mehrere der folgenden Annahmen getroffen werden:

  • - Die Kühlflüssigkeitstemperatur, insbesondere deren Einfluss auf die Kraftstofftemperatur T1 bis T6, ist für alle Steckpumpen P1 bis P6 identisch. Dies kann angenommen werden, da eine Differenz der Kühlflüssigkeitstemperatur im Bereich der Steckpumpen P1 bis P6 klein ist. Dadurch ist keine Modellierung eines Kühlflüssigkeitsmassestroms erforderlich.
  • - Eine Zylindergehäusetemperatur im Umgebungsbereich des Kühlflüssigkeitskanals, d. h. des Hohlraums 17 für die Motorkühlflüssigkeit im Kurbelgehäuse 6, ist identisch zur Motorkühlflüssigkeitstemperatur. Dadurch ist keine Modellierung der Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit in das Kurbelgehäuse 6 erforderlich.
  • - Die Motoröltemperatur ist im Bereich aller Steckpumpen P1 bis P6 identisch. Dies kann angenommen werden, da eine Differenz der Motoröltemperatur im Bereich der Steckpumpen P1 bis P6 klein ist. Dadurch ist keine Modellierung eines Motorölmassestroms erforderlich.
  • - Eine Kraftstoffmasse in der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6 ist konstant.
  • - Die Wärmeabgabe durch die Kompression des Kraftstoffs 8 in der jeweiligen Steckpumpe P1 bis P6 korreliert mit einem maximalen Verdichtungsdruck.
As a simplification, for example, the following assumptions or for example at least one or more of the following assumptions can be made:
  • - The coolant temperature, especially its influence on the fuel temperature T1 to T6 , is for all unit pumps P1 to P6 identical. This can be assumed because there is a difference in the coolant temperature in the area of the plug-in pumps P1 to P6 is small. As a result, there is no need to model a coolant mass flow.
  • - A cylinder housing temperature in the area surrounding the coolant channel, ie the cavity 17th for the engine coolant in Crankcase 6th , is identical to the engine coolant temperature. As a result, there is no modeling of the heat transfer from the engine coolant to the crankcase 6th required.
  • - The engine oil temperature is in the range of all plug-in pumps P1 to P6 identical. This can be assumed because there is a difference in the engine oil temperature in the area of the plug-in pumps P1 to P6 is small. As a result, there is no need to model an engine oil mass flow.
  • - A fuel mass in the respective unit pump P1 to P6 is constant.
  • - The heat given off by the compression of the fuel 8th in the respective unit pump P1 to P6 correlates with a maximum compression pressure.

Die Berechnung der Wärmeübertragungsmechanismen, insbesondere einer daraus resultierenden übertragenen Wärmemenge, erfolgt individuell für jeden Zylinder, insbesondere für jede Steckpumpe P1 bis P6, und vorteilhafterweise für einen jeweiligen Zeitschritt. Daraus resultierend kann individuell für jeden Zylinder, insbesondere für jede Steckpumpe P1 bis P6, und vorteilhafterweise für den jeweiligen Zeitschritt die Kraftstofftemperatur T1 bis T6 berechnet werden, insbesondere mittels der vom Temperatursensor ermittelten Zuführtemperatur TZ des Kraftstoffs 8 und der ermittelten Wärmemengen der einzelnen Wärmeübertragungsmechanismen.The calculation of the heat transfer mechanisms, in particular a resulting amount of heat transferred, is carried out individually for each cylinder, in particular for each plug-in pump P1 to P6 , and advantageously for a respective time step. This can be done individually for each cylinder, in particular for each unit pump P1 to P6 , and advantageously the fuel temperature for the respective time step T1 to T6 be calculated, in particular by means of the feed temperature determined by the temperature sensor TZ of fuel 8th and the determined heat quantities of the individual heat transfer mechanisms.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
66
KurbelgehäuseCrankcase
77th
KraftstofftankFuel tank
88th
Kraftstofffuel
99
MotorsteuergerätEngine control unit
1010
KraftstoffpumpeFuel pump
1111
KraftstofffilterFuel filter
1212
KraftstofffilterentlüftungsleitungFuel filter vent line
1313th
SteckpumpenversorgungsentlüftungsleitungUnit pump supply vent line
1414th
DruckkontrollventilPressure control valve
1515th
KraftstoffzuführleitungFuel supply line
1616
KraftstoffkompressionsraumFuel compression space
1717th
Hohlraum für MotorkühlflüssigkeitEngine coolant cavity
1818th
Hohlraum für Motoröl Engine oil cavity
D1 bis D6D1 to D6
EinspritzdüseInjector
E1 bis E6E1 to E6
Pumpe-Leitung-Düse-EinspritzanordnungPump-line-nozzle-injection arrangement
EPEP
ErwärmungspfeilWarming arrow
L1 bis L6L1 to L6
KraftstoffleitungFuel line
P1 bis P6P1 to P6
SteckpumpeUnit pump
PTPT
Position des TemperatursensorsPosition of the temperature sensor
TZTZ
ZuführtemperaturFeed temperature
T1 bis T6T1 to T6
KraftstofftemperaturFuel temperature

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102010017367 A1 [0002]DE 102010017367 A1 [0002]

Claims (5)

Verfahren zur Ermittlung von Kraftstofftemperaturen (T1 bis T6) an einem Verbrennungsmotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofftemperaturen (T1 bis T6) zylinderindividuell berechnet werden, indem mittels eines Temperatursensors eine Zuführtemperatur (TZ) eines dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Kraftstoffs (8) gemessen wird und mittels einer physikalischen Modellierung von Wärmeübertragungsmechanismen am Verbrennungsmotor (1) eine durch diese Wärmeübertragungsmechanismen verursachte Erwärmung des dem Verbrennungsmotor (1) mit der gemessenen Zuführtemperatur (TZ) zugeführten Kraftstoffs (8) für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors (1) berechnet wird.Method for determining fuel temperatures (T1 to T6) on an internal combustion engine (1), characterized in that the fuel temperatures (T1 to T6) are calculated individually for each cylinder by using a temperature sensor to determine a supply temperature (TZ) of a fuel (1) supplied to the internal combustion engine (1). 8) is measured and, by means of a physical modeling of heat transfer mechanisms on the internal combustion engine (1), the heating of the fuel (8) supplied to the internal combustion engine (1) at the measured supply temperature (TZ) is calculated for each cylinder of the internal combustion engine (1) . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangstemperatur des Kraftstoffs (8) an einer als Steckpumpe (P1 bis P6) ausgebildeten Einspritzpumpe einer jeweiligen Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnung (E1 bis E6) als Kraftstofftemperatur (T1 bis T6) für den jeweiligen Zylinder berechnet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that an inlet temperature of the fuel (8) at an injection pump designed as a plug-in pump (P1 to P6) of a respective pump-line-nozzle-injection arrangement (E1 to E6) is calculated as the fuel temperature (T1 to T6) for the respective cylinder . Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführtemperatur (TZ) des Kraftstoffs (8) direkt nach einem Eingang einer Längsbohrung in einem Kurbelgehäuse (6) des Verbrennungsmotors (1) gemessen wird, welche eine Kraftstoffzuführleitung (15) für die Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzanordnungen (E1 bis E6) bildet.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the supply temperature (TZ) of the fuel (8) is measured directly after an inlet of a longitudinal bore in a crankcase (6) of the internal combustion engine (1), which is a fuel supply line (15) for the pump-line-nozzle-injection arrangements (E1 to E6). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wärmeübertragungsmechanismen ein den Verbrennungsmotor (1), insbesondere das Kurbelgehäuse (6), durchströmendes Motoröl und/oder eine den Verbrennungsmotor (1), insbesondere das Kurbelgehäuse (6), durchströmende Motorkühlflüssigkeit berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a motor oil flowing through the internal combustion engine (1), in particular the crankcase (6), and / or an engine coolant flowing through the internal combustion engine (1), in particular the crankcase (6), is taken into account for the heat transfer mechanisms will. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeübertragungsmechanismen berücksichtigt werden: - eine Wärmeübertragung von einer Motorkühlflüssigkeit auf einen Kraftstoff (8) in der Kraftstoffzuführleitung (15), - eine Wärmeübertragung von der Motorkühlflüssigkeit in einen Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe (P1 bis P6), - eine Wärmeübertragung von einem Motoröl in den Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe (P1 bis P6), - eine Wärmeübertragung vom Pumpenkörper der jeweiligen Steckpumpe (P1 bis P6) in den Kraftstoff (8), und/oder - eine Wärmeabgabe durch eine Kompression des Kraftstoffs (8) in der jeweiligen Steckpumpe (P1 bis P6).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the following heat transfer mechanisms are taken into account: - a heat transfer from an engine coolant to a fuel (8) in the fuel supply line (15), - a heat transfer from the engine coolant into a pump body of the respective plug-in pump (P1 to P6), - a heat transfer from an engine oil into the pump body of the respective plug-in pump (P1 to P6), - a heat transfer from the pump body of the respective plug-in pump (P1 to P6) into the fuel (8), and / or - heat dissipation through compression of the fuel (8) in the respective unit pump (P1 to P6).
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