DE102021006009A1 - Method for adapting an injector of a burner for heating an exhaust aftertreatment device in an exhaust system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Injektors (20) eines Brenners (18) zum Erwärmen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) in einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren Abgasanlage (10), wobei der Injektor (20) dazu ausgebildet ist, einen Kraftstoff in eine Brennkammer des Brenners (18) einzuspritzen. Verwendet wird eine durch eine Geradengleichung definierte Kennlinie (26), welche unterschiedlichen Ansteuerdauern des Injektors (20) zugehörige Massewerte zuordnet, die jeweilige, mittels des Injektors (20) während der jeweiligen Ansteuerdauern in die Brennkammer einspritzbare Massen des Kraftstoffes charakterisieren. Es wird eine Einspritzung durchgeführt, bei welcher einer der Massewerte und die dem einen Massewert durch die Kennlinie (26) zugeordnete Ansteuerdauer ausgewählt werden. Der Injektor (20) wird bei der Einspritzung mit der ausgewählten Ansteuerdauer angesteuert und spritzt dadurch während der ausgewählten Ansteuerdauer den Kraftstoff in die Brennkammer ein.The invention relates to a method for adapting an injector (20) of a burner (18) for heating an exhaust gas aftertreatment device (14) in an exhaust gas system (10) through which exhaust gas from an internal combustion engine (12) can flow, wherein the injector (20) is designed to to inject fuel into a combustion chamber of the burner (18). A characteristic curve (26) defined by a linear equation is used, which assigns associated mass values to different activation durations of the injector (20), which characterize the respective masses of fuel that can be injected into the combustion chamber by means of the injector (20) during the respective activation durations. An injection is carried out in which one of the mass values and the control duration assigned to one mass value by the characteristic curve (26) are selected. During injection, the injector (20) is activated with the selected activation duration and thereby injects the fuel into the combustion chamber during the selected activation duration.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Injektors eines Brenners zum Erwärmen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to a method for adapting an injector of a burner for heating an exhaust gas aftertreatment device in an exhaust system of an internal combustion engine.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittel welchem ein Injektor eines Brenners, der zum Erwärmen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist, besonders vorteilhaft adaptiert und somit besonders präzise betrieben werden kann.The object of the present invention is to create a method by means of which an injector of a burner, which is provided for heating an exhaust gas aftertreatment device in an exhaust gas system of the internal combustion engine through which exhaust gas from an internal combustion engine can flow, can be particularly advantageously adapted and thus operated particularly precisely.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines auch als Kraftstoffinjektor bezeichneten Injektors eines Brenners zum Erwärmen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, durchströmbaren Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere kann mittels des Brenners das Abgas und über das Abgas die Abgasnachbehandlungseinrichtung erwärmt werden. Der Injektor ist dazu ausgebildet, einen insbesondere flüssigen Kraftstoff in eine Brennkammer des Brenners einzuspritzen. In der Brennkammer wird der in die Brennkammer eingespritzte Kraftstoff, insbesondere mit Luft, vermischt, wodurch ein Gemisch gebildet wird. Das Gemisch wird verbrannt, wodurch die Abgasnachbehandlung erwärmt wird. Insbesondere wird durch Verbrennen des Gemisches ein auch als Brennerabgas bezeichnetes Abgas des Brenners erzeugt, wobei der Brenner sein Brennerabgas bereitstellt. Das Brennerabgas kann die Abgasanlage durchströmen und insbesondere sich mit dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine vermischen, wodurch das Abgas der Verbrennungskraftmaschine und somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung erwärmt werden können.The invention relates to a method for adapting an injector, also referred to as a fuel injector, of a burner for heating an exhaust gas aftertreatment device in an exhaust system of the internal combustion engine through which exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, can flow. In particular, the exhaust gas can be heated by means of the burner and the exhaust gas aftertreatment device can be heated via the exhaust gas. The injector is designed to inject a fuel, in particular a liquid fuel, into a combustion chamber of the burner. The fuel injected into the combustion chamber is mixed, in particular with air, in the combustion chamber, as a result of which a mixture is formed. The mixture is burned, which heats up the exhaust gas aftertreatment. In particular, an exhaust gas of the burner, also referred to as burner exhaust gas, is produced by burning the mixture, with the burner providing its burner exhaust gas. The burner exhaust gas can flow through the exhaust system and in particular mix with the exhaust gas from the internal combustion engine, as a result of which the exhaust gas from the internal combustion engine and thus the exhaust gas aftertreatment device can be heated.
Bei dem Verfahren wird eine lineare und somit als eine Gerade ausgebildete Kennlinie verwendet, die durch eine Geradengleichung definiert ist. Beispielsweise ist die Kennlinie in einer Speichereinrichtung einer elektronischen Recheneinrichtung gespeichert, mittels welcher das Verfahren durchgeführt wird. Die Kennlinie ordnet unterschiedlichen Ansteuerdauern des Injektors zugehörige Massewerte zu. Die Massewerte charakterisieren jeweilige Massen oder Mengen des Kraftstoffes, wobei die Massen oder Mengen des Kraftstoffes mittels des Injektors während der jeweiligen Ansteuerdauer in die Brennkammer einspritzbar sind. Mit anderen Worten ordnet die Kennlinie genau einem der jeweiligen Ansteuerdauer genau einen der Massewerte zu, sodass die Kennlinie sozusagen aussagt, mittels welcher Ansteuerdauer welche Masse oder Menge des Kraftstoffs, mithin welche Kraftstoffmasse oder -menge in die Brennkammer eingespritzt werden kann. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die zu den Ansteuerdauern gehörenden Massewerte Soll-Werte sind, die sich beispielsweise auf einen Soll-Zustand des Injektors beziehen. Insbesondere aufgrund von Herstellungsbeziehungsweise fertigungsbedingten Toleranzen kann es jedoch vorkommen, dass dann, wenn der Injektor mit einer der Ansteuerdauern angesteuert wird, nicht die dieser Ansteuerdauer zugeordneten Masse oder Menge, sondern tatsächlich eine andere Masse oder Menge des Kraftstoffs in die Brennkammer eingespritzt wird. Dies kann beispielsweise daran liegen, dass eine Ist-Geometrie von wenigstens einer oder mehreren, von dem Kraftstoff durchströmbare Durchströmöffnungen des Injektors von einer gewünschten Soll-Größe beziehungsweise Soll-Geometrie tatsächlich abweichen. Das Verfahren ermöglicht es nun, solche Abweichungen zu kompensieren.In the method, a linear and thus straight line characteristic is used, which is defined by a straight line equation. For example, the characteristic curve is stored in a memory device of an electronic computing device, by means of which the method is carried out. The characteristic assigns associated mass values to different activation durations of the injector. The mass values characterize the respective masses or quantities of the fuel, with the masses or quantities of the fuel being able to be injected into the combustion chamber by means of the injector during the respective activation period. In other words, the characteristic curve assigns exactly one of the mass values to one of the respective activation durations, so that the characteristic curve says, so to speak, which mass or quantity of fuel, and therefore which fuel mass or quantity, can be injected into the combustion chamber by means of which activation duration. In this context, it is particularly conceivable that the mass values belonging to the activation durations are setpoint values which, for example, relate to a setpoint state of the injector. In particular due to manufacturing or manufacturing-related tolerances, however, it can happen that when the injector is activated with one of the activation durations, it is not the mass or quantity associated with this activation duration that is injected into the combustion chamber, but actually a different mass or quantity of fuel. This can be due, for example, to the fact that an actual geometry of at least one or more through-flow openings of the injector through which the fuel can flow actually deviate from a desired target size or target geometry. The method now makes it possible to compensate for such deviations.
Hierfür wird bei dem Verfahren und somit insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung wenigstens eine Einspritzung durchgeführt, bei welcher einer der Massewerte und die dem einen Massewert durch die Kennlinie zugeordnete Ansteuerdauer ausgewählt werden. Bei der Einspritzung wird der Injektor mit der ausgewählten Ansteuerdauer angesteuert, wodurch der Injektor während der ausgewählten Ansteuerdauer den Kraftstoff in die Brennkammer einspritzt. Des Weiteren wird bei dem Verfahren wenigstens ein Ist-Erwärmungswert ermittelt, welcher eine aus der Einspritzung resultierende Ist-Erwärmung in der Abgasanlage charakterisiert. Beispielsweise ist die Ist-Erwärmung einen Erwärmung der Abgasnachbehandlungseinrichtung und insbesondere kann die Ist-Erwärmung eine Erwärmung des Abgases sein.For this purpose, at least one injection is carried out in the method and thus in particular by means of the electronic computing device, in which one of the mass values and the activation duration assigned to one mass value by the characteristic curve are selected. During injection, the injector is activated with the selected activation period, as a result of which the injector injects the fuel into the combustion chamber during the selected activation period. Furthermore, at least one actual heating value is determined in the method, which characterizes an actual heating in the exhaust system resulting from the injection. For example, the actual heating is a heating of the exhaust gas aftertreatment device and in particular the actual heating can be a heating of the exhaust gas.
Bei dem Verfahren wird der Ist-Erwärmungswert mit einem Soll-Erwärmungswert verglichen. Der Soll-Erwärmungswert charakterisiert beispielsweise eine Soll-Erwärmung, das heißt eine Erwärmung, die insbesondere aufgrund der ausgewählten Ansteuerdauer zu erwarten war. ist beispielsweise der Injektor nicht oder wenig verschlissen und weicht die Ist-Geometrie nicht oder geringfügig von der Soll-Geometrie ab, so entspricht der Ist-Erwärmungswert dem Soll-Erwärmungswert oder der Ist-Erwärmungswert weicht nur geringfügig von dem Soll-Erwärmungswert ab. Mit anderen Worten entspricht die Ist-Erwärmung der erwarteten Erwärmung oder die Ist-Erwärmung weicht nur geringfügig von der erwarteten Erwärmung ab, sodass durch Ansteuern des Injektors mit der jeweiligen Ansteuerdauer eine der jeweiligen Ansteuerdauer entsprechende, gewünschte Erwärmung bewirkt werden kann. Insbesondere aufgrund von Verschleiß und/oder übermäßigen, insbesondere fertigungsbedingten Toleranzen kann es nun jedoch dazu kommen, dass die ausgewählte Ansteuerdauer nicht zu der erwartenden Erwärmung geführt hat, oder dass die Ist-Erwärmung stärker als die erwartete Erwärmung war, sodass zum Bewirken der erwarteten beziehungsweise gewünschten Erwärmung eine andere, insbesondere längere oder kürzere Ansteuerdauer hätte gewählt werden müssen. Um solche Abweichungen zu kompensieren, ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass ein eine Steigung der Kennlinie charakterisierender Faktor der Geradengleichung in Abhängigkeit von dem Vergleich des Ist-Erwärmungswerts mit dem Soll-Erwärmungswert verändert, das heißt angepasst wird, insbesondere derart, dass aus einer jeweiligen Ansteuerung des Injektors mit der jeweiligen Ansteuerdauer eine jeweilige, erwartete Erwärmung resultiert. In der Folge führt dann, wenn der Injektor mit der jeweiligen Ansteuerdauer angesteuert wird, diese Ansteuerung auch zu der der Ansteuerung entsprechenden, gewünschten Erwärmung, sodass der Injektor auch über eine hohe Laufzeit oder Lebensdauer hinweg präzise betrieben werden kann.In the method, the actual heating value is compared with a target heating value. The setpoint heating value characterizes, for example, a setpoint heating, i.e. a heating which was to be expected in particular due to the selected control duration. For example, if the injector is not worn or slightly worn and the actual geometry does not deviate or differs slightly from the target geometry, the actual heating value corresponds to the target heating value or the actual heating value differs only slightly from the target heating value. In other words, the actual heating corresponds to the expected heating or the actual heating deviates only slightly from the expected heating, so that a desired heating corresponding to the respective control duration can be brought about by controlling the injector with the respective control duration. In particular, due to wear and / or excessive, especially production-related tolerances, it can now happen that the selected control duration has not led to the expected heating, or that the actual heating was greater than the expected heating, so that the expected or desired warming, a different, in particular longer or shorter control duration would have had to be selected. In order to compensate for such deviations, the method provides that a factor of the straight-line equation that characterizes a slope of the characteristic curve changes depending on the comparison of the actual heating value with the target heating value, i.e. is adjusted, in particular in such a way that from a respective activation of the injector with the respective activation duration results in a respective expected heating. As a result, when the injector is activated with the respective activation duration, this activation also leads to the desired heating corresponding to the activation, so that the injector can also be operated precisely over a long running time or service life.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Die Kraftstoffmasse, die über den Kraftstoffinjektor in den Brenner beziehungsweise in die Brennkammer eindosiert wird, kann durch Fertigungstoleranzen und/oder durch Veränderungen über Laufzeit beziehungsweise Lebensdauer streuen. Durch die Adaption kann diese Streuung der eingebrachten Kraftstoffmasse reduziert werden. Hierzu wird die Kennlinie verwendet, die dadurch, dass die Kennlinie einen linearen Kennlinienverlauf aufweist, eine Gerade ist und durch die Geradengleichung definiert ist. Fertigungstoleranzen sowie Veränderungen über der Laufzeit verändern somit lediglich die Steigung der Kennlinie. Ein Abgleich der Kraftstoffmasse kann über ein Signal in der auch als Abgasstrang bezeichneten Abgasanlage erfolgen, insbesondere bei oder in einem Betriebspunkt. Es ist erkennbar, dass bei dem Verfahren die Steigung der Kennlinie angepasst, das heißt verändert wird, wodurch die Adaption erfolgt. Die Erfindung ermöglicht eine Reduktion der Streuung der eindosierten Kraftstoffmasse, insbesondere in einem Neuzustand des Injektors sowie über dessen Laufzeit beziehungsweise Lebensdauer. Somit kann auch über eine hohe Lebensdauer ein stabiler Betrieb des Brenners gewährleistet werden. Emissionsgrenzen werden besser eingehalten. Insbesondere ist unter der Adaption des Injektors eine Adaption der auch als Einspritzmenge bezeichneten, mittels des Injektors während der jeweiligen Ansteuerdauer in die Brennkammer einspritzbaren Masse des Kraftstoffes zu verstehen.The invention is based in particular on the following findings and considerations: The fuel mass that is metered into the burner or into the combustion chamber via the fuel injector can vary due to manufacturing tolerances and/or due to changes over the running time or service life. This scattering of the introduced fuel mass can be reduced by the adaptation. For this purpose, the characteristic curve is used, which is a straight line because the characteristic curve has a linear characteristic curve and is defined by the straight-line equation. Manufacturing tolerances and changes over the running time only change the gradient of the characteristic curve. The fuel mass can be adjusted via a signal in the exhaust system, also referred to as the exhaust system, in particular at or at an operating point. It can be seen that in the method the slope of the characteristic curve is adjusted, ie changed, as a result of which the adaptation takes place. The invention enables a reduction in the scatter of the metered fuel mass, in particular when the injector is new and over its running time or service life. Stable operation of the burner can thus be guaranteed over a long service life. Emission limits are better adhered to. In particular, the adaptation of the injector is to be understood as an adaptation of the mass of fuel that can be injected into the combustion chamber by means of the injector during the respective activation period, also referred to as the injection quantity.
Das Einspritzen des Kraftstoffes in die beispielsweise als Drallkammer ausgebildete Brennkammer des Brenners wird auch als Dosierung oder Kraftstoffdosierung bezeichnet. Bei dem Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um einen Dieselkraftstoff, insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine als ein Dieselmotor ausgebildet ist. Eine gewünschte Dosiermenge des Kraftstoffs wird über die als Gerade ausgebildete Kennlinie und somit über die Geradengleichung definiert, derart, dass durch die Kennlinie den Ansteuerdauern die jeweils zugehörigen Massewerte zugeordnet sind. Somit ist jeweils genau einer der Ansteuerdauern genau einer der Massewerte zugeordnet. Insbesondere ist es denkbar, dass der jeweilige Massewert eine jeweilige Masse oder Menge charakterisiert, die während der jeweiligen Ansteuerdauer mittels des Injektors in die Brennkammer eingespritzt wird beziehungsweise einspritzbar ist. Ferner ist es denkbar, dass der jeweilige Massewert einen insbesondere aus der Ansteuerdauer resultierenden, jeweiligen Massenstrom charakterisiert, wobei der Massenstrom auch als Kraftstoffmassenstrom bezeichnet wird.The injection of the fuel into the combustion chamber of the burner, which is designed as a swirl chamber, for example, is also referred to as metering or fuel metering. The fuel is, for example, a diesel fuel, in particular when the internal combustion engine is designed as a diesel engine. A desired metering quantity of the fuel is defined via the characteristic curve, which is designed as a straight line, and thus via the linear equation, in such a way that the respective associated mass values are assigned to the control durations through the characteristic curve. Thus, in each case exactly one of the activation durations is assigned to exactly one of the mass values. In particular, it is conceivable that the respective mass value characterizes a respective mass or quantity that is injected or can be injected into the combustion chamber by means of the injector during the respective activation period. It is also conceivable that the respective mass value characterizes a respective mass flow resulting in particular from the control duration, the mass flow also being referred to as the fuel mass flow.
Üblicherweise können Streuungen der Dosiermenge, insbesondere in einem Neuzustand oder über eine Laufzeit des Injektors nicht korrigiert werden, was nun jedoch durch die Erfindung möglich ist. Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Adaption der Masse oder Menge des Kraftstoffs, insbesondere des Kraftstoffmassenstroms, insbesondere durch Abgleich mit einem in der Abgasanlage zur Verfügung stehenden Signal. Dieses Signal charakterisiert beispielsweise die Ist-Erwärmung oder anhand des Signals wird die Ist-Erwärmung ermittelt.It is usually not possible to correct scattering of the metered quantity, in particular when the injector is new or over a period of time, but this is now possible with the invention. In particular, the invention enables the mass or quantity of the fuel, in particular the fuel mass flow, to be adapted, in particular by comparison with a signal which is available in the exhaust system. This signal characterizes the actual heating, for example, or the actual heating is determined on the basis of the signal.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ist-Erwärmungswert in Abhängigkeit von einem Restsauerstoffgehalt in dem die Abgasanlage durchströmendem Abgas ermittelt wird, wobei der Restsauerstoffgehalt mittels einer Lambda-Sonde gemessen wird.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the actual heating value is determined as a function of a residual oxygen content in the exhaust gas flowing through the exhaust system, with the residual oxygen content being measured using a lambda probe.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ist-Erwärmungswert in Abhängigkeit von einer in dem die Abgasanlage durchströmendem Abgas enthaltenen Menge von unverbrannten Kohlenwasserstoffen ermittelt wird, wobei die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe mittels eines Sensors gemessen wird.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the actual heating value in is determined as a function of an amount of unburned hydrocarbons contained in the exhaust gas flowing through the exhaust system, the amount of unburned hydrocarbons being measured by a sensor.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ist-Erwärmungswert in Abhängigkeit von wenigstens einer Temperatur des die Abgasanlage durchströmendem Abgases ermittelt wird, wobei die Temperatur mittels eines Temperatursensors gemessen wird.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the actual heating value is determined as a function of at least one temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust system, with the temperature being measured using a temperature sensor.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Darstellung einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Brenner, welcher einen Injektor aufweist; -
2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zur Adaption des Injektors; und -
3 ein weiteres Diagramm zur weiteren Veranschaulichung des Verfahrens.
-
1 a schematic representation of an exhaust system of an internal combustion engine, with a burner which has an injector; -
2 a diagram to illustrate a method for adapting the injector; and -
3 another diagram to further illustrate the procedure.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 erwärmt werden. Insbesondere ordnet die Kennlinie 26 den Ansteuerdauern die Massewerte, insbesondere Massenströme, bei einem Druck des Kraftstoffs von 3,5 bar zu, insbesondere bei einem relativen Kraftstoffdruck von 3,5 bar des Kraftstoffs.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Adaption des Injektors 20 beschrieben.
Die beispielsweise in einer Speichereinrichtung einer elektronischen Recheneinrichtung gespeicherte und als eine Gerade ausgebildete Kennlinie 26 durch eine Geradengleichung definiert, die beispielsweise in der Speichereinrichtung gespeichert ist.The
Bei dem Verfahren wird beispielsweise wenigstens eine Einspritzung durchgeführt, bei welcher einer der Massenströme und die dem einen Massenstrom durch die Kennlinie 26 zugeordnete Ansteuerdauer ausgewählt werden. Bei der Einspritzung wird der Injektor 20 mit der ausgewählten Ansteuerdauer angesteuert, wodurch der Injektor 20 während der ausgewählten Ansteuerdauer den Kraftstoff in die Brennkammer einspritzt. Bei dem Verfahren wird beispielsweise wenigstens ein Ist-Erwärmungswert ermittelt, welcher eine aus der Einspritzung resultierende Ist-Erwärmung in der Abgasanlage 10 charakterisiert. Der Ist-Erwärmungswert wird mit einem Soll-Erwärmungswert verglichen. Insbesondere dann, wenn der Ist-Erwärmungswert von dem Soll-Erwärmungswert abweicht beziehungsweise wenn eine Abweichung des Ist-Erwärmungswerts von dem Soll-Erwärmungswert eine vorgebbare oder vorgegebene Grenze überschreitet, wird ein eine Steigung der Kennlinie 26 charakterisierender Faktor der Geradengleichung in Abhängigkeit von dem Vergleich des Ist-Erwärmungswerts mit dem Soll-Erwärmungswert verändert, das heißt angepasst.In the method, at least one injection is carried out, for example, in which one of the mass flows and the activation duration assigned to one mass flow by
Das Verfahren ermöglicht somit eine Adaption der Masse beziehungsweise Menge, das heißt des jeweiligen, auch als Kraftstoffmassenstrom bezeichneten Massenstroms des Injektors 20 durch Abgleich mit einem in der Abgasanlage 10 zur Verfügung stehenden Signal. Der Verlauf der Kennlinie 26 des Massenstroms aufgetragen über der Ansteuerdauer ist bei dem verwendeten Injektor 20 linear insbesondere für einen Betriebsbereich des Brenners 18 und wird in der beispielsweise als Steuergerät ausgebildeten oder auch als Steuergerät bezeichneten elektronischen Recheneinrichtung hinterlegt. Dies bedeutet, dass die Kennlinie 26 der auch als Funktion bezeichneten Geradengleichung folgt, die beispielsweise lautet: y (x) = mx+b, insbesondere bei einem konstanten Kraftstoffdruck, welcher beispielsweise 3,5 bar beträgt, insbesondere relativ. Diese Linearität bleibt auch vorhanden, wenn Düsenlochdurchmesser in einem Neuzustand durch Fertigungssteuerungen unterschiedlich sind oder sich über Laufzeit (Verängung der Düsenlöcher, zum Beispiel Verkokung) verändern. Das jeweilige Düsenloch ist eine jeweilige Durchstromöffnung des Injektors 20, dessen Durchstromöffnung von dem Kraftstoff durchströmt wird, wenn der Injektor 20 den Kraftstoff in die Brennkammer einspritzt. Der Massenstrom wird beispielsweise auch mit m. bezeichnet und ergibt sich beispielsweise zu:
Damit genügt es, wenn an einem Punkt im Bereich der maximalen Brennerheizleistung der Abgleich erfolgt. Anhand des Signals in der Abgasanlage 10 kann der tatsächliche Massenstrom ermittelt und eine neue Steigung m festgelegt werden. Mit anderen Worten ist bei der oben genannten Funktion mit m der genannte Faktor und somit die Steigung der Kennlinie 26 bezeichnet. Durch die adaptierte Steigung m wird der Kennlinienverlauf angepasst und damit wird die Zumessung des Kraftstoffmassenstroms adaptiert. Die Mengengüte kann somit im Neuzustand und über Laufzeit verbessert werden. Die Stabilität des Brenners 18 wird verbessert, und Emissionsgrenzen können eingehalten werden. Des Weiteren kann eine Streung einer OBSFC (onboard fuel consumption) reduziert werden.It is therefore sufficient if the adjustment is made at a point in the range of the maximum burner heating output. Based on the signal in the
Das Verfahren ermöglicht nun eine Korrektur des Kraftstoffmassenstroms durch Anpassung der Geradengleichung, insbesondere in folgenden Betriebsbereichen des Brenners 18:
- - bei stehender Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug an einer Ampel steht oder segelt
- - im Schubbetrieb
- - im Zugbetrieb
- - When the internal combustion engine is stationary, for example when the motor vehicle is at a traffic light or is sailing
- - in overrun mode
- - in train operation
Um die Adaption durchzuführen, ist es möglich, den Brenner 18 im Schubbetrieb oder zu Beginn einer Stop-Phase definiert zu aktivieren, auch wenn der Brenner 18 aus Emissionsgründen nicht unbedingt aktiviert werden muss.In order to carry out the adaptation, it is possible to activate the
Der Abgleich kann durch Verwendung eines Temperatursignals in der auch als Abgasstrang bezeichneten Abgasanlage 10 erfolgen. Für den Abgleich des tatsächlichen Massenstroms wird beispielsweise ein Temperatursensor verwendet, welcher insbesondere stromab des Brenners 18 angeordnet sein kann.The adjustment can take place by using a temperature signal in the
Beispielsweise wird anhand eines neuwertigen Mittelwert- oder Referenzinjektors eine einfach auch als Referenz bezeichnete Referenzgröße ermittelt. Der Brenner 18 wird aktiviert und im Bereich seiner maximalen Heizleistung beispielsweise mit λ (Lambda) =1,04 betrieben. Nach einer definierten Zeit wird das Temperaturdelta (T_Ende - T_Beginn) des Sensors im Abgasstrang, mithin die aus der Einspritzung resultierende Erwärmung ermittelt. Die zugeführte Wärmeenergie kann über das Produkt mB x Hu ermittelt werden. Mittels des Produkts cp x (m+mB) x (T_Ende - T_Beginn) ergibt die sich die thermodynamisch errechenbare Verbrennungstemperatur. Die Referenz wird unter realen Bedingungen unter Berücksichtigung der Wandwärmeverluste ermittelt und im Steuergerät hinterlegt.
Dabei bezeichnet mB die Masse des auch als Brennstoff bezeichneten Kraftstoffes, mL bezeichnet die Masse der Luft, Hu bezeichnet den unteren Heizwert und cp bezeichnet die spezifische Wärmekapazität.Here, mB denotes the mass of the fuel, also referred to as fuel, mL denotes the mass of air, Hu denotes the lower calorific value and cp denotes the specific heat capacity.
Befindet sich ein Minimalinjektor im Einsatz, dann ist die Temperatur (T_Ende) am Ende des Brenners 18 nach definierter Zeit auf einem niedrigeren Niveau. Der Minimalinjektor hat eine flachere Kennlinie, was aus
Alternativ oder zusätzlich kann der Abgleich durch Verwendung eines λ-Signais im Abgasstrang erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann somit der Abgleich des Kraftstoffmassenstroms mittels eines auch Lambdasonde bezeichneten λ-Sensors erfolgen. Die Steigung m der Kennlinie 26 kann angepasst werden, sodass im adaptierten Zustand der gewünschte Massenstrom zugemessen werden kann.Alternatively or additionally, the adjustment can be made by using a λ signal in the exhaust system. As an alternative or in addition, the fuel mass flow can thus be adjusted by means of a λ sensor, also referred to as a lambda probe. The gradient m of the
Alternativ oder zusätzlich kann der Abgleich durch Verwendung eines HC-Sensors im Abgasstrang verwendet werden. Mit HC sind dabei unverbrannte Kohlenwasserstoffe bezeichnet, die im Abgas enthalten sein können. Die Steigung der Kennlinie 26 kann angepasst werden, sodass im adaptierten Zustand der gewünschte Massenstrom zugemessen werden kann.Alternatively or additionally, the adjustment can be made using an HC sensor in the exhaust system. HC denotes unburned hydrocarbons that can be contained in the exhaust gas. The slope of the
Bei dem Injektor 20 handelt es sich beispielsweise um einen sogenannten Port-Fuel-Injektor. Dieser ist stromlos geschlossen. Eine Feder drückt eine Nadel in ihren Sitz. Wird eine Spule bestromt, hebt sich die Nadel aus ihrem Sitz und erreicht nach kurzer Zeit (ca. eine Millisekunde, Zeit für Nadelflugphase ca. 0,3 Millisekunden) einen Nadelhubanschlag. An diesem Zeitpunkt ist der Massenstrom bei konstantem Einspritzdruck und bei konstanter Dichte nur noch abhängig vom Querschnitt der Düsenlöcher. Der Querschnitt der Düsenlöcher ist so gewählt, dass sich die Nadel bei Ansteuerung auch für den kleinsten Kraftstoffmassenstrom im Anschlag befindet. Die Nadel befindet sich im nicht balistischen Bereich.The
Befindet sich beispielsweise ein Minimalinjektor oder ein Maximalinjektor beziehungsweise ein verkokter Injektor im System, so ist beispielsweise der A-Wert größer oder kleiner im Vergleich zu einem Soll-Wert. Der Luftmassenstrom für den Brenner 18 kann über eine separate Luftpumpe zur Verfügung gestellt werden und über einen Sensor wie beispielsweise einen Heißfilmluftmassenmesser (HFM) überwacht beziehungsweise erfasst werden. Da die Luftmasse der Luft, die in der Brennkammer mit dem eingespritzten Kraftstoff verbrannt wird, bekannt ist, da sie mittels des Sensors beispielsweise gemessen wird, kann daher auf die tatsächliche Kraftstoffmasse, die mittels des Injektors 20 in die Brennkammer eingespritzt wurde, geschlossen werden und mit einem Soll-Wert abgeglichen werden. Die Steigung m der Kennlinie 26 kann angepasst werden, sodass im adaptierten Zustand der gewünschte Massenstrom zugemessen werden kann.If, for example, there is a minimum injector or a maximum injector or a coked injector in the system, then the A value, for example, is greater or less than a target value. The air mass flow for the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Abgasanlageexhaust system
- 1212
- Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
- 1414
- Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust aftertreatment device
- 1616
- PfeilArrow
- 1818
- Brennerburner
- 2020
- Injektorinjector
- 2222
- Abszisseabscissa
- 2424
- Ordinateordinate
- 2626
- Kennliniecurve
- 2828
- Massenstrommass flow
- 3030
- Massenstrommass flow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102009058131 A1 [0002]DE 102009058131 A1 [0002]
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DE102021006009.1A DE102021006009A1 (en) | 2021-12-06 | 2021-12-06 | Method for adapting an injector of a burner for heating an exhaust aftertreatment device in an exhaust system |
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DE (1) | DE102021006009A1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009058131A1 (en) | 2009-12-12 | 2011-06-16 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Device, particularly mobile or stationary machine or motor vehicle or land vehicle or road vehicle, comprises internal-combustion engine, exhaust-gas system and burner which is provided for supplying heat to exhaust-gas system |
-
2021
- 2021-12-06 DE DE102021006009.1A patent/DE102021006009A1/en active Pending
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DE102009058131A1 (en) | 2009-12-12 | 2011-06-16 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Device, particularly mobile or stationary machine or motor vehicle or land vehicle or road vehicle, comprises internal-combustion engine, exhaust-gas system and burner which is provided for supplying heat to exhaust-gas system |
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