DE102021200514A1

DE102021200514A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems eines Antriebsaggregats

Info

Publication number: DE102021200514A1
Application number: DE102021200514.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Wirkowski; Ulrich Wagner
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2041-01-22
Also published as: DE102021200514B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems (1) eines Antriebsaggregats, wobei das Fluideinspritzsystem (1) einen Fluidspeicher (60), einen Drucksensor (65), der zur Ermittlung eines Fluid-Druckverlaufs in dem Fluidspeicher (60) ausgebildet ist, und einen Fluidinjektor (70) aufweist, der dazu ausgebildet ist, Fluid aus dem Fluidspeicher (60) zu entnehmen, mit den Schritten:
- Erfassen des Druckverlaufs des Fluids in dem Fluidspeicher (60) mittels des Drucksensors (65);
- Ermitteln eines ersten Druckabfalls aus dem Druckverlauf, wobei der Fluidinjektor (70) mittels linearen Betriebes Fluid aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt;
- Ermitteln eines Kompressionsmoduls des Fluids mittels des ermittelten ersten Druckabfalls;
- Ermitteln einer Einspritzmenge mittels des ermittelten Kompressionsmoduls, wobei der Fluidinjektor (70) mittels ballistischen Betriebes Fluid aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems eines Antriebsaggregats, wobei das Fluideinspritzsystem einen Fluidspeicher, einen Drucksensor, der zur Ermittlung eines Fluid-Druckverlaufs in dem Fluidspeicher ausgebildet ist, und einen Fluidinjektor aufweist, der dazu ausgebildet ist, Fluid aus dem Fluidspeicher zu entnehmen.
Moderne Antriebsaggregate, wie beispielsweise Brennkraftmaschinen, müssen hohe Anforderungen bezüglich einer Abgasqualität und auch aufgrund motorischer Performanceanforderungen wie beispielsweise Laufruhe, Ungleichförmigkeit oder Katalysatoraufheizungen eine präzise Fluideinspritzmengensteuerung bzw. -regelung aufweisen. Insbesondere ist die Genauigkeit der kleinen und kleinsten Einspritzmengen besonders wichtig als auch besonders schwierig.
Herkömmliche Verfahren zur Einspritzmengenbestimmung scheitern zum Teil daran, dass die physikalischen Eigenschaften eines einzuspritzenden Fluids, beispielsweise eines einzuspritzenden Kraftstoffs, stark schwanken. Bei herkömmlichen Antriebsaggregaten wird beispielsweise ein Verfahren angewandt, wobei Öffnungs- und Schließverhalten des Fluidinjektors gesteuert bzw. geregelt wird, um ein möglichst gleiches Verhalten des Fluidinjektors zu realisieren. Dabei werden Öffnungserkennung und Schließpunkterkennungen verwendet, die sich auf Informationen aus dem elektrischen Ansteuersignal des Fluidinjektors und dessen Feedback ablesen lassen. Schwankende physikalische Eigenschaften des einzuspritzenden Fluids können bei herkömmlichen Verfahren dementsprechend nicht berücksichtigt werden.
Der Druck in dem Fluidspeicher sinkt, wenn Fluid aus dem Fluidspeicher mittels des Fluidinjektors entnommen wird. Inwieweit der Druck sinkt hängt im Wesentlichen von der Kompressibilität des Fluids, des hydraulischen Volumens im Fluidspeicher und der eingespritzten Fluidmenge ab. Dabei ist das Kompressibilitätsmodul stark von der Temperatur und der Kraftstoffzusammensetzung abhängig. Beides ist jedoch in ähnlichem Maße während des Betriebs des Fluideinspritzsystems unbekannt bzw. verändert sich ständig. Dementsprechend konnte eine Einspritzmengenermittlung mittels des Kompressibilitätsmoduls herkömmlich nicht realisiert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen mit dem bzw. mit der ein eine genaue Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Offenbarung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems eines Antriebsaggregats die nachfolgend aufgezählten Schritte auf. Das Fluideinspritzsystem weist einen Fluidspeicher, der Fluid zur Einspritzung bereitstellt, einen Drucksensor, der den Druck innerhalb des Fluidspeichers erfasst und dementsprechend einen Druckverlauf des Fluids in dem Fluidspeicher bereitstellt, und einen Fluidinjektor auf, wobei der Fluidinjektor dazu ausgebildet ist Fluid aus dem Fluidspeicher zu entnehmen und dementsprechend einzuspritzen. Mittels des Fluidinjektors wird dementsprechend Fluid aus dem Fluidspeicher entnommen, wodurch der Druck innerhalb des Fluidspeichers sinkt, das wiederum anhand des Druckverlaufs des Drucksensors ermittelbar ist.

- Erfassen des Druckverlaufs des Fluids in dem Fluidspeichers mittels des Drucksensors. Der Druckverlauf gibt dementsprechend den Druck über die Zeit innerhalb des Fluidspeichers an. Steigt beispielsweise der Druck innerhalb des Fluidspeichers, beispielsweise aufgrund der Einbringung neuen Fluids in den Fluidspeicher an, ist dies aus dem Druckverlauf ersichtlich. Sinkt beispielsweise der Druckverlauf innerhalb des Fluidspeichers beispielsweise aufgrund einer Fluidentnahme mittels des Fluidinjektors, ist dies ebenso aus dem Druckverlauf ersichtlich.
- Ermitteln eines ersten Druckabfalls aus dem Druckverlauf, wobei der Fluidinjektor mittels linearen Betriebs Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt. Der erste Druckabfall ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass dieser erste Druckabfall dadurch hervorgerufen wird, dass der Fluidinjektor mittels linearen Betriebs Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt. Im linearen Betrieb ist der Fluidinjektor vollständig geöffnet, so dass das ausströmende Fluid vor allen den Gesetzen von Bernoulli unterworfen ist und Unterschiede oder Abweichungen beim Öffnen oder Schließen des Fluidinjektors einen relativ geringen Einfluss haben. Dadurch dass der Fluidinjektor im linearen Betrieb betrieben wird kann die eingespritzte Fluidmenge aus der Ansteuerung des Fluidinjektors vorteilhaft genau bestimmt werden.
- Ermitteln eines Kompressionsmoduls des Fluids mittels des ermittelten ersten Druckabfalls. Das Kompressionsmodul K kann mittels des ersten Druckabfalls, mittels der dazugehörigen eingespritzten Fluidmenge und des hydraulischen Volumens ermittelt werden. Der erste Druckabfall ist vorteilhaft einfach aus dem Druckverlauf ersichtlich. Zudem ist die eingespritzte Fluidmenge vorteilhaft genau aus den Ansteuersignalen des Fluidinjektors im linearen Betrieb ermittelbar, so dass das Kompressionsmodul K vorteilhaft genau ermittelt werden kann. Änderungen der Temperatur oder der Fluidzusammensetzung, welche das Kompressionsmodul K beeinflussen, können dadurch ausgeglichen bzw. berücksichtigt werden, da das Kompressionsmodul K in Abhängigkeit der aktuellen Temperatur und Fluidzusammensetzung ermittelt wird.
- Ermitteln einer Einspritzmenge mittels des ermittelten Kompressionsmoduls, wobei der Fluidinjektor mittels ballistischen Betriebs Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt. Die Einspritzmenge kann mittels des bekannten hydraulischen Volumens, eines Druckabfalls und des entsprechenden Kompressionsmoduls ermittelt werden. Im sog. ballistischen Betrieb öffnet der Fluidinjektor nicht vollständig, sondern das Öffnen und Schließen des Fluidinjektors gehen ineinander über. Dementsprechend wird nur eine relativ kleine Fluidmenge eingespritzt. Derartig kleine Fluidmengen, welche aus dem Fluidspeicher mittels des Fluidinjektors im ballistischen Betrieb entnommen werden, können lediglich ungenau anhand der Ansteuersignale des Fluidinjektors ermittelt werden. Allerdings kann die Einspritzmenge eines Fluidinjektors, der im ballistischen Betrieb betrieben wird, mittels des aktuell herrschenden Kompressionsmoduls, vorteilhaft genau ermittelt werden.

In anderen Worten, der Fluidinjektor selbst wird zunächst zur Ermittlung des Kompressionsmoduls als Messinstrument verwendet, in dem der entsprechende Druckabfall und die entsprechende Fluidmenge ermittelt wird, wenn der Fluidinjektor im linearen Betrieb eine relativ große Fluidmenge entnimmt. Daraus kann das aktuell herrschende Kompressionsmodul K des Fluids in Abhängigkeit der aktuell herrschenden Temperatur und Fluidzusammensetzung ermittelt werden. Hierzu kann die unten dargestellte Formel verwendet werden, wobei K das Kompressionsmodul, V_hydr das hydraulische Gesamtvolumen, ΔV_inj die entnommene Fluidmenge und Δp₁ der erste Druckabfall ist. $K = \frac{V_{h y d r} * Δ p_{1}}{Δ V_{i n j}}$
Dadurch, dass im linearen Betrieb eine relativ große Fluidmenge entnommen wird, kann die entnommene Fluidmenge ΔV_inj vergleichsweise genau aus beispielsweise den Ansteuersignalen des Fluidinjektors ermittelt werden. Zudem kann der erste Druckabfall Δp₁ ebenso genau aus dem Druckverlauf des Drucksensors ermittelt werden. Das hydraulische Volumen ist bekannt und kann beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein und zur Verfügung gestellt werden. Dementsprechend kann das aktuell vorherrschende Kompressionsmodul vorteilhaft genau ermittelt werden.
Anschließend wird das daraus ermittelte Kompressionsmodul zur Ermittlung der Einspritzmenge herangezogen, wobei der Fluidinjektor mittels ballistischen Betrieb Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt und dementsprechend beispielsweise lediglich eine relativ kleine Menge im Vergleich zum linearen Betrieb aus dem Fluidspeicher entnimmt. Die Einspritzmenge, welche der Fluidinjektor im ballistischen Betrieb aus dem Fluidspeicher entnimmt, kann dementsprechend mittels des aktuell ermittelten Kompressionsmoduls temperaturunabhängig und zusätzlich unabhängig von der Fluidzusammensetzung jederzeit vorteilhaft genau ermittelt werden. Hierzu kann die oben dargestellte Formel umgestellt werden, wobei für K das ermittelte Kompressionsmodul aus dem linearen Betrieb verwendet wird und ein entsprechender zweiter Druckabfall Δp₂, welcher aufgrund der ballistischen Fluidentnahme hervorgerufen wird, verwendet wird. $Δ V_{i n j} = \frac{V_{h y d r} * Δ p_{2}}{K}$
Das entnommene Fluidvolumen, welches während des ballistischen Betriebs des Fluidinjektors entnommen wurde, kann dementsprechend unabhängig und trotz möglicher Abweichungen oder Ungenauigkeiten vorteilhaft genau ermittelt werden. Dadurch kann das Antriebsaggregat vorteilhaft genau angesteuert und betrieben werden, so dass beispielsweise gesetzliche Vorgaben wie beispielsweise Abgasvorschriften vorteilhaft genau, dauerhaft und unabhängig von der Fluidzusammensetzung eingehalten werden können.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Einspritzmenge, welche der Fluidinjektor mittels ballistischen Betriebs aus dem Fluidspeicher entnimmt, zusätzlich mittels eines zweiten Druckabfalls ermittelt, welcher aus dem Druckverlauf des Drucksensors ermittelt wird. Der zweite Druckabfall, welcher daher resultiert, dass der Fluidinjektor die vergleichsweise kleine Fluidmenge aus dem Fluidspeicher mittels ballistischen Betriebs entnimmt, kann aus dem Druckverlauf, welcher mittels des Drucksensors aufgenommen wird, herausgelesen bzw. zugeordnet werden. Dadurch kann der zweite Druckabfall vorteilhaft genau aus dem Druckverlauf des Drucksensors ermittelt werden, wodurch wiederum die Einspritzmenge, welche der Fluidinjektor im ballistischen Betrieb aus dem Fluidspeicher entnimmt, vorteilhaft genau ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform muss der erste Druckabfall einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten, um zur Ermittlung des Kompressionsmoduls herangezogen zu werden. Der vorbestimmte Grenzwert ist beispielsweise in einem Speicher hinterlegt und wird kontinuierlich mit dem ersten Druckabfall verglichen. Je größer der erste Druckabfall ist, desto größer ist die Fluidmenge, welche mit dem Fluidinjektor im linearen Betrieb entnommen wird. Diese Fluidmenge kann anhand der Ansteuersignale des Fluidinjektors vorteilhaft genauer ermittelt werden, je größer diese Fluidmenge ist. Dementsprechend ist es vorteilhaft, dass der Druckabfall den vorbestimmten Grenzwert überschreitet, so dass das aktuell vorherrschende Kompressionsmodul vorteilhaft genau und zuverlässig ermittelt werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform wird sichergestellt, dass das Kompressionsmodul gewisse Qualitätsstandards erfüllt bzw. eine vordefinierte Genauigkeit aufweist, so dass die ermittelte Fluidentnahmemenge, welche anhand des Kompressionsmoduls ermittelt wird, wobei der Fluidinjektor im ballistischen Betrieb Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt, vorteilhaft genau und zuverlässig ermittelt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Fluideinspritzsystem derart angesteuert, dass der Fluidinjektor mittels linearen Betriebes Fluid aus dem Fluidspeicher so lange entnimmt, bis der vorbestimmte Grenzwert überschritten wird. Dies kann gemäß einer Ausführungsform beispielsweise nach einer vordefinierten Zeitspanne oder einer entsprechenden anderen Einheit (Wegstrecke) vorgenommen werden, um eine kontinuierliche Ermittlung des Kompressionsmoduls einzuleiten, so dass die ermittelte Fluideinspritzmenge, kontinuierlich genau ermittelt werden kann. Ist das Antriebsaggregat gemäß einer Ausführungsform beispielsweise eine Brennkraftmaschine und wird mittels des Fluideinspritzsystems Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingespritzt, kann die Brennkraftmaschine derart angesteuert werden, dass eine vergrößerte Fluidinjektion bzw. Kraftstoffinjektion in Brennkammern der Brennkraftmaschine von einem Betreiber der Brennkraftmaschine nicht wahrgenommen wird. Dies kann beispielsweise durch eine Veränderung des Luftkraftstoff-Verhältnisses bzw. mittels einer Veränderung des Zündzeitpunkts erfolgen. Der Betreiber der Brennkraftmaschine bzw. ein Fahrer eines Fahrzeugs mit der Brennkraftmaschine würde dementsprechend von der Ermittlung des entsprechenden Kompressionsmoduls bzw. von der Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung des aktuell vorherrschenden Kompressionsmoduls nichts mitkriegen. Es würde keine Zugkraftunterbrechung erfolgen. Mit dieser Ausführungsform ist es dementsprechend vorteilhaft einfach eine kontinuierlich genaue Ermittlung des aktuell vorherrschenden Kompressionsmoduls unabhängig von der Umgebungstemperatur bzw. Fluidtemperatur und unabhängig von der Fluidzusammensetzung durchzuführen, wodurch wiederum die Ermittlung der Einspritzmenge des Fluidinjektors im ballistischen Bereich vorteilhaft genau über einen längeren Zeitraum bzw. kontinuierlich möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Fluideinspritzsystem für eine Mehrfacheinspritzung derart angesteuert, dass eine Haupteinspritzung durchgeführt wird, wobei der Fluidinjektor mittels linearen Betriebs Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt und das Kompressionsmoduls mittels des ersten Druckabfalls aus dem Druckverlauf ermittelt wird und das eine Nebeneinspritzung durchgeführt wird, wobei der Fluidinjektor mittels ballistischen Betrieb Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt und die Einspritzmenge der Nebeneinspritzung mittels des ermittelten Kompressionsmoduls ermittelt wird. Eine Mehrfacheinspritzung besteht beispielsweise aus einer Voreinspritzung, einer Haupteinspritzung und einer Nacheinspritzung. Alternativ kann eine Mehrfacheinspritzung lediglich aus einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung oder aus einer Nacheinspritzung und einer Haupteinspritzung bestehen. Auch denkbar ist, dass mehrere Voreinspritzungen, mehrere Haupteinspritzungen und / oder mehrere Nacheinspritzungen vorgenommen werden. Während der Haupteinspritzung wird der Fluidinjektor in linearen Betrieb betrieben, so dass die Fluideinspritzmenge während des linearen Betriebs vorteilhaft genau mittels der Ansteuersignale des Fluidinjektors ermittelt werden kann. Zudem kann der entsprechende Druckabfall aus dem Druckverlauf vorteilhaft genau ermittelt werden, so dass anhand der durchgeführten Haupteinspritzung und der dazugehörigen Messsignale das aktuell vorherrschende Kompressionsmodul des Fluids vorteilhaft genau ermittelt werden kann. Mittels des daraus ermittelten Kompressionsmoduls kann wiederum die Einspritzmenge, welche beispielsweise während einer Voreinspritzung oder einer Nacheinspritzung des Fluidinjektors, wobei der Fluidinjektor im ballistischen Betrieb Fluid aus dem Fluidspeicher entnimmt ermittelt werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Einspritzmenge einer Nebeneinspritzung wie beispielsweise einer Voreinspritzung und/oder einer Nacheinspritzung vorteilhaft genau ermittelt werden. Ist das Fluideinspritzsystem beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine vorgesehen, kann gemäß dieser Ausführungsform vorteilhaft genau die Einspritzmenge vom Kraftstoff während einer Nacheinspritzung und/oder einer Voreinspritzung ermittelt werden, woraus wiederum die Abgaswerte bzw. die Emissionswerte der Brennkraftmaschine vorteilhaft genau ermittelt werden können und die Brennkraftmaschine insgesamt die vorgegebenen Emissionsgrenzwerte vorteilhaft zuverlässig und genau einhalten kann. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform kann über mehrere Arbeitsspiele der Brennkraftmaschine verteilt erfolgen, sodass beispielsweise während eines ersten Arbeitsspiels das Kompressionsmodul ermittelt wird und während eines nachfolgenden Arbeitsspiels die entnommene Fluidmenge während einer Voreinspritzung oder während einer Nacheinspritzung.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Druckabfall mittels linearen Betriebs des Fluidinjektors um mindestens den Faktor 10 größer als ein erwarteter Druckabfall, welcher während des ballistischen Betriebs des Fluidinjektors erwartet wird. Dementsprechend wird eine vergleichsweise große Menge von Fluid mittels des Fluidinjektors im linearen Betrieb aus dem Fluidspeicher entnommen, woraus sich der vergleichsweise große erste Druckabfall ergibt. Der vergleichsweise große erste Druckabfall und die vergleichsweise große Fluidentnahmemenge / Fluideinspritzung im linearen Betrieb ermöglichen es, das entsprechende Kompressionsmodul vergleichsweise gut und genau zu ermitteln. Das entsprechend genau ermittelte Kompressionsmodul kann wiederum vorteilhaft genau die Einspritzmenge von Fluid, welche von dem Fluidinjektor im ballistischen Betrieb aus dem Fluidspeicher entnommen wird, ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die ermittelte Einspritzmenge, welche der Fluidinjektor mittels ballistischen Betriebes aus dem Fluidspeicher entnimmt, mit einer vorgegebenen Einspritzmenge verglichen und eine Anpassung einer Ansteuerung des Fluidinjektors wird vorgenommen, wenn die ermittelte Einspritzmenge von der vorgegebenen Einspritzmenge um einen vorgegebenen Schwellenwert abweicht. Die vorgegebene Einspritzmenge kann beispielsweise in einem Speicher einer Steuereinheit hinterlegt sein, beziehungsweise mittels einer Steuereinheit ermittelt werden (in Abhängigkeit von Betriebsparameter) und kontinuierlich dem Verfahren bereitgestellt werden. Die vorgegebene Einspritzmenge kann beispielsweise auch ein Kennfeld oder ein mathematisches Modell sein, welche entsprechend von Betriebsparametern des Antriebsaggregats abhängt bzw. angepasst wird. Gemäß dieser Ausführungsform kann dementsprechend eine Steuerung bzw. eine Regelung der Einspritzmenge, welche der Fluidinjektor mittels ballistischen Betriebs aus dem Fluidspeicher entnimmt, vorgenommen werden. Dementsprechend kann auf Veränderungen in dem Einspritzsystem reagiert werden, so dass weiterhin die vorgegebene Einspritzmenge aus dem Fluidspeicher entnommen werden kann. Der vorgegebene Schwellenwert kann gemäß einer Ausführungsform ebenso in einem Speicher einer Steuereinheit hinterlegt sein und kann auch ein Kennfeld bzw. ein mathematisches Modell sein, welches in Abhängigkeit von Parametern beispielsweise des Antriebsaggregats angepasst wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Antriebsaggregat eine Brennkraftmaschine und wobei mittels des Fluideinspritzsystems Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Das Fluideinspritzsystem kann gemäß einer weiteren Ausführungsform dazu ausgebildet sein mittels Mehrfacheinspritzungen Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Die Mehrfacheinspritzungen passieren beispielsweise während eines einzigen Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine. Die Mehrfacheinspritzungen können beispielsweise in eine Voreinspritzung, Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung unterteilt werden, wobei die Voreinspritzung und/oder die Nacheinspritzung im ballistischen Betrieb des Fluidinjektors erfolgen, wohingegen die Haupteinspritzung im linearen Betrieb des Fluidinjektors erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung, weist eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems eines Antriebsaggregats, wobei das Fluideinspritzsystem einen Fluidspeicher, einen Drucksensor zur Ermittlung eines Fluid-Druckverlaufs in dem Fluidspeicher und einen Fluidinjektor aufweist, der dazu ausgebildet ist, Fluid aus dem Fluidspeicher zu entnehmen, eine Steuereinheit auf, die zur Steuerung eines der vorgenannten Verfahren ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Steuereinheit des Antriebsaggregats sein. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung ein separater Teil einer Steuereinheit ist oder als zusätzliche Steuereinheit zur expliziten Steuerung der Einspritzmenge verbaut ist.
Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Einspritzsystems gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 ein Diagramm bezüglich einer Einspritzmengenabweichung über die Einspritzmenge,
3 ein Diagramm bezüglich eines ersten Druckverlaufs über die Zeit,
4 ein Diagramm bezüglich eines zweiten Druckverlaufs über die Zeit.

Die 1 zeigt ein Fluideinspritzsystem 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Fluideinspritzsystem 1 gemäß dieser Ausführungsform ist dazu ausgebildet Fluid in eine Brennkraftmaschine 5 einzuspritzen. Diesbezüglich weist das Fluideinspritzsystem 1 eine Fluidförderpumpe 10 auf, die dazu ausgebildet ist, Fluid aus einem Fluidvorratsbehälter 15 zu fördern. Das Fluideinspritzsystem 1 weist diesbezüglich eine Niederdruckzuleitung 20 auf, die dazu ausgebildet ist, das Fluid von der Fluidförderpumpe 10 einer Hochdruckpumpeneinheit 30 zuzuführen. Das Fluideinspritzsystem 1 weist zusätzlich einen Fluidfilter 25 zur Filterung des Fluids auf. Die Hochdruckpumpeneinheit 30 weist eine Hochdruckpumpe 35, einen Fluiddämpfer 40, ein Volumenstromregelventil 45 und ein Auslassventil 50 auf. Die Hochdruckpumpeneinheit 30 ist dazu ausgebildet Fluid in eine Hochdruckleitung 55 bzw. in den daran anschließenden Fluidspeicher 60 zu fördern und mit dem gewünschten Druck zu beaufschlagen. Das Fluideinspritzsystem 1 weist zusätzlich ein Druckabbauventil 61 auf, das an den Fluidspeicher 60 angeschlossen ist und dazu ausgebildet ist, überschüssiges Fluid bzw. überschüssigen Druck mittels einer Rückführleitung 80 rückzuführen und dabei Druck bzw. überschüssiges Fluid aus dem Fluidspeicher 60 zu entnehmen. Das Fluideinspritzsystem 1 weist gemäß dieser Ausführungsform vier Fluidinjektoren 70 auf, die jeweils dazu ausgebildet sind Fluid aus dem Fluidspeicher 60 zu entnehmen und in einen Zylinder 51 der Brennkraftmaschine 5 einzuspritzen.
In der 1 ist zusätzlich eine Steuereinheit 90 gezeigt, die eine Recheneinheit 91 (Prozessor), einen Programmspeicher 92 und einen Wertespeicher 93 aufweist. In der 1 ist zusätzlich schematisch eine Funktion zum Ermitteln einer Einspritzmenge FKT_KST in dem Programmspeicher 92 dargestellt. Der Steuereinheit 90 werden Eingangssignale bereitgestellt, die innerhalb der Steuereinheit beispielsweise mittels der Recheneinheit 91, welche auf dem Programmspeicher 92 und auf den Wertespeicher 93 zurückgreift, verarbeitet werden. Die Steuereinheit 90 gibt dementsprechend wieder Ausgangssignale AS aus, mit denen wiederum das Fluideinspritzsystem 1 gesteuert werden kann.
Die 2 zeigt ein Diagramm, welches eine Einspritzabweichung EA über eine Einspritzmenge EM schematisch darstellt. Aus dem Diagramm in 2 ist dementsprechend ersichtlich, dass eine Einspritzmengenabweichung EA in Prozent stärker von einer vorgegebenen Einspritzmenge abweicht, je kleiner die eingespritzte Einspritzmenge EM ist. Aus dem Diagramm ist zudem ersichtlich, dass die Kurve keine lineare Kurve ist, sondern einen exponentiellen, wobei die Einspritzmengenabweichung exponentiell größer wird, je kleiner die eingespritzte Einspritzmenge ist. Aus dem Diagramm in 2 ist zusätzlich ersichtlich, welcher Betrieb des Fluidinjektors 70, welche erwartete Einspritzmengenabweichung aufweist. Es ist dementsprechend ersichtlich, dass ein ballistischer Betrieb BB eine vergleichsweise hohe Einspritzmengenabweichung EA aufweist. Zudem ist ersichtlich, dass ein linearer Betrieb LB des Fluidinjektors 70 eine vergleichsweise niedrige Einspritzmengenabweichung EA von einer vorgegebenen Einspritzmenge EM aufweist. Aus dem Diagramm ist dementsprechend ersichtlich, dass eine Einspritzmenge EM mittels der Ansteuerung des Fluidinjektors 70 lediglich genau und gut bestimmt werden kann, wenn der Fluidinjektor 70 im linearen Betrieb LB betrieben wird. Dieses Verhalten des Fluidinjektors 70 wird genutzt, in dem das Kompressionsmodul K des aktuell einzuspritzenden Fluids lediglich mittels einer Einspritzung von Fluid im linearen Betrieb LB vorgenommen wird. Daraus kann das Kompressionsmodul K vorteilhaft genau ermittelt werden, welches wiederum zur Ermittlung von Einspritzmengen EM, welche mittels des Fluidinjektors 70 im ballistischen Betrieb BB eingespritzt wurden, herangezogen wird. Der Fluidinjektor 70 wird dementsprechend zunächst im linearen Betrieb LB selbst als Messinstrument verwenden, um das Kompressionsmodul K vorteilhaft genau bestimmen zu können, wodurch anschließend wiederum die Einspritzmenge, welche mittels desselben Fluidinjektors 70 im ballistischen Betrieb eingespritzt wurde, zu ermitteln.
Die 3 zeigt ein Diagramm, welches einen Druckverlauf über die Zeit darstellt. Der Druckverlauf ist dementsprechend der Druck P im Fluidspeicher 60, wobei der Druck zunächst ansteigt. Dieser Anstieg resultiert daraus, dass beispielsweise mittels der Hochdruckpumpeneinheit 30 Fluid in den Fluidspeicher 60 eingebracht wird und dadurch der Druck erhöht wird. Anschließend erfolgt eine Plateauphase, in welcher der Druck konstant bleibt. Anschließend erfolgt eine Druckverringerung, welche aufgrund einer Fluidentnahme aus dem Fluidspeicher 60 mittels des Fluidinjektors 70 erfolgt. Dieser erste Druckabfall Δp1 ist in 3 dargestellt. Mittels des Druckverlaufs kann dementsprechend vorteilhaft einfach der erste Druckabfall Δp1 ermittelt werden. Mittels dieses ersten Druckabfalls Δp1, kann das Kompressionsmodul K ermittelt werden.
4 zeigt ein Diagramm, welches einen zweiten Druckverlauf über die Zeit darstellt. Der in 4 dargestellte Druckverlauf ist wiederum der Druckverlauf in dem Fluidspeicher 60, wobei hierbei zunächst der Druck ansteigt, beispielsweise mittels der Einbringung von Fluid in den Fluidspeicher 60 und anschließend abfällt. Dieser zweite Druckabfall Ap2 ist im Vergleich zum ersten Druckabfall Δp1 um ungefähr eine Größenordnung kleiner. Dementsprechend wurde während des zweiten Druckabfalls Δp2 eine vergleichsweise kleine Fluidmenge aus dem Fluidspeicher 60 mittels des Fluidinjektors 70 entnommen. Der Fluidinjektor 70 wurde dabei im ballistischen Betrieb betrieben. Anhand der Ansteuersignale des Fluidinjektors 70 ist es dementsprechend außergewöhnlich schwierig auf die tatsächlich eingespritzte Einspritzmenge Rückschlüsse zu ziehen. Allerdings kann mittels des ermittelten zweiten Druckabfalls Δp2 und des ermittelten Kompressionsmoduls K auf die tatsächlich eingespritzte Einspritzmenge des Fluidinjektors 70 im ballistischen Bereich rückgeschlossen werden.
Zur Ermittlung der Einspritzmenge anhand des Kompressionsmoduls K und des zweiten Druckabfalls Δp2 ist zusätzlich das hydraulische Gesamtvolumen V_hydr notwendig. Dieses hydraulische Gesamtvolumen V_hydr ist allerdings bekannt und unveränderlich, so dass dieses beispielsweise in der Steuereinheit 90 hinterlegt sein kann und zur jeweiligen Berechnung herangezogen werden kann. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es dementsprechend möglich von Fluid aus dem Fluidspeicher 60 mittels eines im ballistischen Betrieb betriebenen Fluidinjektors 70 ungefähr zehnmal genauer zu ermitteln als mittels der Ansteuerauswertung der Ansteuersignale des Fluidsignales 70.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems (1) eines Antriebsaggregats, wobei das Fluideinspritzsystem (1) einen Fluidspeicher (60), einen Drucksensor (65), der zur Ermittlung eines Fluid-Druckverlaufs in dem Fluidspeicher (60) ausgebildet ist, und einen Fluidinjektor (70) aufweist, der dazu ausgebildet ist, Fluid aus dem Fluidspeicher (60) zu entnehmen, mit den Schritten: - Erfassen des Druckverlaufs des Fluids in dem Fluidspeicher (60) mittels des Drucksensors (65); - Ermitteln eines ersten Druckabfalls (Δp1) aus dem Druckverlauf, wobei der Fluidinjektor (70) mittels linearen Betriebes Fluid aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt; - Ermitteln eines Kompressionsmoduls (K) des Fluids mittels des ermittelten ersten Druckabfalls (Δp1); - Ermitteln einer Einspritzmenge mittels des ermittelten Kompressionsmoduls (K), wobei der Fluidinjektor (70) mittels ballistischen Betriebes Fluid aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Einspritzmenge, welche der Fluidinjektor (70) mittels ballistischen Betriebs aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt, zusätzlich mittels eines zweiten Druckabfalls (Δp2) ermittelt wird, welcher aus dem Druckverlauf des Drucksensors (65) ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Druckabfall (Δp1) einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten muss, um zur Ermittlung des Kompressionsmoduls (K) herangezogen zu werden.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Fluideinspritzsystem (1) derart angesteuert wird, dass der Fluidinjektor (70) so lange mittels linearen Betriebs Fluid aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt, bis der vorbestimmte Grenzwert überschritten wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluideinspritzsystem (1) für eine Mehrfacheinspritzung derart angesteuert wird, dass eine Haupteinspritzung durchgeführt wird, wobei der Fluidinjektor (70) mittels linearen Betriebes Fluid aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt und das Kompressionsmodul (K) mittels des ersten Druckabfalls (Δp1) aus dem Druckverlauf ermittelt wird, und dass eine Nebeneinspritzung durchgeführt wird, wobei der Fluidinjektor (70) mittels ballistischen Betriebes Fluid aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt, und die Einspritzmenge der Nebeneinspritzung mittels des ermittelten Kompressionsmoduls (K) ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Druckabfall (Δp1) mittels linearen Betriebes des Fluidinjektors (70) um mindestens den Faktor 10 größer ist als ein erwarteter Druckabfall, welcher während des ballistischen Betriebs des Fluidinjektors (70) erwartet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ermittelte Einspritzmenge, welche der Fluidinjektor (70) mittels ballistischen Betriebes aus dem Fluidspeicher (60) entnimmt, mit einer vorgegebenen Einspritzmenge verglichen wird und eine Anpassung einer Ansteuerung des Fluidinjektors (70) vorgenommen wird, wenn die ermittelte Einspritzmenge von der vorgegebenen Einspritzmenge um einen vorgegebene Schwellenwert abweicht.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsaggregat eine Brennkraftmaschine ist und wobei mittels des Fluideinspritzsystems (1) Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Vorrichtung zur Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluideinspritzsystems (1) eines Antriebsaggregats, wobei das Fluideinspritzsystem (1) einen Fluidspeicher (60), einen Drucksensor (65), der zur Ermittlung eines Fluid-Druckverlaufs in dem Fluidspeicher (60) ausgebildet ist, und einen Fluidinjektor (70) aufweist, der dazu ausgebildet ist, Fluid aus dem Fluidspeicher (60) zu entnehmen, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit (90) aufweist, die dazu ausgebildet ist ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.