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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Brennstoffsystem und insbesondere
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Viskositätsbereiches
eines Betätigungsströmungsmittels,
welches innerhalb eines Brennstoffsystems gelegen ist.
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Technischer
Hintergrund
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In
einem Brennstoffsystem mit hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten
Einspritzeinheiten (HEUI) fließt
hydraulisches Hochdruckbetätigungsströmungsmittel
in eine Kammer, die innerhalb der Einspritzvorrichtung gelegen ist,
und drückt
einen Stössel
nach unten, der Brennstoff aus einem Stösselhohlraum herausdrückt, und
aus der Einspritzvorrichtung durch eine Düse. Ein Elektromagnet, der
innerhalb der Einspritzvorrichtung gelegen ist, steuert, wann das
Hochdruckbetätigungsströmungsmittel
dem Stössel
ausgesetzt ist, und zwar durch Bewegung eines Sitzventils. Die eingespritzte
Brennstoffmenge wird gesteuert durch Einstellung der Dauer, für die der
Elektromagnet eingeschaltet ist.
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Die
Viskosität
des Betätigungsströmungsmittels
beeinflußt
sowohl die von der Einspritzvorrichtung gelieferte Brennstoffmenge
als auch wann der Lieferungsprozeß beginnt. Beispielsweise ist
bei kalten Temperaturen das Betätigungsströmungsmittel
dicker (viskoser) als bei warmen Temperaturen. Wenn daher ein elektrisches
Signal an einen Elektromagneten geliefert wird, der den Elektromagneten
anweist, Betätigungsströmungsmittel
zur Einspritzvorrichtung zu liefern, fließt das Strömungsmittel mit einer langsameren
Rate in die Kammer, um gegen den Stössel zu drücken. Wenn das Betätigungsströmungsmittel
sich mit einer langsameren Rate bewegt, gibt es eine gesteigerte
Verzögerung,
bevor die Einspritzvorrichtung beginnt, Brennstoff zu liefern. Wenn
weiterhin der Elektromagnet ausgeschaltet wird, um die Lieferung
von Brennstoff zu stoppen, hat die verringerte Flußrate des
Betätigungsströmungsmittels
zur Folge, daß insgesamt
weniger Brennstoff zwi schen den Zeitpunkten eingespritzt wird, wenn
der Elektromagnet angeschaltet und ausgeschaltet wird. Daher wird
bei einem höher
viskosen Betätigungsströmungsmittel,
wie es bei Kaltstarttemperaturen zu sehen ist, im Vergleich zu Betriebszuständen mit
höherer
Temperatur, weniger Brennstoff von den Einspritzvorrichtungen geliefert,
und der Brennstoff wird später
im Kurbelzyklus geliefert. Unter diesen Bedingungen wird die Gesamtmotorleistung
nachteilig beeinflußt,
was eine unvollständige
Verbrennung, geringe Leistung, weißen Rauch usw. zur Folge hat.
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Die
Viskosität
des Betätigungsströmungsmittels
ist eine Funktion der Strömungsmittelart,
der Menge des Strömungsmittels,
die von dem Getriebe durch die Hydraulikschaltung geschert bzw.
gepumpt wird, und von der Temperatur des Strömungsmittels. In einem laufenden
Motor ist weder die Art des Strömungsmittels noch
die Temperatur festgelegt. Das Brennstoffsystem kann eine Vielzahl
von Betätigungsströmungsmitteln verwenden.
Beispielsweise kann ein viskoseres SAE 15W40 Motoröl oder ein
weniger viskoses 0W20 Motoröl verwendet
werden. Ebenfalls arbeitet das Brennstoffsystem über einen großen Bereich
von Temperaturen, beispielsweise –50 Grad Fahrenheit bis 250
Grad Fahrenheit.
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Die
Verringerung der Brennstofflieferung und die Verzögerungen
der Brennstofflieferung nehmen zu, wenn die Viskosität des Betätigungsströmungsmittels
ansteigt. Wenn die Veränderungen
der Viskosität
nicht berücksichtigt
werden, können
die Brennstofflieferung und der Lieferzeitpunkt unkorrekt sein,
was es schwierig macht, den Motor zu starten und laufen zu lassen,
insbesondere bei hohen Viskositäten,
die bei kalten Temperaturen angetroffen werden. Wenn die Brennstofflieferung
zu gering ist, kann der Motor nicht starten oder er kann mit zu
wenig Leistung versorgt werden. Wenn die Brennstofflieferung zu
groß ist,
können
die strukturellen Fähigkeiten
bzw. Grenzen des Motors überschritten
werden, oder übermäßiger Ruß kann erzeugt
werden. Eine Fehlzündung
kann aufgrund der Brennstofflieferung bei unkorrekten (späten) Zündzeitpunkten
auftreten.
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US 4 523 302 A offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion der Viskosität des Betätigungsströmungsmittels,
welches verwendet wird, um eine hydraulisch betätigte, elektronisch gesteuerte
Einspritzvorrichtung zu betätigen.
Bei einem Verbrennungsmotorsystem, welches einen Motor mit einer
Kurbelwelle aufweist, sind ein Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeitssensor,
der auf die Drehung der Kurbelwelle anspricht, ein Spannungssensor
und ein Motorkühlmitteltemperatursensor
vorgesehen, die jeweils die Winkelgeschwindigkeit anzeigende, die
Spannung anzeigende und die Temperatur anzeigende Signale erzeugen.
Ein elektronisches Steuermodul ist mit Speichermitteln versehen,
wobei das Steuermodul ein assoziiertes die Viskosität anzeigendes
Signal oder einen Parameter aufweist, deren Größe repräsentativ für die Viskosität des Betätigungsströmungsmittels
ist, und eine Funktion der die Winkelgeschwindigkeit anzeigenden
und die Spannung anzeigenden Signale ist. Der Viskositätswert des
Betätigungsströmungsmittels
wird von dem elektronischen Steuermodul verwendet, um den Betätigungsströmungsmitteldruck
zu variieren, und um eine Brennstofflieferungsbefehlssignalimpulsbreite
und den Zeitpunkt der Anwendung des Brennstofflieferungsbefehlssignals
relativ zu einer vorbestimmten Kurbelwellenwinkelposition zu variieren,
um die Einspritzung des Brennstoffes in den Motor über die
Einspritzvorrichtung unabhängig
von der Motordrehzahl und von der Motorbelastung zu steuern.
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DE 197 41 164 A offenbart,
daß in
einer elektronisch gesteuerten hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtung
ein Viskositätswert
für Hydrauliköl detektiert
wird durch einen Ölviskositätsdetektionssensor,
und wobei dann eine angepeilte Basisventilöffnungszeit, während der
ein Elektromagnetventil einer Einspritzeinheit offenzuhalten ist,
basierend auf dem detektierten Viskositätswert korrigiert wird. Schmieröl zur Schmierung
eines Motors wird als das Hydrauliköl verwendet. Der Ölviskositätsdetektionssensor
weist eine Ölpumpe
auf, um das Schmieröl
zu jedem gleitenden Teil des Motors zu liefern, und einen Ölsensor,
um einen Lieferdruck der Ölpumpe
zu detektieren. Alle gleitenden Teile des Motors werden als eine "Drossel" angesehen, und die
Viskosität
des Hydrauliköls
wird gemäß einer
vorbereiteten Karte aus Motordrehzahl und Lieferungsdruck bestimmt,
wobei eine Veränderung
des Durchlaßwiderstandes
in der "Drossel" verwendet wird,
die durch eine Veränderung
der Ölviskosität verursacht
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der
oben erwähnten
Probleme zu überwinden.
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Offenbarung
der Erfindung
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Gemäß eines
Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung
einer Güte bzw.
Klasse eines Betätigungsströmungsmittels
offenbart, welches in einem Brennstoffsystem vorhanden ist, wie
in Anspruch 1 definiert.
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Gemäß noch eines
weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Bestimmung eines Viskositätsbereiches
eines Betätigungsströmungsmittels
offenbart, welches in einem Brennstoffsystem gelegen ist. Die Vorrichtung
weist einen Drucksensor auf, der geeignet ist, einen Druck des Betätigungsströmungsmittels
abzufühlen,
weiter einen Temperatursensor, der geeignet ist, eine Temperatur
des Betätigungsströmungsmittels
abzufühlen,
und eine Steuervorrichtung, die geeignet ist, eine Viskosität des Betätigungsströmungsmittels
ansprechend auf den Druck und die Temperatur zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Brennstoffsystems auf hohem Niveau;
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2 ist
eine Darstellung des Verfahrens zur Bestimmung eines Viskositätsbereiches
eines Betätigungsströmungsmittels;
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3 ist
eine Kurvendarstellung der Viskosität als eine Funktion einer Ölklasse
und der Temperatur;
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4 ist
ein Beispiel einer Ölklassenkarte;
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5 ist
ein Beispiel von mehreren Ölklassenkarten;
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6 ist
ein Diagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Brennstoffsystems
auf hohem Niveau;
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7 ist eine Kurvendarstellung einer Brennstofflieferung
als eine Funktion der Zeit ansprechend auf eine Aktivierung des
Elektromagneten.
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Bester Weg
zur Ausführung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Bestimmung eines Viskositätsbereiches
des Betätigungsströmungsmittels
vor. 1 ist eine Darstellung von einem Ausführungsbeispiel
eines Brennstoffsystems 102 eines Motors. Das Brennstoffsystem 102 weist
mindestens eine hydraulisch betätigte
elektronisch gesteuerte Einspritzvorrichtung (HEUI) 104 für jede Brennkammer
oder jeden (nicht gezeigten) Zylinder des Brennstoffsystems 102 auf.
Das Brennstoffsystem 102 weist auch eine Schaltung 122 auf, um
Betätigungsströmungsmittel
zu jeder Einspritzvorrichtung 104 zu liefern. In einem
Ausführungsbeispiel weist
die Schaltung 122 eine Pumpe 106 auf, die von
einem Verbrennungsmotor 108 angetrieben wird. Die Ausgabe
der Pumpe 106 ist mit jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 104 verbunden,
und auch mit einem Strömungsmittelsumpf
(oder Tank) 110. Der Strömungsmittelsumpf 110 ist
auch durch eine Rückleitung
zurück
an die Pumpe 106 angeschlossen. Jede Einspritzvorrichtung 104 ist
auch mit dem Strömungsmittelsumpf 110 verbunden,
um das Betätigungsströmungsmittel
zum Sumpf 110 zurückzuleiten.
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Die
Schaltung 122 weist einen Drucksensor 116 auf.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Drucksensor 116 zwischen einem Drucksteuerventil 112 und
den Einspritzvorrichtungen 104 gelegen. Der Drucksensor 116 fühlt den
Druck des Betätigungsströmungsmittels
ab und erzeugt darauf ansprechend ein Drucksignal.
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Zusätzlich sind
Mittel zur Bestimmung des Strömungsmittelflusses
in der Schaltung 122 vorgesehen. In einem Ausführungsbeispiel
kann ein Flußsensor 118,
der am Ausgang der Pumpe 106 gelegen ist, verwendet werden,
um den Fluß des
Strömungsmittels
zu bestimmen, und um darauf ansprechend ein Strömungsmittelflußsignal
zu erzeugen. Alternativ kann ein (nicht gezeigter) Motordrehzahlsensor
verwendet werden, um die Drehzahl des Motors 108 abzufühlen, und
um darauf ansprechend ein Flußsignal
basierend auf der abgefühlten
Motordrehzahl zu erzeugen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Pumpe 106 eine Pumpe mit fester Verdrängung. Daher
kann der Fluß bestimmt
werden durch Multiplizieren der Motordrehzahl mit der Pumpenverdrängung pro
Umdrehung pro Minute der Motordrehzahl. Alternativ kann eine Pumpe
mit variabler Verdrängung
verwendet werden, wenn die Pumpe bei einem Hub mit bekannter Verdrängung betrieben
wird, wie beispielsweise entweder mit einem minimalen oder einem
maximalen Hub während
des Kurbelns des Motors.
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Die
Schaltung 122 weist einen Temperatursensor 124 auf.
Der Temperatursensor 124 fühlt die Temperatur des Betätigungsströmungsmittels
und erzeugt darauf ansprechend ein Strömungsmitteltemperatursignal.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Betätigungsströmungsmittel
erdölbasiertes Öl. Jedoch
könnte das
Strömungsmittel
ein synthetisches Öl,
Brennstoff oder eine andere Art eines nicht kompressiblen Strömungsmittels
sein.
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Die
Schaltung 122 weist eine elektronische Steuervorrichtung 126 auf.
Die Steuervorrichtung 126 nimmt das Drucksignal, das Temperatursignal
und das Flußsignal
auf und bestimmt darauf ansprechend einen Viskositätsbereich
des Betätigungsströmungsmittels.
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Die
Schaltung 122 weist ein Drucksteuerventil 112 auf,
um zu regulieren, wieviel Betätigungsströmungsmittel
zu den Einspritzvorrichtungen 104 im Gegensatz zum Strömungsmittelsumpf 110 fließt. Durch Einstellung,
wieviel des von der Pumpe 106 gelieferten Betätigungsströmungsmittelflusses
zu den Einspritzvorrichtungen 104 im Vergleich zu dem Sumpf 110 geht,
kann der Druck des Strömungsmittels
geregelt werden, der zu den Einspritzvorrichtungen 104 geliefert
wird. Der Drucksensor 116 fühlt den Druck des Strömungsmittels
ab, welches zu den Einspritzvorrichtungen 104 fließt, und
liefert eine Rückmeldung
an eine elektronische Steuervorrichtung 126. Die elektronische
Steuervorrichtung 126 vergleicht einen erwünschten
Druck mit einem tatsächlichen
Druck, um ein Steuerungssystem (closed loop) zu bilden, um den Druck
aufrecht zu erhalten. Wenn beispielsweise der abgefühlte Strömungsmitteldruck
den erwünschten
Druck überschreitet, weist
die elektronische Steuervorrichtung 126 das Drucksteuerventil 112 durch
ein elektronisches Signal an, die Menge des Strömungsmittelflusses zum Sumpf 110 zu
steigern, wodurch der Einspritzvorrichtungsdruck herunter auf das
erwünschte
Niveau gebracht wird.
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Die
vorliegende Erfindung weist ein Verfahren auf, um einen Viskositätsbereich
eines Betätigungsströmungsmittels
zu bestimmen, welches innerhalb eines Brennstoffsystems 122 enthalten
ist. Das Verfahren weist die Schritte auf, einen Fluß, eine
Temperatur und einen Druckabfall des Betätigungsströmungsmittels zu bestimmen und
darauf ansprechend einen Viskositätsbereich des Betätigungsströmungsmittels
zu bestimmen.
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2 veranschaulicht
ein Flußdiagramm
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Steuerblock 202 wird
der Fluß des
Betätigungsströmungsmittels
bestimmt. Wie oben erwähnt,
kann der Strömungsmittelfluß bestimmt
werden durch Abfühlen
der Drehzahl der Pumpe 106 und durch Multiplikation der Drehzahl
mit der Pumpenverdrängung,
wenn ein Flußsensor 118 nicht
verfügbar
ist. Die Drehzahl der Pumpe 106 kann bestimmt werden durch
Abfühlen
der Drehzahl des Verbrennungsmotors 108, der die Pumpe 106 antreibt.
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In
einem zweiten Steuerblock 204 wird der Druck des Strömungsmittels
durch den Drucksensor 116 abgefühlt, und ein Drucksignal wird
zu der elektronischen Steuervorrichtung 126 geliefert.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird der Druck abgefühlt,
um einen Druckabfall des Betätigungsströ mungsmittels
an einer konsistenten bzw. gleichbleibenden Zumeßöffnung innerhalb der Schaltung 122 zu
bestimmen. Der Ausdruck konsistent bzw. gleichbleibend bedeutet
in diesem Zusammenhang, daß die
Zumeßöffnung für einen
gegebenen Zustand fest ist, d.h., immer wenn der gleiche Zustand
auftritt, wird der Querschnitt der Zumeßöffnung der gleiche sein. Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird der Druck während
des Anlaufens des Motors bestimmt, und der Druckabfall wird an dem
Drucksteuerventil 112 gemessen. Während des Anlaufens bzw. Kurbelns
des Motors sind die Elektromagneten, die mit den Brennstoffeinspritzvorrichtungen
assoziiert sind, nicht aktiviert. Daher schießen die Einspritzvorrichtungen 104 nicht,
und das Betätigungsströmungsmittel
fließt
nicht durch die Einspritzvorrichtungen 104 außer bei
einer Leckage. Das Strömungsmittel
wird von der Pumpe 106 durch das Drucksteuerventil 112 zum
Strömungsmittelsumpf 110 und
zurück
zur Pumpe 106 zirkuliert. Während des Anlaufens wird kein
Strom zu dem Drucksteuerventil geliefert. Kein Versuch wird vorgenommen,
den Einspritzvorrichtungsdruck während
des Anlaufens zu regeln; daher wird das Drucksteuerventil als eine
konsistente Zumeßöffnung verwendet,
an der ein Druckabfall gemessen werden kann. Wenn das Strömungsmittel von
der Pumpe 106 durch die Einschränkungen des Drucksteuerventils 112 und
der assoziierten Verbindungsleitungen zum Sumpf 110 fließt, tritt
ein Druckabfall auf. Daher wird der gesamte Fluß durch das Drucksteuerventil 112 zum
Sumpf 110 geleitet, und der Druckabfall kann an dem Drucksteuerventil 112 gemessen
werden. Bei einem Ausführungsbeispiel
kann der Druckabfall durch Verwendung eines Drucksensors 116 bestimmt werden,
der zwischen den Einspritzvorrichtungen 106 und dem Drucksteuerventil 112 gelegen
ist. Der Druck auf der niedrigen Seite des Drucksteuerventils 112,
d.h. beim Strömungsmittelsumpf 110,
kann als auf einem atmosphärischen
Niveau liegend angesehen werden, oder kann durch einen Atmosphärendrucksensor
des Verbrennungsmotors gemessen werden, falls dieser so ausgerüstet ist.
Daher kann die Ausgangsgröße des Drucksensors 116 verwendet
werden, um die Größe des Druckabfalls
an dem Drucksteuerventil 112 abzufühlen. In einem alternativen
Ausführungsbeispiel
kann ein weiterer (nicht gezeigter) Drucksensor zwischen dem Drucksteuerventil 112 und
dem Sumpf 110 gelegen sein. Dann wird die Differenz zwischen
der Druckauslesung der Drucksensoren, die vor und nach dem Drucksteuerventil 112 gelegen
sind, den Druckabfall an dem Drucksteuerventil 112 anzeigen.
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In
einem dritten Steuerblock 206 wird die Temperatur des Strömungsmittels
durch den Temperatursensor 124 abgefühlt, und ein Temperatursignal
wird zu der elektronischen Steuervorrichtung 126 geliefert.
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In
einem vierten Steuerblock 208 wird der Viskositätsbereich
des Betätigungsströmungsmittels
bestimmt. Ein Beispiel eines Betätigungsströmungsmittels
ist erdölbasiertes Öl. In einem
Ausführungsbeispiel kann
der Viskositätsbereich
des Betätigungsströmungsmittels
als eine Funktion der Ölklasse
definiert werden.
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Die Ölklasse
kann durch den weit verbreiteten SAE-Standard J300 "Engine Oil Viscosity
Classification" definiert
werden. Diese Spezifikation gibt die zulässige Viskosität für eine gegebene Ölklasse
an, wie in Tabelle 1 unten veranschaulicht: Tabelle
1
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Zwei
Serien von Viskositätsklassen
sind definiert, jene, die den Buchstaben W enthalten, und jene ohne
den Buchstaben W. Öle
mit einzelner Viskositätsklasse
mit dem Buchstaben W werden durch die maximale Viskosität bei niedriger
Temperatur definiert. Einzelklassenöle (Single-Grade-Öle) ohne
dem Buchstaben W basieren auf einem Satz von minimalen und maximalen
kinematischen Viskositäten
bei 100°C. Öle mit mehreren
Viskositätsklassen
("Multi-Grade-Öle") werden durch beide
der folgenden Kriterien definiert: Maximale Viskosität bei niedriger
Temperatur entsprechend einer der W-Klassen und maximale und minimale Viskositäten bei
100°C entsprechend
einer der Nicht-W-Klassen.
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Die
SAE-Definition von Multi-Grade-Ölen
legt die zulässigen
Viskositäten
bei zwei Temperaturpunkten fest. Aus dieser Definition können die
Viskositätsbereiche
für eine
gegebene Ölklasse
für andere
Temperaturen interpoliert werden. Diese Interpolation hängt von
der Beziehung zwischen der Viskosität und der Temperatur für die Öle ab, wie
in der empirischen Beziehung definiert, die MacCoull-Walther-Wright-Gleichung
genannt wird, die unten veranschaulicht wird: log(log(Viskosität)) = A
+ B*log (absolute Temperatur)wobei A und B Konstanten sind.
Die A- und B-Werte für
die Gleichung, die den oberen Viskositätsbereich gegenüber der
Temperatur für
ein gegebenes Multi-Grade-Öl
abgrenzen, werden erhalten, indem man die Gleichung unter Verwendung
der Punkte maximaler Viskosität
auflöst,
die bei 100°C
als auch bei der niedrigen Temperatur definiert sind, wie in Tabelle
1 festgelegt. Daraus wird ein oberer Viskositätsbegrenzungsbereich für jedes
Multi-Grade-Öl
durch SAE J300 definiert.
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Die
Viskosität
eines Betätigungsströmungsmittels,
wie von der SAE-Definition
definiert, ist eine Funktion der Ölklasse und der Temperatur,
wie in 3 veranschaulicht. Die Ölklasse bzw. der Ölgrad, wie
von SAE J300 definiert, zeigt eine maximale Viskositätsgrenze
für ein Öl von gegebener
Temperatur an. Sobald daher die Ölgüte bestimmt
wird, der das Strömungsmittel
am meisten ähnelt,
d.h. eine, die für
das Strömungsmittel repräsentativ
ist, kann ein Viskositätsbereich
bestimmt werden. Die tatsächliche
Viskosität
des Betätigungsströmungsmittels
kann so bestimmt werden, daß sie
innerhalb des Viskositätsbereiches
liegt. Da die Ölgüte eine
Grenze maximaler Viskosität
definiert, kann der Viskositätsbereich
so bestimmt werden, daß er
zwischen der identifizierten Ölgüte und der Ölgüte mit der
nächst
niedrigeren Viskositätsgrenze
liegt. Wenn beispielsweise bestimmt wird, daß das Betätigungsströmungsmittel am ehesten einem
15W40-Öl ähnelt, und
die Temperatur –25°C ist, dann
kann der Viskositätsbereich
derart bestimmt werden, daß er
zwischen 20.000 cP (15W40 bei –25°C) und 10.000
cP (10W30 bei –25°C) liegt.
Zur Steuerung des Brennstoffsystems 102 kann die Steuervorrichtung 126 entweder
den Viskositätsbereich
verwenden oder eine Viskosität
innerhalb eines Bereiches als die Viskosität des Strömungsmittels auswählen. Für das oben
beschriebene Szenario kann beispielsweise die Viskosität des Strömungsmittels
so ausgewählt
werden, daß sie
15.000 cP ist, der Mittelpunkt des identifizierten Viskositätsbereiches.
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Daher
kann bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Viskositätsbereich
als eine Funktion der Ölklasse
bestimmt werden. Die Ölklasse,
der das Betätigungsströmungsmittel
am meisten bezüglich
der Viskosität ähnelt, kann
ansprechend auf den Fluß,
die Temperatur und den Druckabfall des Betätigungsströmungsmittels bestimmt werden.
Eine Karte einer speziellen Ölklasse
kann als eine Funktion des Strömungsmittelflusses,
des Druckabfalls und der Temperatur des Strömungsmittels durch eine empirische
Analyse, durch eine Simulation und durch Tests bestimmt werden,
wie in 4 veranschaulicht. Beispielsweise kann für eine spezielle Ölklasse
die Strömungsmitteltemperatur
eingestellt werden, dann kann der Strömungsmittel fluß variiert
werden, und der Druckabfall an einer konsistenten Zumeßöffnung kann
gemessen werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel basiert die
Form der Ölklassenkarte
für eine
gegebene Ölklasse
auf der Beziehung der Größe eines
Druckabfalls an einer konsistenten Zumeßöffnung für einen gegebenen Fluß, der direkt
proportional zur Viskosität
des Strömungsmittels
ist.
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Ölklassenkarten
von allen potentiellen Ölklassen,
die in dem Brennstoffsystem verwendet werden können, können in ähnlicher Weise bestimmt werden,
wie in 5 veranschaulicht. Während des Betriebs der vorliegenden
Erfindung nimmt die Steuervorrichtung 126 den abgefühlten Fluß, den Druckabfall
und die Temperatursignale auf. Der Fluß, der Druck und die Temperatur
werden verwendet, um die Ölklasse
so zu bestimmen, daß sie
möglichst
genau den Viskositätscharakteristiken
des Betätigungsströmungsmittels
entspricht. Die Ölklassenkarte,
die am nächsten
an den gemessenen Parametern liegt, zeigt die Ölklasse an, der das Betätigungsströmungsmittel
am ehesten ähnelt.
Die Ölklassenkarte
kann als eine Nachschautabelle mit mehreren Variablen eingerichtet
werden, die die Ölklasse
als eine Funktion der Temperatur, des Druckabfalls und des Flusses
des Betätigungsströmungsmittels
liefert. Dann kann mit der Temperatur und der Ölklasse, der das Strömungsmittel
am meisten ähnelt,
wie in 3 veranschaulicht, der Viskositätsbereich
bestimmt werden, wie oben beschrieben. Daher kann der Viskositätsbereich
basierend auf dem Fluß,
der Temperatur und dem Druckabfall des Betätigungsströmungsmittels bestimmt werden.
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Daher
kann die Ölklasse,
die am meisten den Charakteristiken des Betätigungsströmungsmittels ähnelt, oder
der Viskositätsbereich
dann verwendet werden, um Betriebscharakteristiken des Brennstoffsystems zu
bestimmen und zu steuern, einschließlich der erwünschten
Brennstoffmenge, des erwünschten
Druckes des Betätigungsströmungsmittels,
der erwünschten
elektrischen Dauer der Einspritzung, der Start der Brennstofflieferung
und die erwünschte
Zeitsteuerung der Einspritzung.
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Wie
oben erwähnt,
wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Viskositätsbereich
während des
Anlaufens bestimmt, teilweise, weil das Drucksteuerventil eine konsistente
bzw. gleichbleibende Zumeßöffnung vorsieht,
an der ein Druckabfall gemessen werden kann. In einem alternativen
Ausführungsbeispiel kann
der Viskositätsbereich
kontinuierlich während
des Betriebs des Brennstoffsystems 102 bestimmt werden. 6 veranschaulicht
eine alternative Konfiguration eines Brennstoffsystems 602 mit
einer Zumeßöffnung 606 mit
fester Geometrie, die zwischen den Brennstoffeinspritzvorrichtungen 104 und
dem Strömungsmittelsumpf 110 gelegen
ist. Die Zumeßöffnung 606 mit
fester Geometrie sieht eine konsistente Zumeßöffnung vor, an der ein Druckabfall
gemessen werden kann. Zusätzlich
kann ein Flußsensor 604 nahe
der konsistenten Zumeßöffnung 606 gelegen
sein, um den Strömungsmittelfluß durch
die Zumeßöffnung zu
messen. Daher können
der Druck, die Temperatur und der Fluß des Betätigungsströmungsmittels kontinuierlich überwacht
werden und die Ölklasse
und der Viskositätsbereich
des Strömungsmittels
können
kontinuierlich bestimmt werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist,
daß, wenn
sich die Temperatur oder andere Charakteristiken des Strömungsmittels
während
des Betriebs des Brennstoffsystems 602 verändern, der
Viskositätsbereich
des Strömungsmittels kontinuierlich
aktualisiert werden kann, um sicherzustellen, daß Veränderungen der Strömungsmittelviskosität berücksichtigt
werden können,
wenn man die Betriebscharakteristiken des Brennstoffsystems 602 bestimmt.
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Wenn
der Viskositätsbereich
bestimmt wird, kann die Steuervorrichtung 126 dann die
Viskositätsinformationen,
wie beispielsweise den Viskositätsbereich
oder die Ölklasse,
der das Strömungsmittel
am meisten ähnelt,
an andere interne oder externe Programme liefern, die die Informationen
für Steuerstrategien
des Brennstoffsystems verwenden. Beispielsweise ermöglicht es
die Ein-Zeit der Brennstoffeinspritzvorrichtung oder die Elektromagneteinschaltdauer,
daß das
Betätigungsströmungsmittel,
welches zu den Einspritzvorrichtungen fließen soll, modifiziert werden
kann, um sicherzustellen, daß die
ordnungsgemäße Menge
an Brennstoff eingespritzt wird, und die erwünschte Einspritzzeitsteuerung
realisiert wird.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Bestimmung eines Viskositätsbereiches
eines Betätigungsströmungsmittels
in einem hydraulischen, elektronischen Brennstoffsystem vor. Das
Verfahren weist die Schritte auf, einen Fluß, einen Druckabfall und die
Temperatur des Betätigungsströmungsmittels
zu bestimmen und darauf ansprechend den Viskositätsbereich des Betätigungsströmungsmittels zu
bestimmen.
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Die
Viskosität
des Betätigungsströmungsmittels
bewirkt sowohl, wann der Brennstoff geliefert wird (den Einspritzzeitpunkt)
als auch die Menge des Brennstoffes, die von der Einspritzvorrichtung
geliefert wird, wie in den 7A und 7B veranschaulicht.
Beispielsweise ist bei kalten Temperaturen das Betätigungsströmungsmittel
dikker, d.h., es hat eine höhere
Viskosität
(Linien 702, 704) als bei warmen Temperaturen
(Linien 706, 708). Wenn daher ein elektrisches
Signal zu einem Elektromagneten geliefert wird, der eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
steuert, welches den Elektromagneten anweist, die Lieferung des
Betätigungsströmungsmittels
zu der Einspritzvorrichtung zum Zeitpunkt t0 710 zu
ermöglichen,
fließt
das Strömungsmittel
mit einer langsameren Rate. Das Betätigungsströmungsmittel fließt in eine
Kammer innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung und drückt nach
unten auf einen Stössel,
was ermöglicht,
daß Brennstoff
aus der Einspritzvorrichtungsdüse
ausläuft.
Wenn das Betätigungsströmungsmittel
sich mit einer langsameren Rate bewegt, ergibt es eine gesteigerte
Verzögerung,
bevor die Einspritzvorrichtung beginnt, Brennstoff zu liefern. Wenn
weiterhin der Elektromagnet wiederum ausgeschaltet wird, um die
Lieferung des Brennstoffes zum Zeitpunkt t1 zu stoppen 712,
hat die verringerte Flußrate
des Betätigungsströmungsmittels
zur Folge, daß insgesamt
weniger Brennstoff zwischen (den Zeitpunkten) eingespritzt wird,
wenn der Elektromagnet eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Wenn
eine ungenaue Brennstoffmenge durch die Einspritzvorrichtungen geliefert
wird, oder wenn die Zeitsteuerung der Einspritzlieferungen sich
verschiebt, wird die gesamte Motorleistung nachteilig beeinflußt.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden während
des Anlaufens eines Motors die Einspritzvorrichtungen anfänglich entregt,
was verhindert, daß Brennstoff
eingespritzt wird. Das Betätigungsströmungsmittel
wird von der Pumpe 106 durch ein Strömungsmitteldruckventil 114,
ein Drucksteuerventil 112, einen Strömungsmittelsumpf 110 und
zurück
zur Pumpe 106 zirkuliert. Der Strömungsmittelfluß, der Druck
und die Temperatur werden abgefühlt,
und Signale werden jeweils zu einer Steuervorrichtung 126 geliefert.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Betätigungsströmungsmittel
erdölbasiertes Öl. Die Steuervorrichtung 126 bestimmt
den Viskositätsbereich
des Strömungsmittels
basierend auf dem Strömungsmittelfluß, der Temperatur
und dem Druckabfall des Strömungsmittels.
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Wenn
die Steuervorrichtung 126 den Viskositätsbereich des Betätigungsströmungsmittels
bestimmt, können
die Informationen zu einer Steuerstrategie geliefert werden, um
die Betriebscharakteristiken des Brennstoffsystems zu bestimmen
und zu steuern, die die erwünschte
Brennstoffmenge, die erwünschte
Einspritzdauer, den erwünschten
Einspritzzeitpunkt und den erwünschten
Strömungsmitteldruck
mit einschließen, wodurch
die Gesamtleistung des Brennstoffsystems verbessert wird.
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Wenn
zusätzlich
die Steuervorrichtung 126 die Viskosität oder Klasse des Betätigungsströmungsmittels
bestimmt, der das Strömungsmittel
am meisten ähnelt,
wird es dann ermöglicht,
daß die
Einspritzvorrichtungen 104 über (nicht gezeigte) Elektromagneten
schießen.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel
werden der Fluß,
die Temperatur und der Druck des Betätigungsströmungsmittels kontinuierlich überwacht,
um kontinuierlich den Viskositätsbereich
des Betätigungsströmungsmittels
zu bestimmen.
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Einer
der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist, daß, wenn die Viskosität des Strömungsmittels
sich verändert,
beispielsweise, wenn das Strömungsmittel
beginnt, die Charakteristiken aufgrund des Gebrauchs mit der Zeit
zu verändern,
die vorliegende Erfindung weiter dynamisch die Viskosität des Strömungsmittels
bestimmen wird und die Klasse bzw. den Grad auswählen wird, der das Strömungsmittel
am meisten ähnelt.
Daher wird die Gesamtleistung des Systems nicht nachteilig beeinflußt, wenn
das Öl
beginnt, zusammenzubrechen, d.h. mit der Zeit weniger viskos wird,
oder wenn die Betriebstemperatur des Motors sich verändert.
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Andere
Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können aus
einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche erhalten
werden.
