CN109415991A - 用于确定机动车喷射***中流体喷射量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在借助于机动车的喷射***实施的喷射过程中确定流体的喷射量的方法，其中流体通过管路***输送到喷射元件，具有以下步骤：‑利用第一压力传感器的输出信号确定由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间；‑形成在由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间与喷射过程开始的时间之间的时间差；‑利用所形成的时间差确定管路***中流体的传播速度；‑使用传播速度确定管路***的刚度，和‑使用管路***的所确定的刚度来确定流体的喷射量。

Description

用于确定机动车喷射***中流体喷射量的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于确定机动车喷射***中流体喷射量的方法和装置。
技术领域
对于确定机动车的额定燃料喷射量而言的一个重要参数是所要求的扭矩。所要求的扭矩取决于驾驶员愿望并且由传感器确定，传感器的输出信号包含有关油门踏板瞬时位置的信息。用于确定额定燃料喷射量的其他重要参数例如包括：瞬时转速、瞬时行驶速度、瞬时发动机负载和瞬时发动机温度。通过一个控制器来确定额定燃料喷射量，向该控制器提供有关上述参数和其他参数的信息。
在机动车辆的运行过程中，重要的是要获得关于在喷射过程中实际喷射的燃料量的信息。
在所谓的SCR催化器***和MPI喷射***（多点喷射***）中，也重要的是要获得关于在喷射过程中实际喷射的流体量的信息。
发明内容
本发明的任务是，提供用于确定在机动车喷射***中的流体喷射量的改进方法和改进装置。
该任务通过具有在权利要求1中描述的特征的方法来解决。从属权利要求中描述了本发明的有利的实施方式和改型方案。权利要求11的对象是用于确定在机动车的喷射***中的流体喷射量的装置。
在根据本发明的、用于确定机动车的喷射***中的流体喷射量的方法中——其中流体通过管路***被输送到喷射元件，在第一使用压力传感器的输出信号的情况下确定由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间；形成在由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间与喷射过程开始时间之间的时间差；在利用所形成的时间差的情况下确定流体在管路***中的传播速度；在利用所述传播速度的情况下确定管路***的刚度，和在利用所确定的管路***的刚度的情况下确定流体喷射量。
通过这种方法以有利的方式实现了：在确定被喷射的流体量时，考虑管路***在运行过程中例如由于***中的温度变化或空气含量变化而变化的整体刚度。由此，在喷射***运行期间，在随后确定额定喷射量的新值时，控制器可以考虑管路***的瞬时整体刚度。这使得在车载诊断的基础上，流体的额定喷射量能够更好地适应机动车的瞬时运行条件，例如适应瞬时驾驶员期望。
附图说明
本发明的其他有利特征将从下文中的、借助于附图的示例性阐述中产生。
在附图中：
图1示出了用于确定在机动车喷射***中流体喷射量的装置的方框图，
图2示出了图1所示的管路在喷射过程开始之后在管路起点区域的压力变化曲线图，
图3示出了图1所示的管路在喷射过程开始之后在管路终点区域的压力变化曲线图，
图4示出在基于模拟的方法中在根据本发明的方法中在存在柔性管路时以及在存在钢管路时所确定的喷射燃料量与流体的空气含量的关系，以及
图5示出了当存在柔性管路和钢管路时，刚度与流体中空气含量的关系。
具体实施方式
图1示出了用于确定机动车喷射***中的流体喷射量的装置的方框图。例如，该喷射***是SCR催化器喷射***，其中尿素溶液通过管路***从用作流体源的输送泵供应到用作流体接收器（Fluidsenke）的喷射阀，通过该喷射阀在运行期间将尿素溶液喷射到机动车的排气***中。
所示装置具有作为管路***的管路1，通过该管路，由输送泵2提供的尿素溶液被供给至喷射阀3。输送泵2由控制单元4借助于控制信号s1进行操控，喷射阀3借助于控制信号s2进行操控。
在管路1的管路终点区域中设置的是压力传感器S1，用于测量管路终点区域中的压力，并将配属的传感器信号p1提供给控制单元4。在管路起点区域中提供另一个压力传感器S2，用于测量管路起点区域中的压力，并向控制单元4提供配属的传感器信号p2。
控制单元4被构造用于，在使用存储在存储器中的工作程序的情况下，在使用上述关于在管路起点处和管路终点处的压力的信息的情况下，在使用关于机动车的其他参数的信息的情况下和在使用所存储的特征数据的情况下，确定上述控制信号s1（针对流体源2）和s2（针对流体接收器3），并且此外用于确定在喷射过程中喷射的流体量Vinj。
借助于控制单元4在喷射过程中所喷射的流体量的确定如下地进行：
在第一步骤ST1中，在使用由压力传感器S1确定的压力信号p1的情况下，检测喷射过程开始的时间t1。作为替代方案，这个时间t1也可由控制单元4提供，该控制单元被设计用于控制整个喷射过程。
在此之后，在第二步骤ST2中，在使用压力传感器S2确定的压力信号p2的情况下，确定由喷射过程导致的压力梯度的最大值出现的时间。为此，控制单元4由时间上相继的压力信号p2形成差分信号，并确定这些差分信号的最大值以及出现该最大差分信号的时间t2，该时间t2对应于管路1的入口区域中的最大压力梯度。
在此之后，在步骤ST3中，根据以下关系确定时间差∆t：
∆t = t2 – t1。
此时间差是由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间t2与喷射过程开始的时间t1之间的时间差。
在随后的步骤ST4中，根据以下关系，在使用所述时间差∆t的情况下，确定管路***中流体的传播速度cSystem：
cSystem = l/∆t，
其中，l是第一管路的长度。
在此之后，如果需要，在步骤ST5中，根据以下关系确定固有频率fSystem：
fSystem = cSystem/2∙l。
在随后的步骤ST6中，管路***的刚度如此进行确定：
ESystem = cSystem 2∙ϱ，
其中，ϱ为流体密度。该流体密度是从存储器中获得的，在该存储器中对于大量的传播速度分别存储了配属的密度值。
在此之后，在步骤ST7中，由喷射过程引起的压力降∆p如下进行确定：
∆p = p1 – p3，
其中，p3是通过压力传感器S2 确定的、在管路起点区域中压力，并且p3在由喷射过程引起的压力振荡衰减后被确定。这种由喷射过程引起的压力振荡的衰减在喷射过程开始后的短时间之后发生，使得在***运行中在随后的喷射过程开始之前很久就可以进行喷射量确定。因此，能够对所确定的喷射量与额定喷射量的可能存在的偏差作出快速反应，从而使得在随后的喷射过程中，实际喷射量与额定喷射量的偏差可以迅速减小。
在步骤ST8中，根据以下关系式，从该压力降∆p中确定由喷射过程导致的流体体积减少量，该减少量与待确定的喷射量一致：
Vinj = ∆VSystem = (Vtotal∙∆p)/ESystem，
其中Vtotal是管路***的总容量。
通过以下关系式在步骤ST9中最终确定流体的喷射质量minj：
minj = Vinj∙ϱ。
因此，通过上述方程描述的方法实现了，在使用管路起点和终点处的所测量的压力信号、关于喷射过程的开始和流体密度的知识的情况下，确定在喷射过程中喷射的流体量Vinj，其中使用所测量的压力值来形成喷射过程开始时间与由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现时间之间的时间差。所形成的时间差用于确定流体在管路***中的传播速度。在利用流体在管路***中的传播速度的情况下，确定管路***的刚度。流体的喷射量最终可以使用所确定的管路***的刚度来进行确定。此外，喷射的流体质量可以利用流体的密度从所喷射的流体量中确定。
通过该方法，以有利的方式实现了：在确定喷射的流体量时，考虑在喷射***的运行中变化的管路***刚度，尤其是由于管路***中的温度波动和空气含量而导致上述变化，并且能够为了生成用于后续喷射过程的控制信号而被考虑。可以在很短的时间内确定所喷射的流体量，因为在由喷射过程引起的压力振荡衰减后，对于上述确定所需的所有信息都已可用。与后续喷射过程的时间间隔在此过程中并不重要。在单次喷射过程中，一旦所述由喷射过程引起的压力振荡被衰减，即可进行喷射的流体量的确定。
图2示出了图1所示的管路1的管路起点区域中的压力变化曲线图。在此图中，压力p2以bar为单位向上绘制，时间以s为单位向右绘制。
图3示出了图1所示的管路1的管路终点区域中的压力变化曲线图。在此图中，压力p1以巴为单位向上绘制，时间以s为单位向右绘制。
在所示的实施例中，7巴的压力作为初始状态既存在于管路起点区域中，也存在于管路终点区域中。
以该初始状态为出发点，通过控制单元4由此来触发喷射过程：控制单元4向连接到管路终点的喷射阀3输出打开该喷射阀的控制信号s2。
结果是，在管路1的管路终点区域会出现压力降，借助于位于管路终点区域的压力传感器S1的输出信号来探测该压力降。如图3所示，在管路终点区域出现一压力变化过程。如果从7巴的初始状态出发压力开始下降，便出现喷射过程开始的时间t1。
图2示出了在管路1的起点区域中，作为对于喷射过程开始的反应而产生的压力变化。将该压力变化的相继的压力值相互比较，以确定由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间t2。这一时间t2在图2中示出。
控制单元4形成由喷射过程引起的压力梯度的最大值的出现时间t2与喷射过程开始时间t1之间的时间差∆t：
∆t = t2 – t1。
随后，控制单元4使用所述时差∆t确定管路1中燃料的传播速度。以下关系适用于此：
cSystem = lPipe/∆t。
在此lPipe是管路1的长度。
在下一步骤中，传播速度用于计算所述***的固有频率。这是通过以下关系实现的：
fSystem = cSystem/2∙lPipe。
此外，所述传播速度用于确定管路1的刚度。这是通过以下关系来实现的：
ESystem = cSystem 2∙ϱ。
这里ϱ是燃料的密度。
随后，确定在管路起点区域中由喷射过程引起的压力差。这在由喷射过程引起的压力振荡衰减后并且在随后的喷射过程开始之前，通过借助于压力传感器S2来测量压力p3以及通过压力值p1和p3的下述差值来进行：
∆p = p1 – p3。
所述压力差∆P和确定的刚度ESystem用于确定由喷射过程导致的体积减小，该体积减小与待确定的喷射量相对应：
Vinj = ∆VSystem = (Vtotal∙∆p)/ESystem。
以这种方式确定的喷射量和燃料密度最终用于确定所喷射的燃料质量：
minj = Vinj∙ϱ。
随后的图4和图5说明了分别与***的空气含量LG相关的、在喷射过程中与刚性管路的特性相比柔性管路的不同特性。柔性管路在此被理解为刚度相对较低的管路。刚性管路则被理解为刚度很高的管路、例如钢管路。
图4示出在模拟中在根据本发明的方法中在存在柔性管路时以及在存在钢管路时所确定的喷射燃料量Vinj。在这种情况下，当存在柔性管路时确定的喷射量如图4a所示，当存在钢管路时确定的喷射量如图4b所示，其中流体中的空气含量LG分别向右绘制。实线在这里分别表示通过模拟确定的所喷射的流体量的值，点划线表示通过根据本发明的方法确定的值。
从图4所示的变化曲线来看，很明显，尤其是
-所确定的被喷射的流体量彼此不同，
-在存在钢管路时，所确定的被喷射的流体量具有相同的变化曲线，但是具有一相互偏移量，
-当存在一柔性管路时，所确定的被喷射的流体量具有不同的变化曲线，其中，当在空气含量LG增加的情况下进行模拟时，变化曲线基本上呈指数上升，当使用根据本发明的方法时，其也基本上呈指数上升，但具有明显的跳跃。
图5示出了当存在柔性管路（图5a）和钢管路（图5b）时，刚度与流体中空气含量的关系。从这些图中还可以明显看出，当存在柔性管路***时，空气含量对管路***刚度的影响不同于当存在刚性管路***时，从而使得所喷射的流体量也彼此不同。
附图标记列表
1管路
2输送泵
3喷射阀
4控制单元
S1压力传感器
S2压力传感器
s1控制信号
s2控制信号
p1传感器信号，压力值
p2传感器信号，压力值。

Claims (11)

1.在借助于机动车的喷射***实施的喷射过程中确定流体的喷射量的方法，其中流体通过管路***输送到喷射元件，具有以下步骤：
- 利用第一压力传感器（S2）的输出信号（p2）确定由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间（t2）；
- 形成在由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现的时间（t2）与喷射过程开始的时间（t1）之间的时间差（∆t）；
- 利用所形成的时间差（∆t）确定管路***中流体的传播速度（c）；
- 使用传播速度（c）确定管路***的刚度（ESystem），和
- 使用管路***的所确定的刚度（ESystem）来确定流体的喷射量（Vinj）。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，喷射过程的开始时间（t1）由控制单元（4）预先确定。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用第二压力传感器（S1）的输出信号来确定喷射过程开始的时间（t1）。
4.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述被喷射的流体质量（minj）使用所述被喷射的流体量（Vinj）和所述流体的密度（ϱ）来确定。
5.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，流体在管路***中的传播速度（c）是根据以下关系确定的：
c = l / ∆t，
其中，c为传播速度，l为管路***的长度并且∆t为喷射过程开始时间与由喷射过程引起的压力梯度的最大值出现时间之间的时间差。
6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述管路***的固有频率（fSystem）由传播速度（c）和所述管路***的长度（l）来确定。
7.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述管路***的刚度（ESystem）由传播速度（c）和流体的密度（ϱ）来确定。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于流体的密度（ϱ）是从存储器中获得的。
9.按上述权利要求中任一项所述的方法，，其特征在于确定了由喷射过程导致的压力差（∆p）。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，流体的被喷射的量（Vinj）是根据以下关系确定的：
Vinj = (Vtotal∙∆p)/ESystem，
其中Vtotal是管路***的总容量。
11.用于确定在借助于机动车的喷射***实施的喷射过程中流体的喷射量的装置，其中流体通过管路***输送到喷射元件，其特征在于，该装置具有控制单元（4），其被构造用于执行根据权利要求1所述的方法。
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