DE102006033486A1 - Method for operating a fuel system of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Bei einem Kraftstoffsystem (10) einer Brennkraftmaschine (12) wird der Kraftstoff von einer elektrischen Kraftstoffpumpe (18) bedarfsabhängig verdichtet und in einen Kraftstoffverteiler (22) gefördert. Der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteiler (22) wird geregelt. Es wird vorgeschlagen, dass als Istwert für die Regelung des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffverteiler (22) ein unter Verzicht auf einen Drucksensor erhaltener, unter Berücksichtigung aktueller Betriebsparameter des Kraftstoffsystems (10) und der Brennkraftmaschine (12) modellierter Druckwert verwendet wird.In a fuel system (10) of an internal combustion engine (12), the fuel is compressed as required by an electric fuel pump (18) and conveyed into a fuel distributor (22). The fuel pressure in the fuel rail (22) is regulated. It is proposed that the actual value used for the regulation of the fuel pressure in the fuel distributor (22) is a pressure value obtained without the use of a pressure sensor and modeled taking into account current operating parameters of the fuel system (10) and the internal combustion engine (12).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung.The The invention relates to a method for operating a fuel system an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Subject The invention further includes a computer program, an electrical Storage medium and a control and / or regulating device.
Aus
der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Technische AufgabeTechnical task
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass das entsprechende Kraftstoffsystem möglichst preiswert und einfach baut.task The present invention is a method of the aforementioned Refine the way so that the appropriate fuel system as possible inexpensive and easy to build.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner finden sich Lösungsmöglichkeiten in den nebengeordneten Patentansprüchen. Wichtige Merkmale der Erfindung sind auch in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung aufgeführt, wobei diese Merkmale in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein können, ohne dass hierauf im Einzelnen explizit hingewiesen wird.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved. Advantageous developments are specified in the subclaims. Furthermore, there are solutions in the independent claims. Important features of the Invention are also in the following description and in Drawing listed, where these features in very different combinations for the invention can be essential without being explicitly mentioned in detail.
Vorteilhafte WirkungenAdvantageous effects
Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei dem entsprechenden Kraftstoffsystem auf einen Drucksensor, der den Druck in dem Kraftstoffverteiler ("Rail") erfasst, verzichtet werden. Stattdessen wird als Ist-Wert für die Regelung des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffverteiler ein modellierter Druckwert verwendet. Für ein solches Modell stehen aktuelle Betriebsparameter des Kraftstoffsystems und der Brennkraftmaschine zur Verfügung, welche, beispielsweise auch unter Berücksichtigung geometrischer Randbedingungen des Kraftstoffsystems, eine zuverlässige modellhafte Ermittlung des Drucks im Kraftstoffverteiler ermöglichen.thanks of the method according to the invention can in the corresponding fuel system to a pressure sensor, the the pressure in the fuel rail ("rail") recorded, waived. Instead, as the actual value for the scheme the fuel pressure in the fuel rail a modeled pressure value used. For such a model are current operating parameters of the fuel system and the internal combustion engine available, which, for example, taking into account geometric Boundary conditions of the fuel system, a reliable model Allow determination of the pressure in the fuel rail.
Eine erste vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der modellierte Druckwert unter Verwendung eines hydraulischen Modells des Kraftstoffverteilers ermittelt wird, wobei das Modell als Eingangsgrößen mindestens eine einzuspritzende Kraftstoffmenge und eine Fördermenge der Kraftstoffpumpe und vorzugsweise auch eine Drehzahl der Brennkraftmaschine erhält. Letztlich beinhaltet dieses hydraulische Modell eine Mengenbilanz der dem Kraftstoffverteiler von der Kraftstoffpumpe zugeführten und von den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen abgeführten Kraftstoffmenge. Eine solche Mengenbilanz ermöglicht unter Berücksichtigung der geometrischen Randbedingungen des Kraftstoffverteilers präzise Ergebnisse bei der Modellierung des Druckwertes.A first advantageous embodiment of the method according to the invention Forces the modeled pressure using a hydraulic model of the fuel rail is determined, wherein the model as inputs at least one amount of fuel to be injected and a delivery rate of the fuel pump and preferably also receives a speed of the internal combustion engine. Ultimately This hydraulic model includes a mass balance of the Fuel distributor supplied by the fuel pump and amount of fuel discharged from the fuel injectors. A allows such quantity balance considering the geometric boundary conditions of the fuel rail precise results in the modeling of the pressure value.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Fördermenge der Kraftstoffpumpe anhand eines hydraulischen Modells der Kraftstoffpumpe ermittelt wird, wobei das Modell als Eingangsgröße mindestens eine Drehzahl der Kraftstoffpumpe erhält. Ein solches hydraulisches Modell der Kraftstoffpumpe kann beispielsweise durch das Vermessen einer Mehrzahl von Serien-Kraftstoffpumpen in Form einer Mittelwertbildung erstellt werden. Im einfachsten Fall besteht das hydraulische Modell der Kraftstoffpumpe aus einer Kennlinie oder einem Kennfeld oder einer polynomischen Gleichung, welches bzw. welche anhand der Drehzahl der Kraftstoffpumpe und gegebenenfalls auch noch unter Berücksichtigung eines Drucks die Fördermenge ausgibt.In Continuing this, it is proposed that the flow rate the fuel pump based on a hydraulic model of the fuel pump is determined, the model as input at least one speed the fuel pump receives. Such a hydraulic model of the fuel pump can, for example by measuring a plurality of series fuel pumps in Form of averaging can be created. In the simplest case If the hydraulic model of the fuel pump from a characteristic or a map or polynomial equation which or which based on the speed of the fuel pump and optionally even under consideration a pressure the flow rate outputs.
In nochmaliger Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Drehzahl der Kraftstoffpumpe anhand eines elektromechanischen Modells der Kraftstoffpumpe ermittelt wird, wobei das Modell als Eingangsgröße mindestens eine Spannung hält. Auch ein solches elektromechanisches Modell der Kraftstoffpumpe kann als Mittelwert durch Vermessen einer Mehrzahl von Serien-Kraftstoffpumpen erstellt werden und eine oder mehrere Kennlinien oder eines oder mehrere Kennfelder oder polynomische Gleichungen umfassen, welche aus einer Speisespannung der Kraftstoffpumpe deren Drehzahl ausgibt bzw. ausgeben.In Further training for this purpose, it is proposed that the speed the fuel pump based on an electromechanical model of the fuel pump is determined, the model as input at least one voltage holds. Also such an electromechanical model of the fuel pump can as an average value by measuring a plurality of series fuel pumps be created and one or more characteristics or one or include multiple maps or polynomial equations which from a supply voltage of the fuel pump outputs their speed or spend.
Dabei kann die als Eingangsgröße verwendete Spannung ebenfalls eine modellierte Größe sein, welche als Stellgröße einer Regelstrecke erhalten wird, bei der als Sollwert eine Solldrehzahl der Kraftstoffpumpe und als Istwert die anhand des oben erwähnten elektromechanischen Modells erhaltene modellierte Drehzahl verwendet wird. Auch hier kann durch die Verwendung eines Modells, welches durch das Vermessen realer Kraftstoffpumpen erhalten wurde, auf einfache und doch zuverlässige Weise (auf der Basis einer angenommenen "durchschnittlichen", als einer statistischen Mittellage entsprechenden Kraftstoffpumpe) der entsprechende Sollwert ermittelt werden.In this case, the voltage used as an input variable can also be a modeled variable, which is obtained as a manipulated variable of a controlled system, where the target value is a target speed of the fuel pump and the actual value is the modeled speed obtained from the above-mentioned electromechanical model. Again, by using a model obtained by measuring real fuel pumps, in a simple yet reliable manner (Based on an assumed "average", corresponding to a statistical center position fuel pump) the corresponding setpoint can be determined.
Dies gilt auch für jene Weiterbildung, bei welcher eine mindestens ungefähre Solldrehzahl der Kraftstoffpumpe anhand eines hydraulischen Modells der Kraftstoffpumpe ermittelt wird, wobei das Modell als Eingangsgrößen mindestens einen Sollkraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler und die einzuspritzende Kraftstoffmenge erhält. Beide letztgenannten Parameter werden üblicherweise von einem Motorsteuergerät abhängig von der vom Benutzer der Brennkraftmaschine gewünschten Last so ermittelt, dass der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen jeweils optimal sind. Damit wird ausgehend von diesen beiden Parameter bis zum modellierten Druckwert im Kraftstoffverteiler eine geschlossene Modellstrecke geschaffen, durch die unter Berücksichtigung aktueller Betriebsparameter des Kraftstoffsystems und der Brennkraftmaschine ein modellierter Druckwert im Kraftstoffverteiler mit besonders hoher Genauigkeit bereitgestellt und so auf einen Drucksensor, der den Druck im Kraftstoffverteiler erfasst, verzichtet werden kann.This applies to that training in which an at least approximate target speed the fuel pump based on a hydraulic model of the fuel pump is determined, wherein the model as input variables at least one desired fuel pressure receives in the fuel rail and the fuel quantity to be injected. Both the latter parameters are usually from an engine control unit dependent determined by the load desired by the user of the internal combustion engine, that fuel consumption and emissions are optimal are. This is based on these two parameters up to the modeled Pressure value in fuel rail a closed model route created by considering current operating parameters of the fuel system and the internal combustion engine a modeled pressure value in the fuel rail with extra provided high accuracy and so on a pressure sensor, the detects the pressure in the fuel rail, can be dispensed with.
Die Präzision des Verfahrens wird erhöht, wenn die für die Regelstrecke verwendete Solldrehzahl aus der Addition der ungefähren Solldrehzahl und eines Korrekturwerts erhalten wird, welcher als Stellgröße eines Reglers erhalten wird, der als Eingangsgröße eine Differenz zwischen dem Solldruck im Kraftstoffverteiler und dem als Istwert im Kraftstoffverteiler verwendeten modellierten Druckwert erhält. Auf diese Weise wird eine Regelung des modellierten Druckwerts über eine Beeinflussung der Solldrehzahl der Kraftstoffpumpe geschaffen.The precision of the procedure is increased, if the for the controlled system used setpoint speed from the addition of the approximate setpoint speed and a correction value is obtained, which as a manipulated variable of a Regulator is received, the input quantity is a difference between the target pressure in the fuel rail and the actual value in the fuel rail used modeled pressure value. That way, one becomes Control of the modeled pressure value by influencing the Set speed of the fuel pump created.
Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Ansteuersignal für die Kraftstoffpumpe mittels eines Reglers erhalten wird, der als Eingangsgröße eine Differenz aus einer aktuellen Solldrehzahl und einer gemessenen Istdrehzahl erhält, wobei die aktuelle Solldrehzahl unter Verwendung einer anhand eines hydraulischen Modells der Kraftstoffpumpe ermittelten mindestens ungefähren Solldrehzahl ermittelt wird, wobei das hydraulische Modell als Eingangsgrößen mindestens einen Sollkraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler und eine einzuspritzende Kraftstoffmenge erhält. Letztere Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ergeben sich aus der aktuellen Last und dem aktuellen Betriebspunkt und werden üblicherweise von einem entsprechenden Motorsteuergerät verbrauchs- und emissionsoptimal vorgegeben. Durch einen solchen Regler wird die für das vorliegende Verfahren besonders wichtige Einstellung der richtigen Drehzahl der Kraftstoffpumpe mit einer hohen Präzision ermöglicht.Further It is proposed that a drive signal for the fuel pump by means of a controller is obtained, the input is a difference from a current set speed and a measured actual speed receives, where the current setpoint speed using a hydraulic Model of the fuel pump determined at least approximately target speed is determined, wherein the hydraulic model as input variables at least a desired fuel pressure in the fuel rail and one to be injected Fuel quantity receives. The latter operating variables of Internal combustion engine result from the current load and the current Operating point and are usually from an appropriate engine control unit consumption and emission optimal specified. By such a controller, the for the present method particularly important setting of the correct speed of the fuel pump with a high precision allows.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass für die Ermittlung der aktuellen Solldrehzahl die ungefähre Solldrehzahl und ein Korrekturwert addiert werden, welcher als Stellgröße eines Reglers erhalten wird, der als Eingangsgröße eine Differenz zwischen dem Solldruck im Kraftstoffverteiler und dem als Istwert im Kraftstoffverteiler verwendeten modellierten Druckwert erhält. Damit wird die Solldrehzahl so vorgegeben, dass ein bestimmter Solldruck im Kraftstoffverteiler mit hoher Präzision eingestellt werden kann. Dies alles ist möglich, ohne dass ein Drucksensor eingebaut ist. Statt dessen genügt eine reine Softwareapplikation.In Continuing this is suggested that for the determination of the current Target speed the approximate Setpoint speed and a correction value are added, which as a manipulated variable of a Regulator is received, the input quantity is a difference between the target pressure in the fuel rail and the actual value in the fuel rail used modeled pressure value. Thus, the target speed is so given that a certain target pressure in the fuel rail with high precision can be adjusted. All this is possible without a pressure sensor is installed. Instead, that's enough a pure software application.
Die Präzision des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nochmals erhöht, wenn für die Ermittlung der aktuellen Solldrehzahl ein Korrekturfaktor verwendet wird, der von einer Fertigungstoleranz der Kraftstoffpumpe und/oder einem Verschleiß der Kraftstoffpumpe abhängt. Dies kann dadurch realisiert werden, dass der Korrekturfaktor von einem Iststrom und und einer Istdrehzahl der Kraftstoffpumpe und vorteilhafterweise auch von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, dem Solldruck, einer gemäß Anspruch 4 modellierten Drehzahl, einem gemäß dem oben genannten elektromechanischen Modell der Kraftstoffpumpe modellierten Strom, einer gemäß dem oben genannten elektromechanischen Modell der Kraftstoffpumpe modellierten Spannung, und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt. Durch einen solchen Korrekturfaktor wird berücksichtigt, dass die tatsächlich in dem Kraftstoffsystem verwendete Kraftstoffpumpe im Normalfall von der durch die modellhaften Annahmen dargestellten "durchschnittlichen", also eine statistischen Mittellage entsprechenden Kraftstoffpumpe abweicht. Durch den Korrekturfaktor wird also eine Adaption realisiert, die die Solldrehzahl so korrigiert, dass das tatsächliche Verhalten der Kraftstoffpumpe dem modellhaft angenommenen "durchschnittlichen" Verhalten entspricht. Durch diesen Korrekturfaktor werden jedoch nicht nur Fertigungstoleranzen der tatsächlich eingebauten Kraftstoffpumpen ausgeglichen, sondern beispielsweise auch Alterungseinflüsse. Durch die Verwendung des Korrekturfaktors wird also die aktuelle Solldrehzahl korrigiert, so dass der gewünschte Druck im Kraftstoffverteiler mit noch höherer Präzision eingeregelt werden kann.The precision the method according to the invention is increased again, if for the determination of the current setpoint speed uses a correction factor is that of a manufacturing tolerance of the fuel pump and / or a wear of the fuel pump depends. This can be realized by the correction factor of an actual current and and an actual speed of the fuel pump and advantageously also of the amount of fuel to be injected, the target pressure, one according to claim 4 modeled speed, one according to the above electromechanical Model of fuel pump modeled electricity, one according to the above modeled electromechanical model of the fuel pump Voltage, and / or a speed of the internal combustion engine depends. By such a correction factor is taken into account that actually in the fuel system used in the normal case of the represented by the model assumptions "average", ie a statistical mean position corresponding fuel pump deviates. By the correction factor So an adaptation is realized, which corrects the target speed so that the actual Behavior of the fuel pump corresponds to the model assumed "average" behavior. However, this correction factor does not just make manufacturing tolerances the actual built-in fuel pumps balanced, but for example also aging influences. By using the correction factor so the current target speed corrected so that the desired pressure can be adjusted in the fuel rail with even higher precision.
Für die Initialisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es hilfreich, wenn die Kraftstoffpumpe vor und gegebenenfalls bis unmittelbar nach einem Starten der Brennkraftmaschine mit maximaler Leistung betrieben wird, so dass der Druck in dem Kraftstoffverteiler nur vom Öffnungsdruck eines Druckbegrenzungsventils abhängt, und dass während dieses Betriebs ein Startwert für den Korrekturfaktor ermittelt und der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils als Startwert für den Istdruck im Kraftstoffverteiler verwendet wird. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass in üblichen Kraftstoffsystemen ohnehin ein Druckbegrenzungsventil vorhanden ist, welches den maximalen Druck im Kraftstoffverteiler sehr genau begrenzt. Man kann daher davon ausgehen, dass dann, wenn die Kraftstoffpumpe mit maximaler Leistung betrieben und somit eine maximale Kraftstoffmenge in den Kraftstoffverteiler gefördert wird, wobei gleichzeitig – vor dem Starten der Brennkraftmaschine – noch kein Kraftstoff eingespritzt wird, der Druck im Kraftstoffverteiler ansteigt, bis das Druckbegrenzungsventil öffnet. Bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil verharrt der Druck im Kraftstoffverteiler auf dem durch das Druckbegrenzungsventil vorgegebenen Maximalwert. Dieser bekannte Maximalwert kann dann anstelle des modellierten Istdrucks im Kraftstoffverteiler verwendet werden, man erhält also einen Startwert für die Modellierung dieses Istdrucks. Damit kann das hydraulische Modell des Kraftstoffverteilers initialisiert werden.For the initialization of the method according to the invention, it is helpful if the fuel pump is operated before and optionally until immediately after starting the internal combustion engine with maximum power, so that the pressure in the fuel rail depends only on the opening pressure of a pressure relief valve, and that during this operation, a starting value determined for the correction factor and the opening pressure of the pressure relief valve is used as the starting value for the actual pressure in the fuel rail. That is the Consideration that in any case a pressure relief valve is present in conventional fuel systems, which limits the maximum pressure in the fuel rail very accurately. It can therefore be assumed that when the fuel pump is operated at maximum power and thus a maximum amount of fuel is supplied to the fuel rail, while - before starting the engine - no fuel is injected, the pressure in the fuel rail increases, the Pressure relief valve opens. When the pressure limiting valve is open, the pressure in the fuel distributor remains at the maximum value specified by the pressure relief valve. This known maximum value can then be used instead of the modeled actual pressure in the fuel distributor, so you get a starting value for the modeling of this actual pressure. Thus, the hydraulic model of the fuel rail can be initialized.
Ein solcher Maximaldruck im Kraftstoffverteiler hat aber auch den Vorteil, dass, unabhängig von Leistung, Fertigungstoleranzen und Alterungseffekten der Kraftstoffpumpe während des Startens der Brennkraftmaschine definierte Bedingungen im Kraftstoffverteiler vorliegen, was besonders während dieser emissionssensitiven Betriebsphase der Brennkraftmaschine eine präzise Kraftstoffzuteilung ermöglicht. Außerdem kann durch den erhöhten Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler der mittlere Sauter-Durchmesser der eingespritzten Kraftstofftröpfchen reduziert werden, was ebenfalls zu einer Verminderung der Startemissionen führt.One such maximum pressure in the fuel distributor also has the advantage that, independently performance, manufacturing tolerances and aging effects of the fuel pump while the starting of the engine defined conditions in the fuel rail present, especially during this emission-sensitive operating phase of the internal combustion engine a precise one Fuel allocation allows. Furthermore can be elevated by the Fuel pressure in the fuel distributor the mean Sauter diameter the injected fuel droplets be reduced, which also leads to a reduction of the starting emissions leads.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert: In der Zeichnung zeigen:following will be a particularly preferred embodiment of the present invention Invention with reference to the accompanying drawings explained in more detail: In show the drawing:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Ein
Kraftstoffsystem trägt
in
Die
Kraftstoffpumpe
Ein
Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffsystems
Die
Fördermenge
qp der Kraftstoffpumpe
Die
als Eingangsgröße für das hydraulische Modell
Die
für das
elektromechanische Modell
Auch
die für
die Regelstrecke
Durch
die oben beschriebene Vorgehensweise wird erreicht, dass die Solldrehzahl
Nthe einer Drehzahl entspricht, die eine
durchschnittliche Serienpumpe erbringen müsste, um bei dem Sollkraftstoffdruck
pset die gewünschte
Kraftstoffmenge qinj über die Injektoren
Hierzu
wird die Solldrehzahl Nthe in
Durch
diesen Korrekturfaktor fkor wird eine aktuelle Solldrehzahl Nac erhalten, durch die sichergestellt wird,
dass im Rail
Um
das in
Nach
einem Start in
After a start in
Die
Vorgehensweise beim normalen Betrieb des Kraftstoffsystems
Wird
in
Claims (16)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20130720 |