DE102012222899A1 - Verfahren zur Ermittlung der Brennstoffqualität bei einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung der Brennstoffqualität bei einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Brennstoffqualität bei einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem insbesondere vorgesehen ist, dass eine zweistufige Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, wobei in der ersten Stufe eine Testeinspritzung mit einer Ansteuerdauer durchgeführt wird und eine erste Mengenkorrektur erzeugt wird, wobei in der zweiten Stufe zwei Testeinspritzungen mit der genannten Ansteuerdauer durchgeführt werden, deren zeitlicher Abstand so gewählt ist, dass der Einfluss einer durch die erste Testeinspritzung erzeugten Druckwelle auf die zweite Testeinspritzung möglichst gering ist, und anhand der beiden Testeinspritzungen eine zweite Mengenkorrektur erzeugt wird, wobei die erste Mengenkorrektur und die zweite Mengenkorrektur miteinander verglichen werden und aus dem Ergebnis des Vergleichs auf die Brennstoffqualität geschlossen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Brennstoffqualität bei einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
  • Stand der Technik
  • Bei modernen Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise selbstzündenden Dieselmaschinen mit einem Common-Rail Einspritzsystem, ist bekannt, dass die auf der Grundlage der jeweiligen Momentenanforderung seitens des Fahrzeugführers berechnete Gesamteinspritzmenge auf mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt wird. Beispielsweise wird die gesamte Einspritzmenge eines Injektors auf eine oder mehrere Voreinspritzungen sowie eine Haupteinspritzung aufgeteilt.
  • Um Emissionsnachteile zu minimieren, müssen die Einspritzmengen der Voreinspritzungen möglichst klein sein, andererseits aber auch groß genug, um unter Berücksichtigung von Toleranzquellen stets die motorisch notwendige Mindestmenge an Kraftstoff abzusetzen.
  • Zwei wesentliche Toleranzquellen für die Mengengenauigkeit der Voreinspritzungen sind die technisch bedingte Drift eines Injektors über die Betriebszeit sowie die durch das Öffnen und Schließen eines Injektors verursachte Kraftstoffdruckwelle.
  • Gemäß der vorveröffentlichten DE 199 45 618 A1 wird die Drift eines Injektors mittels der Methode der Nullmengenkalibrierung bzw. Nullmengenkorrektur adaptiert bzw. kompensiert. Dabei wird die Ansteuerdauer eines Injektorventils solange verändert, bis eine Änderung einer die Drehgleichförmigkeit der Brennkraftmaschine charakterisierenden Betriebsgröße auftritt. Die sich bei diesem Kleinstmengen- bzw. Nullmengen-Kalibrierbetrieb (sogenannte ZFC = Zero Fuel (Quantity) Calibration oder NMK = Nullmengenkalibrierung) ergebende Ansteuerdauer wird als Mindestansteuerdauer gespeichert. Dieser gespeicherte Wert wird nachfolgend zur Korrektur der Kraftstoffzumessung bei der Einspritzung verwendet.
  • Es ist zudem bekannt, die genannten Mengenungenauigkeiten bereits bei der Herstellung der Injektoren zu berücksichtigen, und zwar anhand eines sogenannten Injektor-Mengenabgleichs (IMA). Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des IMA gehen bspw. aus der vorveröffentlichten DE 102 15 610 A1 hervor. Dabei ist vorgesehen, die individuellen Einspritzmengen eines Injektors an mehreren Prüfpunkten zu erfassen, und zwar im Anschluss an die Herstellung der Injektoren. Dabei werden die Abweichungen der jeweiligen Einspritzmengen von einem zuvor empirisch ermittelten Sollwert erfasst. Diese Information wird dem Injektor mittels eines geeigneten Datenträgers mitgegeben, so dass diese Informationen auch im Betrieb zur Verfügung stehen.
  • Aus der vorveröffentlichten DE 10 2004 053 418 A1 gehen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur die genannten Kraftstoffdruckwellen berücksichtigenden Steuerung zeitlich aufeinander folgender Einspritzungen in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine hervor. Dabei wird der durch die Druckwelle ausgelöste Einspritzmengenfehler über eine gesteuerte Druckwellen- bzw. Mengenwellenkompensation kompensiert.
  • Aus der vorveröffentlichten EP 2 297 444 A1 gehen ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine hervor, wobei wenigstens zwei zeitlich aufeinander folgende Teileinspritzungen mittels Druckwellenkompensation kompensiert werden. Bei einem Zylinder der Brennkraftmaschine werden zwei Testeinspritzungen mit einem vorgegebenen zeitlichen Abstand zueinander angesteuert und die Gesamteinspritzmenge der wenigstens zwei Testeinspritzungen ermittelt. Eine sich daraus ergebende Abweichung zwischen der so ermittelten und einer zu erwartenden Gesamteinspritzmenge wird als Fehler der Druckwellenkompensation angenommen und daraus ein Korrekturwert für die Druckwellenkompensation bestimmt.
  • Die Qualität von Kraftstoff ist in verschiedenen Ländern oder Regionen bekanntlich sehr unterschiedlich. In Europa beispielweise ist Kraftstoff als EN590 innerhalb relativ enger Grenzen genormt und ist entsprechend auf dem Markt verfügbar. In den USA hingegen findet man eine breite Palette an Kraftstoffqualitäten. Dort kann es durch geringwertigeren Kraftstoff mit bspw. einer zu niedrigen Cetanzahl zu verlängertem Zündverzug und damit zur ungewollten Verschiebung des Verbrennungszeitpunkts in Richtung spät kommen.
  • Für die Parametrierung der Einspritzparameter ist es daher erforderlich, eine Kompromissbedatung zu verwenden, welche für mittelklassigen Kraftstoff geeignet ist und bei guten oder schlechten Kraftstoffsorten zu einem noch akzeptablen Fehlverhalten bei der Verbrennung führt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die vorgenannten Nachteile bekannter Brennkraftmaschinen bzw. dort verwendeter Einspritzsysteme dahingehend zu verbessern, dass die Kraftstoffqualität mit möglichst geringen technischen Aufwändungen bzw. Zusatzkosten ermittelt werden kann, wobei insbesondere festgestellt werden kann, ob ein Kraftstoff mit relativ niedriger Cetanzahl getankt wurde.
  • Da eine zu niedrige Cetanzahl zudem den Zündverzug erhöht, führt dies insbesondere im eingangs genannten ZFC- bzw. NMK-Kalibrierbetrieb zu unvollständiger Verbrennung und damit zu einer erheblichen Verfälschung des Kalibrierergebnisses. Die genannte unvollständige Verbrennung tritt z.B. bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen insbesondere bei hohen Raildrücken auf.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen formuliert.
  • Gemäß dem Erfindungsgedanken erfolgt die Erkennung von geringerwertigem Kraftstoff mittels einer zweistufigen Nullmengenkalibrierung, bei der in der ersten Stufe eine Kleinst- bzw. Nullmengenkalibrierung gemäß dem Stand der Technik durchgeführt wird und in der zweiten Stufe zwei Testeinspritzungen appliziert werden, bei denen der zeitliche Abstand so gewählt ist, dass der eingangs genannte Druckwelleneinfluss möglichst gering ist. Diese Vorgehensweise erfolgt bevorzugt im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine.
  • Erfindungsgemäß kann die Kraftstoffqualität auch mittels eines zweistufigen Lernverfahrens ermittelt werden, wobei in einer ersten Lernphase eine Nullmengenkalibrierung gemäß dem Stand der Technik eingelernt wird und dabei eine Mengenkorrektur ermittelt wird. In einer zweiten Lernphase werden unter Berücksichtigung der in der ersten Lernphase ermittelten Mengenkorrektur die genannten zwei Testeinspritzungen appliziert. Die in der ersten und zweiten Lernphase ermittelten Mengenkorrekturen werden in Beziehung zueinander gesetzt bzw. miteinander verglichen und aus dem Ergebnis dieses Vergleichs auf die Kraftstoffqualität geschlossen.
  • Die Erfindung ermöglicht die Erkennung von qualitativ geringerwertigem Kraftstoff insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen (z.B. Common-Rail Dieselmotoren), ist jedoch prinzipiell auch bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen (d.h. Ottomotoren) mit den hierin beschriebenen Vorteilen anwendbar.
  • In einem Steuergerät der Brennkraftmaschine kann erfindungsgemäß geprüft werden, ob ein geringerwertiger Kraftstoff mit einer niedrigen Cetanzahl getankt wurde. Wenn die Betankung mit einem geringerwertigen Kraftstoff erkannt wird, können Steuerparameter der Brennkraftmaschine, und zwar bevorzugt Steuerparameter des Einspritzsystems, so verändert werden, dass eine bestmögliche Verbrennung bzw. ein bestmögliches motorisches Ergebnis trotz des minderwertigen bzw. niederwertigen Kraftstoffs erreicht werden kann.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 2 zeigt gemäß dem Stand der Technik sich ergebende Signalverläufe bei der Injektoransteuerung.
  • 3 zeigt einen gemäß der Erfindung sich ergebenden Signalverlauf bei der Injektoransteuerung.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Die 1 zeigt ein Ablaufdiagramm, anhand dessen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der Kraftstoffqualität, vorliegend bei einem Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs, beschrieben werden. Es ist allerdings anzumerken, dass das Verfahren nicht nur bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen sondern auch bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen (z.B. Ottomotoren) mit den hierin beschriebenen Vorteilen einsetzbar ist.
  • Das vorgeschlagene Verfahren beruht auf einer eingangs genannten ZFC- bzw. NMK-Kalibrierung gemäß dem Stand der Technik, wobei die Kalibrierung allerdings erfindungsgemäß in zwei zeitlich aufeinander folgenden Kalibrierungsphasen oder -schritten 102, 105 bzw. 102’, 105’ erfolgt.
  • Nach dem Start 100 der Routine erfolgen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im ersten Kalibrierungsschritt 102, wie bei der NMK-Kalibrierung an sich bekannt, hier nicht näher gezeigte einzelne Testeinspritzungen mit jeweils fester Ansteuerdauer eines Injektorventils, wobei die Ansteuerdauer von Testeinspritzung zu Testeinspritzung solange variiert wird, bis eine Änderung einer die Drehgleichförmigkeit der Brennkraftmaschine charakterisierenden Betriebsgröße auftritt. Die bei der NMK-Kalibrierung sich ergebende Ansteuerdauer AD_NMK wird als Mindestansteuerdauer angenommen und lässt sich, wie ebenfalls an sich bekannt, in ein vorliegend erstes Mengenersatzsignal ME1 umwandeln. Diese Umwandlung kann, wie aus dem eingangs beschriebenen Stand der Technik bekannt, auf der Grundlage der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder einem Sauerstoff oder Ionenstromsignal einer bei der Brennkraftmaschine gegebenenfalls vorgesehenen Lambda-Sonde erfolgen. Das erste Mengenersatzsignal ME1 kann dabei gegebenenfalls über mehrere Messzyklen gemittelt werden. Die resultierende Mindest-Ansteuerdauer AD_NMK sowie das erste Mengenersatzsignal ME1 werden zwischengespeichert 110, 112 und, wie nachfolgend beschrieben, weiter verwendet.
  • Im zweiten Kalibrierungsschritt 105 werden zwei Testeinspritzungen zeitlich aufeinanderfolgend mit jeweils der im ersten Schritt 102 gespeicherten und gemäß Schritt 113 aus dem genannten Zwischenspeicher 110 abgerufenen bzw. von diesem gelieferten Ansteuerdauer AD_NMK an demselben Injektor bzw. demselben Zylinder der Brennkraftmaschine durchgeführt 115, 120. Dabei wird der zeitliche Abstand zwischen den beiden Testeinspritzungen so gewählt, dass der eingangs beschriebene Einfluss der ersten Einspritzung auf die zweite Einspritzung aufgrund der bei der ersten Einspritzung gebildeten Kraftstoffdruckwelle möglichst gering bzw. vernachlässigbar ist.
  • Dabei macht man sich insbesondere zunutze, dass sich niedrigwertiger Kraftstoff insbesondere bei Einzeleinspritzungen bemerkbar macht, da bei Verwendung eines Einspritzmusters mit mehreren Teileinspritzungen die Cetanzahl weniger relevant ist. Die Ursache für diesen technischen Effekt liegt darin, dass der Kraftstoff bei der ersten Testeinspritzung bereits teilweise „vorgecrackt“ ist, aber nicht vollständig verbrennt (beispielsweise durch unvollständige Oxidation zu CO statt zu CO2). Wenn danach eine weitere Einspritzung erfolgt, dann ist der Brennraum schon durch die genannten unverbrannten Anteile vorkonditioniert, so dass die zweite Testeinspritzung mit samt den unvollständigen Resten der ersten Testeinspritzung gut verbrennt. Wenn keine zweite Einspritzung erfolgt, werden die unvollständigen Verbrennungsprodukte lediglich in das Abgas der Brennkraftmaschine geleitet und liefern entsprechend keinen Momentenbeitrag (d.h. das ZFC-Signal ist entsprechend geringer). Bei einer Doppeleinspritzung ist jedoch die gesamte Kraftstoffmenge momentenbildend. Bei einem Kraftstoff ausreichender Qualität verbrennen sowohl einzelne Testeinspritzungen als auch Doppeleinspritzungen vollständig; daher lautet der Erwartungswert für das genannte Mengenverhältnis in diesem Fall in etwa oder nahezu 2:1.
  • Wenn sich das im zweiten Kalibrierungsschritt 105 ermittelte 125 Mengenersatzsignal ME2, innerhalb einer empirisch vorgebbaren Abweichung bzw. Schwelle ∆M_thres, im Prüfschritt 135 als doppelt so groß wie das im ersten Schritt 102 ermittelte und gemäß Schritt 130 aus dem genannten Zwischenspeicher 112 abgerufene bzw. gelieferte Mengenersatzsignal ME1 ergibt, dann wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren daraus geschlossen, dass die Cetanzahl innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, und die Routine mit Schritt 140 beendet.
  • Es ist anzumerken, dass der beschriebene Zusammenhang zwischen den beiden Mengenersatzsignalen ME1 und ME2 nur dann erfüllt sein kann, wenn bei den Testeinspritzungen eine weitestgehend vollständige Verbrennung erfolgt ist.
  • Ist das im zweiten Schritt ermittelte Mengenersatzsignal ME2 jedoch deutlich mehr als doppelt so groß gemäß der Beziehung ME2 ≥ 2·ME1 + ∆M_thres oder deutlich geringer als doppelt so groß gemäß der Beziehung ME2 ≤ 2·ME1 – ∆M_thres wie das im ersten Schritt ermittelte Mengenersatzsignal ME1, so wird von einem Kraftstoff mit relativ geringer Cetanzahl ausgegangen. In diesem Fall wird ein Fehlersignal wie z.B. ’Cetanzahl zu gering’ an das Steuergerät ausgegeben 145, damit dieses ggf. die Zündzeitpunkte der Teileinspritzungen (d.h. der Voreinspritzungen und/oder der Haupteinspritzungen) so verändert, dass der zu niedrige Cetanwert ausgeglichen wird.
  • Bei dem in der 1 gezeigten Verfahren kann, entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel, ein zweistufiges Lernverfahren vorgesehen sein, mittels dessen die Kraftstoffqualität (z.B. die Cetanzahl) noch zuverlässiger ermittelt werden kann. Dabei sind die beiden Lernphasen bzw. Lernstufen durch die in der 1 dargestellten gestrichelten Linien 102’, 105’ gegeneinander abgegrenzt.
  • In der ersten Lernphase 102’ wird wiederum eine NMK-Kalibrierung gemäß dem Stand der Technik durchgeführt, bei der ebenso einzelne Testeinspritzungen durchgeführt werden. Die NMK wird dabei, wie an sich bekannt, vollständig eingelernt und die im eingelernten Zustand ermittelte Ansteuerdauer AD_gelernt eines betreffenden Injektors gespeichert. Aus dem gespeicherten Wert der Ansteuerdauer AD_gelernt wird wiederum, wie oben beschrieben, ein entsprechendes erstes Mengenersatzsignal ME1_gelernt berechnet und vorliegend ebenfalls zwischengespeichert.
  • Die in der zweiten Lernphase 105’ durchgeführten Kalibrierschritte werden anhand der 2 und 3 beschrieben und leiten sich aus dem Stand der Technik (insbesondere 6 aus EP 2 297 444 B1 ) ab. Gemäß der 2 werden die genannten Korrekturen eines eingangs beschriebenen und an sich bekannten Injektor-Mengenabgleichs (IMA) 200, des gelerntes Wertes 205 sowie einer im Stand der Technik an sich bekannten Zylindergegendruckkompensation 210 berücksichtigt.
  • In der 2a ist der zeitliche Verlauf der an sich bekannten elektrischen Ansteuerung für das Lernen im Rahmen einer NMK-Kalibrierung dargestellt. Die Ansteuerung wird zu einem vorgebbaren Kurbelwellenwinkel (KW-Winkel) oder zu einem entsprechenden Zeitpunkt vor dem oberen Totpunkt (OT) platziert. Als Totpunkte bezeichnet man die Stellungen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, in denen der Kolben keine Bewegung mehr in axialer Richtung ausführt. Die Lage der Totpunkte wird durch die Geometrie von Kurbelwelle, Pleuel und Kolben eindeutig bestimmt. Man unterscheidet dabei zwischen oberem Totpunkt (OT) (die Kolbenoberseite befindet sich nahe am Zylinderkopf) und dem unteren Totpunkt (UT), d.h. die Kolbenoberseite ist entfernt vom Zylinderkopf.
  • Die Gesamtansteuerdauer setzt sich dabei zusammen aus einem Grundanteil aus dem Ansteuerdauerkennfeld, einem Anteil aus der IMA (ebenfalls gemäß dem eingangs beschriebenen Stand der Technik), einem Anteil aus der NMK auf Basis des bereits gelernten Wertes aus dem EEPROM, sowie einem Anteil aus der Zylindergegendruckkompensation 210. Mit der Zylindergegendruckkompensation 210 wird der Effekt, dass die Einspritzmenge nicht nur von der Ansteuerdauer und, im Falle eines angenommenen Common-Rail Einspritzsystems, dem jeweiligen Raildruck, sondern auch vom Zylindergegendruck abhängt, kompensiert.
  • In der 2b ist, entsprechend der 2a, der zeitliche Verlauf für den befeuerten Betrieb mit der Anwendung der NMK gemäß dem Stand der Technik dargestellt, und zwar für ein Einspritzmuster mit einer Voreinspritzung VE und einer Haupteinspritzung HE.
  • Wie aus der 3 zu ersehen, werden in der Lernphase 2 im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine an einem einzelnen Zylinder zwei Testeinspritzungen TE1, TE2 angesteuert, und zwar unter Anwendung der in Lernphase 1 ermittelten Driftkorrektur. Bei diesen Testeinspritzungen TE1, TE2 wird zudem jeweils eine genannte Gegendruckkompensation durchgeführt. In dem gezeigten Diagramm ist wiederum das elektrische Ansteuersignal eines nicht gezeigten Einspritzsystems in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel (KW-Winkel) aufgetragen, wobei auch ist der obere Totpunkt (OT) eingezeichnet ist. Der genannte Schubbetrieb bezeichnet einen Fahrzustand des Kraftfahrzeuges, in dem bei nicht getrenntem Kraftschluss, z. B. bei nicht getretener Kupplung, die Brennkraftmaschine durch das Kraftfahrzeug geschleppt und somit in Drehbewegung gehalten wird.
  • Die Testeinspritzung TE1 setzt sich vorliegend aus zwei Steuersignalkomponenten 300, 305 zusammen. Bei der Komponente 300 handelt es sich einen Korrekturterm aufgrund der genannten Gegendruckkompensation, wohingegen es sich bei der zweiten Komponente 305 um einen aus der NMK resultierenden Term handelt, und zwar mit einer zeitlichen Länge TNMK. Die Größe TNMK beinhaltet gemäß dem Stand der Technik bereits die genannte IMA sowie ein oben beschriebenes Ansteuerdauerkennfeld.
  • Nach einer zeitlichen Verzögerung DTE1,TE2 erfolgt vorliegend die zweite Teileinspritzung TE2. Das Ansteuersignal setzt sich wiederum aus einem ersten sich aus der Gegendruckkompensation ergebenden Korrekturterm 300' und einem zweiten sich aus der NMK ergebenden Term 305' zusammen. Durch die Strichelung soll angedeutet werden, dass die Terme 300 und 300' respektive 305 und 305' nicht notwendiger Weise identisch sind.
  • Im Unterschied zur ersten Testeinspritzung TE1 enthält das Ansteuersignal einen weiteren sich aus der Druckwellenkompensation (DWK) ergebenden Korrekturterm 310, welcher auch die oben beschriebene Iteration mittels Rückführung umfasst. Die Ansteuerkomponente 310 endet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei einem KW-Winkel von 10 Grad. Wie in der Lernphase 1 werden auch hier die Korrekturen der IMA (siehe 2, Bezugszeichen 200) sowie der Zylindergegendruckkompensation (siehe 2, Bezugszeichen 210) berücksichtigt.
  • Der zeitliche Abstand zwischen den genannten beiden Testeinspritzungen TE1 und TE2 wird so groß gewählt, dass die eingangs beschriebene Kraftstoffdruckwelle bereits als abgeklungen betrachtet werden kann und demnach vernachlässigt werden kann. Dadurch entfällt die Druckwellenkompensation (siehe 3, Bezugszeichen 220). Alternativ kann der Abstand so gewählt werden, dass zwar noch ein Resteinfluss der Druckwelle vorhanden ist, dieser aber über die Druckwellenkompensation ausreichend kompensiert werden kann.
  • Am Ende der zweistufigen Lernphase wird die Gesamteinspritzmenge beider Testeinspitzungen wiederum nach dem NMK-Prinzip ermittelt, und zwar auf der Grundlage der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder einem Sauerstoff- oder Ionenstromsignal einer bei der Brennkraftmaschine gegebenenfalls vorgesehenen Lambda-Sonde. Das Mengenersatzsignal kann wiederum über mehrere Messzyklen gemittelt werden.
  • Auf die beiden Lernphasen 102’, 105’ folgt in diesem Ausführungsbeispiel, anstelle der Schritte 135–145, eine Auswertephase 150, in der aus den in der zweiten Lernphase 105’ und der ersten Lernphase 102’ ermittelten (d.h. wie beschrieben gemittelten) Werten des Mengenersatzsignals ME2_gelernt und ME1_gelernt der Quotient ME2_gelernt/ME1_gelernt gebildet wird 155, welcher dann mit einem empirisch vorgegebenen Wert verglichen wird 160. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Quotient mit dem bei qualitativ durchschnittlichen Kraftstoff zu erwartenden Verhältnis 2 verglichen. Wenn der Quotient dem Wert 2 entspricht, dann wird demnach davon ausgegangen, dass der neu getankte bzw. im Kraftstofftank befindliche Kraftstoff eine ausreichende Qualität, d.h. in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ausreichend hohe Cetanzahl, besitzt und somit die Routine beendet 165.
  • Wenn der ermittelte Quotient deutlich größer als das zu erwartende Verhältnis von 2 ist, dann wird davon ausgegangen, dass Kraftstoff von minderer Qualität getankt wurde. In diesem Fall können vom Einspritzsystem eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen ergriffen werden 170:
    • a) Im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführte Adaption von Einspritzparametern, um den Zündzeitpunkt – zur Kompensation des durch den minderwertigen Kraftstoff erhöhten Zündverzugs – nach früh zu verschieben.
    • b) Ausführung der NMK auf der Grundlage einer beschriebenen Doppeleinspritzung, wobei die Injektordrift aus dem Doppeleinspritzmuster ermittelt wird. Hierbei kann angenommen werden, dass der durch die noch nicht vollständig abgeklungene Kraftstoffdruckwelle bedingte Restfehler deutlich kleiner ist als der bei geringer Kraftstoffqualität im NMK-Standardbetrieb mit nur einer Testeinspritzung sich einstellende Fehler. Unter dieser Annahme kann zum Erlernen der Driftkompensation in sehr guter Näherung ein Einspritzmuster mit der beschriebenen Doppeleinspritzung verwendet werden und das sich dabei ergebende Mengensignal durch Halbierung in ein bei Einzeleinspritzung zu erwartendes Mengensignal umgerechnet werden. Das so ermittelte Mengensignal kann dann dem im Stand der Technik üblichen NMK-Auswertealgorithmus zugeführt werden.
    • c) Durchführung einer (ggf. gesteuerten) Kompensation der in Lernphase 1 ermittelten Werte des Mengenersatzsignals, abhängig vom ermittelten Quotient. Ein möglicher Ansatz beruht darauf, dass sich bei ausreichender Kraftstoffqualität der Faktor 2 ergibt, wenn ME1 optimal verbrennt. Dabei wird insbesondere angenommen, dass der Umsatzfaktor gleich dem Wert 1 ist und folgende Beziehung gilt: ME2/FacUmsatz·ME1optimal = 2 Wenn der Umsatz im Standard ZFC-Betrieb bspw. nur 80% beträgt, ergibt sich statt einem Quotient von 2, ein Quotient von 2,5. D.h. aus einem ermittelten Quotient von 2,5 lässt sich ein Umsatzfaktor bestimmen. Der Kehrwert des ermittelten Umsatzfaktors kann dann als Kompensationsfaktor im Standardbetrieb auf das ermittelte Mengensignal angewendet werden, und zwar gemäß dem Zusammenhang: Signal gemessen = FacUmsatz·Signaloptimal → Signaloptimal = Signal gemessen/ FacUmsatz
    • d) Veränderung der Diagnosegrenzen für die Überwachung der Nullmengenkalibrierung. Die Diagnose der Nullmengenkalibrierung findet dabei auf der Ebene bzw. Grundlage der Ansteuerdauer statt. Hierbei wird die Summe der Ansteuerdauern aus Ansteuerdauerkennfeld, IMA und NMK-Lernwert berechnet und auf einen Min/Max-Wert hin überwacht. Wenn ein niedrigwertiger Kraftstoff erkannt wird, kann man davon ausgehen, dass auch die Lernwerte der NMK entsprechend ansteigen und somit ein höherer Max-Wert zugelassen werden kann.
  • Die vorbeschriebene Kalibriersequenz ist in einem Steuergeräte-Code einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs implementierbar, beispielsweise in Form eines EEPROMs oder als Steuerprogramm. Die Kalibriersequenz nimmt Einfluss auf die Bestromungsverläufe an einzelnen Injektoren im Schubbetrieb eines hier betroffenen Kraftstoff-Einspritzsystems und ist sowohl bei Magnetventil- als auch bei Piezosystemen anwendbar. Insbesondere ist sie einsetzbar in Ländern oder Regionen, in denen minder- oder niederwertige Kraftstoffe angeboten werden, z.B. in den USA.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19945618 A1 [0005]
    • DE 10215610 A1 [0006]
    • DE 102004053418 A1 [0007]
    • EP 2297444 A1 [0008]
    • EP 2297444 B1 [0033]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • EN590 [0009]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Ermittlung der Brennstoffqualität bei einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweistufige Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, wobei in der ersten Stufe wenigstens eine Testeinspritzung mit einer Ansteuerdauer durchgeführt wird und eine erste Mengenkorrektur erzeugt wird, wobei in der zweiten Stufe wenigstens zwei Testeinspritzungen mit der genannten Ansteuerdauer durchgeführt werden, deren zeitlicher Abstand so gewählt ist, dass der Einfluss einer durch die erste Testeinspritzung erzeugten Druckwelle auf die wenigstens zweite Testeinspritzung möglichst gering ist, und anhand der wenigstens zwei Testeinspritzungen eine zweite Mengenkorrektur erzeugt wird, wobei die erste Mengenkorrektur und die zweite Mengenkorrektur miteinander verglichen werden und aus dem Ergebnis des Vergleichs auf die Brennstoffqualität geschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schritte im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerdauer und/oder die erste Mengenkorrektur und/oder die zweite Mengenkorrektur anhand eines zweistufigen Lernverfahrens ermittelt werden, wobei in einer ersten Lernphase eine Nullmengenkalibrierung mittels einer Testeinspritzung eingelernt wird und eine erste gelernte Mengenkorrektur ermittelt wird, wobei in einer zweiten Lernphase, unter Berücksichtigung der in der ersten Lernphase ermittelten ersten Mengenkorrektur, die genannten zwei Testeinspritzungen durchgeführt werden, und wobei die erste Mengenkorrektur und die zweite Mengenkorrektur in miteinander verglichen werden und aus dem Ergebnis des Vergleichs auf die Brennstoffqualität geschlossen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mengenkorrektur und/oder die zweite Mengenkorrektur über mehrere Messzyklen gemittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob die zweite Mengenkorrektur, innerhalb einer vorgebbaren Abweichung, mehr oder geringer als doppelt so groß wie die erste Mengenkorrektur ist, und dass in diesem Fall geschlossen wird, dass die Brennstoffqualität ungenügend ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgestellter ungenügender Brennstoffqualität ein Fehlersignal generiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen des Fehlersignals der Zeitablauf der Einspritzungen so verändert wird, dass die aufgrund der ungenügenden Brennstoffqualität bedingten Störungen bei der Verbrennung ausgeglichen werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf die genannte erste und zweite Lernphase eine Auswertephase folgt, in der aus der in der zweiten Lernphase gelernten Mengenkorrektur und der in der ersten Lernphase gelernten Mengenkorrektur der Quotient gebildet wird, welcher mit einem empirisch vorgebbaren Wert verglichen wird, wobei aus dem Ergebnis dieses Vergleichs auf die Brennstoffqualität geschlossen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als empirischer Wert 2 vorgegeben wird und der gebildete Quotient mit 2 verglichen wird.
  10. Steuergerät zur Steuerung von Einspritzungen in einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch eine Codierung zur Ausführung des Verfahrens zur Ermittlung der Brennstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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