DE102016203432A1

DE102016203432A1 - Verfahren zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft eines Kraftstoffs

Info

Publication number: DE102016203432A1
Application number: DE102016203432.4A
Authority: DE
Inventors: Eugen Kepling; Alexander Knecht; Stephan Amelang; Andreas Mueller; Oezguer Tuerker; Mario Herrera; Florian Hoffmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft eines Kraftstoffs, bei dem eine Reaktionszeit eines Ankers, eines Magnetventils, das von dem Kraftstoff durchflossen wird, gemessen wird, und dass ausgehend von der Reaktionszeit auf die Eigenschaft des Kraftstoffs geschlossen wird, wobei bei der Bestimmung der Eigenschaft des Kraftstoffs ein gegenüber der normalen Ansteuerung des Magnetventils verändertes Ansteuerprofil verwendet wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft eines Kraftstoffs gemäß des unabhängigen Anspruchs.
Aus der DE 10 2011 005 141 A1 ist bereits ein Verfahren zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft eines Kraftstoffs bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Schließdauer eines Ankers eines Magnetventils, der sich durch den Kraftstoff bewegt, bei zumindestens einer Ansteuerdauer gemessen. Aufgrund der gemessenen Schließdauer wird ein Faktor ermittelt, der die mindestens eine Eigenschaft des Kraftstoffs repräsentiert.
Bei modernen Kraftstoffinjektoren ist eine schnelle Schaltdynamik wünschenswert, um eine gute Funktionsweise des Injektors gewährleisten zu können. Diese schnelle Schaltdynamik erschwert die Bestimmung der Eigenschaft des Kraftstoffs. Dies führt zu einer Ungenauigkeit bei der Ermittlung der Eigenschaft des Kraftstoffs.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Güte bei der Ermittlung der Eigenschaft des Kraftstoffs deutlich verbessert werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass bei der Bestimmung der Eigenschaft des Kraftstoffs ein gegen der normalen Ansteuerung des Magnetventils verändertes Ansteuerprofil verwendet wird. Dadurch wird eine trägere Schaltventildynamik erreicht, die zu einer verbesserten Ermittlung der Eigenschaft des Kraftstoffs führt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen, der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn ein Ansteuerprofil verwendet wird, bei dem sich eine längere Reaktionszeit ergibt. Damit kann die Genauigkeit der Erfassung der Eigenschaft des Kraftstoffes deutlich erhöht werden.
Erfindungsgemäß ist das Ansteuerprofil durch den Stromfluss und/oder der Spannungsverlauf über der Zeit definiert ist
Ein besonders vorteilhaftes Ansteuerprofil ergibt sich, wenn gegenüber der normalen Ansteuerung keine Anzugsphase oder zu mindestens eine verkürzte Anzugsphase vorgesehen ist. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass gegenüber der normalen Ansteuerung keine oder zu mindestens eine verkürzte Boostphase gewählt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da diese beiden Phasen einen erheblichen Einfluss auf die Schaltdynamik und damit auf die Reaktionszeit des Magnetventils besitzen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass gegenüber der normalen Ansteuerung ein geringerer Stromwert während der Boostphase und oder während der Anzugstromphase vorgesehen ist. Insbesondere der Stromwert während der Boostphase und/oder der Anzugsphase hat einen großen Einfluss auf die Schaltdynamik des Magnetventils.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn gegenüber der normalen Ansteuerung ein geringerer Stromwert während der Haltestromphase vorgesehen ist.
Ferner ist es vorteilhaft gegenüber der normalen Ansteuerung eine geringere Boostspannung zu verwenden. Dies ist vorteilhaft, da die Boostspannung einen sehr großen Einfluss auf die Schaltdynamik des Magnetventils besitzt.
Bei einem besonders einfach zu realisierenden Stromprofil ist vorgesehen, dass während der gesamten Ansteuerung ein nahezu konstanter Stromwert gewählt wird.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Reaktionszeit um die Schließdauer und/oder um die Öffnungsdauer. Diese Größen sind besonders einfach messtechnisch zu erfassen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen neuen Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, insbesondere Sourcecode mit Compilier- und/oder Verlinkungsanweisungen, wobei der Programmcode das Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte eines der beschriebenen Verfahren ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird, also insbesondere kompiliert und/oder verlinkt wird. Dieser Programmcode kann insbesondere durch Quellcode gegeben sein, welche beispielsweise von einem Server im Internet herunterladbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 die wesentliche Elemente einer Anordnung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens und
2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Stromprofile.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Anordnung 10 zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft, insbesondere der Viskosität eines Kraftstoffs. Diese Anordnung umfasst ein Steuergerät 20 mit einer Auswerteelektronik, mit den zur Durchführung, der für die vorstehenden beschriebenen Verfahren erforderlichen Berechnungsverfahren.
Die Anordnung 10 ist über elektrische Anschlüsse 40 mit einer Einspritzanlage 50 gekoppelt. Die Einspritzanlage 50 umfasst ein Magnetventil 60. Dieses Magnetventil 60 bestimmt die einer Brennkraftmaschine 80 zugeführte Kraftstoffmenge. Dieses Magnetventil 60 umfasst einen Anker 100, der zum Schließen und Öffnen des Magnetventils 60 bewegt wird.
Weiterhin zeigt die Darstellung eine Kraftstoffzuleitung 120, durch die Kraftstoff dem Magnetventil 60 zugeführt wird. Der Anker 100 bewegt sich beim Öffnen und Schließen durch diesen Kraftstoff. Eigenschaften des Kraftstoffs, insbesondere dessen Viskosität, beeinflussen dabei das dynamische Verhalten des Ankers 100. Erfindungsgemäß wird eine Reaktionszeit des Ankers gemessen und auf Grundlage der gemessenen Reaktionszeit ein Faktor ermittelt, der mindestens eine Eigenschaft, wie beispielsweise die Viskosität des Kraftstoffs repräsentiert. Bei der Reaktionszeit handelt es sich vorzugsweise um die Schließdauer und/‘oder um die Öffnungsdauer des Magnetventils. Die Schließdauer ist als die Zeitdauer definiert, die zwischen dem Beginn der Ansteuerung zum Schließen und dem tatsächlichen Schließen des Magnetventils verstreicht. Die Öffnungsdauer ist als die Zeit definiert, die zwischen dem Ansteuern zum Öffnen des Magnetventils und dem tatsächlichen Öffnen des Magnetventils verstreicht.
Als Reaktionszeit können auch andere Zeitdauern verwendet werden, die durch Zeitabstände zwischen charakteristischen Zeitpunkten des Einspritzverlaufs oder des Ansteuerverlaufs definiert sind. Solche charakteristischen Zeitpunkte können beispielsweise der Zeitpunkt sein, bei dem der Anker von seiner aktuellen Position abhebt.
Solche Anordnungen werden insbesondere bei so genannten Common-Rail-Systemen eingesetzt. Üblicher Weise wird dieses Verfahren vor dem Motorstart, während der Glühphase, bei drucklosem Common-Rail-System durchgeführt. Ausgehend von dem ermittelten Wert für die Reaktionszeit mit einem Vergleichswert wird auf die Viskosität oder andere Eigenschaften des Kraftstoffs geschlossen.
Moderne Common-Rail-Systeme sind dahingehend optimiert, dass sich eine schnelle Ankerdynamik ergibt. Dies hat zur Folge, dass sich sehr kurze Reaktionszeiten einstellen. Diese kurzen Reaktionszeiten erschweren die Ermittlung der Eigenschaft des Kraftstoffs bzw. führen zu einer verringerten Genauigkeit dieser Ermittlung der Eigenschaften. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass für eine bessere Unterscheidung zwischen den Eigenschaften des Kraftstoffs eine trägere Schaltventildynamik von Vorteil ist. Für den normalen Betrieb des Injektors stellt dies aber ein Widerspruch zu den Funktionsanforderungen im Normalbetrieb dar. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass zur Bestimmung der Eigenschaft des Kraftstoffs ein spezielles Ansteuerprofil verwendet wird. Dieses Ansteuerprofil ist so gewählt, dass sich eine längere Reaktionszeit gegenüber dem Normalbetrieb einstellt. Dadurch kann die Ermittlung der Eigenschaft des Kraftstoffs deutlich verbessert werden.
In 2 sind verschiedene Stromprofile über der Zeit aufgetragen. In der ersten Teilfigur ist ein Ansteuerprofil aufgetragen, das im Normalbetrieb des Injektors üblicherweise verwendet wird. In diesem Normalbetrieb wird der Injektor so angesteuert, dass eine bestimmte Kraftstoffmenge zu einem bestimmten Zeitpunkt in die Brennkraftmaschine zugemessen wird. Üblicher Weise werden bei dieser Ansteuerung drei Phasen mit drei Stromwerten unterschieden. In einer ersten Phase zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 wird das Magnetventil mit einer Boostspannung beaufschlagt. Diese Boostspannung ist derart gewählt, dass ein schneller Stromanstieg resultiert. Der Strom steigt dabei auf den Booststrom IB an. Vorzugsweise wird in der Boostphase das Magnetventil mit einer Spannung beaufschlagt, die höher ist als die Bordnetzspannung des Fahrzeugs. In einer zweiten Phase zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird das Magnetventil mit einem so genannten Anzugstrom IA beaufschlagt. In einer sich daran anschließenden Phase zwischen dem Zeitpunkt t2 und t3 wird der Strom auf einen so genannten Haltestrom IH abgesenkt. Der Anzugstrom ist so gewählt, dass das Magnetventil von seiner Ausgangsposition in seine Endposition übergeht. Der Haltestrom ist in der Regel kleiner gewählt. Dieser Haltestrom ist so gewählt, dass das Magnetventil in seiner Zielposition verbleibt.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das Ansteuerprofil, das durch den Stromverlauf über der Zeit definiert ist, so verändert wird, dass sich eine längere Reaktionszeit ergibt.
Eine erste Ausgestaltung ist in der zweiten Teilfigur dargestellt. Hier wird das Magnetventil von dem Zeitpunkt t0 bis zum Ende der Bestromung zum Zeitpunkt t3 mit einem konstanten Strom beaufschlagt. Dies ist üblicher Weise so gewählt, dass das Magnetventil sich sicher von seiner Ausgangsposition in seine Endposition bewegt. Vorzugsweise ist der gewählte Stromwert in der Größenordnung des Anzugstroms IA gewählt.
In der dritten Teilfigur ist eine weitere Ausgestaltung dargestellt, bei der gegen der Ansteuerung keine Boostphase vorgesehen ist, d. h. der Strom steigt vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 auf den Anzugstrom IA an und fällt dann ab dem Zeitpunkt t2 auf den Haltestrom IH ab.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass andere Stromprofile verwendet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass lediglich in den einzelnen Phasen kleinere Stromwerte verwendet werden. Dabei kann ein kleinerer Booststrom, ein kleinerer Anzugsstrom und/oder ein kleinerer Haltestrom verwendet werden. Insbesondere die Verwendung eines kleineren Booststrom IB und/oder Anzugstroms IA ist vorteilhaft. Bei einer weiteren Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass eine kleinere Boostspannung verwendet wird. Dieser führt dazu, dass der Stromgradient während der Boostphase kleiner wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Boostphase und oder die Anzugsphase gegenüber dem Normalbetrieb verkürzt wird. Im Extremfall wird die Boostphase und/oder die Anzugsphase ganz weg gelassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011005141 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Bestimmen mindestens einer Eigenschaft eines Kraftstoffs, bei dem eine Reaktionszeit eines Ankers, eines Magnetventils, das von dem Kraftstoff durchflossen wird, gemessen wird, und dass ausgehend von der Reaktionszeit auf die Eigenschaft des Kraftstoffs geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Eigenschaft des Kraftstoffs ein gegenüber der normalen Ansteuerung des Magnetventils verändertes Ansteuerprofil verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuerprofil so gewählt ist, dass sich eine längere Reaktionszeit ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuerprofil durch den Stromfluss über der Zeit definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der normalen Ansteuerung keine Anzugsphase oder zu mindestens eine verkürzte vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der normalen Ansteuerung keine oder zu mindestens eine verkürzte Boostphase vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der normalen Ansteuerung ein geringerer Stromwert während der Boostphase vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der normalen Ansteuerung ein geringerer Stromwert während der Anzugstromphase vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der normalen Ansteuerung ein geringerer Stromwert während der Haltestromphase vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der normalen Ansteuerung eine geringere Boostspannung vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der gesamten Ansteuerung ein nahezu konstanter Stromwert gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Reaktionszeit um die Schließdauer und/oder um die Öffnungsdauer handelt.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.
Steuergerät, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, wobei der Programmcode das Computerprogramm nach Anspruch 12 ergibt, wenn sie gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt werden.