DE102017205775A1 - Method and control device for determining the composition of the fuel in a motor vehicle - Google Patents

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Alexander Schenck Zu Schweinsberg
Markus Amler
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuereinrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffes in einem Kraftfahrzeug, bei dem der Kraftstoff über ein Einspritzsystem mit einem Hochdruckspeicher (8) und einem mit dem Hochdruckspeicher (8) in Strömungsverbindung stehenden Injektor (6) in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors (2) eingespritzt wird, wobei ein in dem Hochdruckspeicher (8) vorliegender Druck einbezogen wird. Ein Verfahren ohne zusätzliche Hardware mit hoher Zuverlässigkeit lässt sich dadurch erhalten, dass unter Einbeziehung des Drucks ein injektorspezifischer, für die statische Durchflussrate charakteristischer Wert ermittelt wird und zur Bestimmung des Gehalts einer Komponente in dem Kraftstoff der charakteristische Wert mit einem Vergleichswert verglichen und daraus der Gehalt der Komponente ermittelt wird.The invention relates to a method and a control device for determining the composition of the fuel in a motor vehicle, wherein the fuel via an injection system with a high pressure accumulator (8) and with the high pressure accumulator (8) in fluid communication injector (6) in a combustion chamber of Internal combustion engine (2) is injected, wherein a present in the high-pressure accumulator (8) pressure is included. A method without additional hardware with high reliability can be obtained by determining an injector-specific value characteristic of the static flow rate with reference to the pressure and comparing the characteristic value with a comparison value to determine the content of a component in the fuel and from this the content the component is determined.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffes in einem Kraftfahrzeug, bei dem der Kraftstoff über ein Einspritzsystem mit einem Hochdruckspeicher, insbesondere einem Rail, und einem mit dem Hochdruckspeicher in Strömungsverbindung stehenden Injektor in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird, wobei ein in dem Hochdruckspeicher vorliegender Druck einbezogen wird.The invention relates to a method for determining the composition of the fuel in a motor vehicle, in which the fuel is injected via an injection system with a high pressure accumulator, in particular a rail, and an injector in fluid communication with the high pressure accumulator in a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein an in the high-pressure accumulator present pressure is included.

Bei Kraftfahrzeugen kommen heutzutage vermehrt Kraftstoffe zum Einsatz, bei denen ein Anteil des traditionellen Kraftstoffes, wie Benzin oder Diesel, durch eine andere Komponente ersetzt ist. Dies betrifft aktuell bspw. Benzin als Kraftstoff für Otto-Motoren, dem ein - zum Teil erheblicher - Anteil an Ethanol beigesetzt wird. Bei solchen sogenannten Flex Fuel Anwendungen muss der Gehalt der zusätzlichen Komponente in dem Kraftstoff bestimmt werden, um Funktionen der Motorsteuerung an die veränderten Kraftstoffeigenschaften anzupassen. Dies betrifft bspw. die Kraftstoffvorsteuerung, die z. B. an das geänderte stöchiometrische Verhältnis (Luft- zu Kraftstoffverhältnis bei vollständiger Umsetzung beider Komponenten) adaptiert werden muss. Fehlerhafte Werte des Gehalts einer Komponente wirken sich z. B. auf die Startfähigkeit bei tiefen Temperaturen aus.In motor vehicles, fuels are increasingly used today in which a portion of the traditional fuel, such as gasoline or diesel, is replaced by another component. This currently concerns, for example, gasoline as a fuel for petrol engines, to which a proportion of ethanol, some of them substantial, is buried. In such so-called flex-fuel applications, the content of the additional component in the fuel must be determined in order to adapt engine control functions to the changed fuel properties. This concerns, for example, the fuel feedforward, the z. B. to the changed stoichiometric ratio (air to fuel ratio with complete implementation of both components) must be adapted. Incorrect values of the content of a component have an effect, for example. B. on the ability to start at low temperatures.

In heutigen Systemen werden zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung, z. B. des Ethanolgehalts, oftmals Sensoren eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass die Bestimmung des Gehaltes sehr genau möglich ist. Nachteilig sind die hohen Kosten eines derartigen Sensors, sowie die erforderliche zusätzliche Verkabelung und Auswertung in der Steuereinrichtung.In today's systems are used to determine the fuel composition, eg. As the ethanol content, often sensors used. This has the advantage that the determination of the content is very accurate. Disadvantages are the high costs of such a sensor, as well as the required additional wiring and evaluation in the control device.

Alternativ kann bei reduzierten Genauigkeitsanforderungen der Gehalt auf Basis der Lambdaregelung bzw. Gemischadaption bestimmt werden. Dazu wird bspw. nach einer erkannten Betankung aus dem Lambdaregler-Eingriff bzw. der Gemischadaption in einem definierten Zeitfenster auf den Gehalt der zusätzlichen Komponente in dem Kraftstoff geschlossen.Alternatively, with reduced accuracy requirements, the content can be determined on the basis of the lambda control or mixture adaptation. For this purpose, for example, after a detected refueling from the lambda control intervention or the mixture adaptation in a defined time window, the content of the additional component in the fuel is concluded.

Daneben sind aus dem Stand der Technik weitere Ansätze unter Einbeziehung des in dem Hochdruckbereich erfassten Drucks bekannt. So geht die Erfindung von der DE 10 2007 052 096 B4 aus, in der ein Verfahren zur Erkennung einer Kraftstoffsorte offenbart ist, bei dem der Druck in einem Hochdruckbereich einer Einspritzanlage, insbesondere einer Common-Rail-Einspritzanlage, über einen bestimmten Zeitraum gemessen wird, während kein Kraftstoff über die Hochdruckpumpe gefördert wird. Über den Zusammenhang dp/dt = E/V * (-Q), wobei der abfließende Volumenstrom -Q die einzuspritzende Kraftstoffmenge sowie verschiedene Leckageströme einbezieht, wird der Kraftstofftyp ermittelt. Dabei werden in einem Trial-und-Error-Verfahren Kompressibilitätsmodule E in die Bilanzgleichung eingesetzt und aus demjenigen E-Modul, mit welchem sich die gemessene Druckdifferenz ergibt, der Kraftstofftyp bestimmt, insbesondere, ob es sich um Sommer- oder Winterdiesel handelt.In addition, other approaches including the pressure detected in the high-pressure region are known from the prior art. So is the invention of the DE 10 2007 052 096 B4 in which a method for detecting a fuel grade is disclosed in which the pressure in a high-pressure region of an injection system, in particular a common-rail injection system, is measured over a certain period of time, while no fuel is conveyed through the high-pressure pump. By way of the relationship dp / dt = E / V * (-Q), the outflow volume flow -Q taking into account the fuel quantity to be injected and various leakage flows, the type of fuel is determined. Compressibility modules E are used in the balance equation in a trial-and-error procedure, and the fuel type is determined from the modulus of elasticity with which the measured pressure difference results, in particular whether it is summer or winter diesel.

Weitere Verfahren dieser Art, die ebenfalls auf der Auswertung eines in dem Hochdruckbereich erfassten Drucks zur Auswertung von Kraftstoffeigenschaften basieren, sind bspw. in der DE 10 2015 207 578 B3 , der DE 10 2011 077 404 B4 und der DE 196 33 156 A1 angegeben.Further methods of this type, which are likewise based on the evaluation of a pressure recorded in the high-pressure region for the evaluation of fuel properties, are, for example, in the DE 10 2015 207 578 B3 , of the DE 10 2011 077 404 B4 and the DE 196 33 156 A1 specified.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit dem ohne Einsatz zusätzlicher Hardware mit hoher Zuverlässigkeit die Zusammensetzung des Kraftstoffes bestimmt werden kann.The present invention has for its object to provide a method and a control device for carrying out the method, with which the composition of the fuel can be determined without the use of additional hardware with high reliability.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für die Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.This object is achieved for the method with the features of claim 1 and for the control device with the features of claim 8.

Dabei ist vorgesehen, dass ein injektorspezifischer, d. h. bzgl. des einzelnen Injektors, für die statische Durchflussrate charakteristischer Wert ermittelt wird und zur Bestimmung des Gehalts einer Komponente in dem Kraftstoff der charakteristische Wert mit einem Vergleichswert verglichen und daraus der Gehalt der Komponente ermittelt wird.It is provided that an injector-specific, d. H. with respect to the individual injector, for the static flow rate characteristic value is determined and to determine the content of a component in the fuel, the characteristic value compared with a comparison value and from the content of the component is determined.

Die statische Durchflussrate, Qstat, des Injektors ist charakterisiert durch die eingespritzte Kraftstoffmenge bzw. das Volumen pro Zeit im Vollhub, d. h. die Ventilnadel ist vollständig bzw. bis zu einer Soll-Höhe angehoben. Während dieser Zeit fließt eine konstante Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit durch die Ventilöffnung des Injektors. Ändert sich nun die Zusammensetzung des Kraftstoffes in dem Einspritzsystem, bspw. bzgl. seines Mischungsverhältnisses aus Benzin und Ethanol, ändert dies auch signifikant das Kompressionsmodul des Kraftstoffes und damit die statische Durchflussrate Qstat bei einer gegebenen Offendauer des Ventils des Injektors. Dies ergibt sich aus dem Zusammenhang Q s t a t = q d y n ρ t o p e n = V 0 ⋅ Δ p K t o p e n

Figure DE102017205775A1_0001
mit der eingespritzten Menge qdyn, der Kraftstoffdichte p, der für einen Einspritzvorgang charakteristischen Dauer topen, dem Volumen des Hochdruckspeichers V0, dem Differenzdruck bei Einspritzung Δp und dem Kompressionsmodul K, wobei für den Kompressionsmodul gilt: K = Δ p Δ V V ,  mit  Δ V = q d y n ρ → q d y n ρ = V 0 ⋅ Δ p K
Figure DE102017205775A1_0002
 The static flow rate, Q stat , of the injector is characterized by the injected fuel quantity or the volume per time in full stroke, ie, the valve needle is fully raised or up to a target height. During this time, a constant amount of fuel per unit time flows through the valve opening of the injector. If the composition of the fuel in the injection system changes, for example with respect to its mixture ratio of gasoline and ethanol, this also significantly changes the compression modulus of the fuel and thus the static flow rate Q stat for a given open duration of the valve of the injector. This follows from the context Q s t a t = q d y n ρ t O p e n = V 0 ⋅ Δ p K t O p e n
Figure DE102017205775A1_0001
 with the injected quantity q dyn , the fuel density p, the characteristic duration t open for an injection process, the volume of the high-pressure accumulator V 0 , the differential pressure at injection Δp and the compression modulus K, where the following applies to the modulus of compression: K = Δ p Δ V V . With Δ V = q d y n ρ → q d y n ρ = V 0 ⋅ Δ p K
Figure DE102017205775A1_0002

Der charakteristische Wert stellt einen Wert dar, der für die statische Durchflussrate repräsentativ ist, da er proportional mit der statischen Durchflussrate zusammenhängt. Die Ermittlung dieses Wertes ist durch Einzelmessungen möglich, oder auch durch Mittelwertbildung aus Einzelwerten bezüglich des einzelnen Injektors, was die Genauigkeit erhöhen kann. Der Vergleichswert kann bspw. zusammen mit anderen Vergleichswerten in Abhängigkeit des Gehalts der zu ermittelnden Komponente, und zweckmäßigerweise auch der Temperatur, tabellarisch in der Steuereinrichtung hinterlegt sein. So kann bei dem Vergleich z.B. ermittelt werden, welcher Vergleichswert am besten dem ermittelten charakteristischen Wert entspricht, und daraus der Gehalt der Komponente bestimmt werden. Auch aus einer Änderung des charakteristischen Wertes gegenüber einem zuvor bestimmten charakteristischen Wert ist die Bestimmung möglich. Der Temperatureinfluss kann durch Ermittlung der Kraftstofftemperatur in dem Hochdruckspeicher durch einen Sensor und/oder durch Modellierung berücksichtigt werden.The characteristic value represents a value representative of the static flow rate because it is proportional to the static flow rate. The determination of this value is possible by individual measurements, or by averaging of individual values with respect to the individual injector, which can increase the accuracy. The comparison value can be stored, for example, together with other comparison values as a function of the content of the component to be determined, and expediently also the temperature, in table form in the control device. Thus, in the comparison, e.g. it is determined which comparison value best corresponds to the determined characteristic value and from this the content of the component is determined. The determination is also possible from a change in the characteristic value with respect to a previously determined characteristic value. The temperature influence can be taken into account by determining the fuel temperature in the high pressure accumulator by a sensor and / or by modeling.

Die injektorspezifische Ermittlung bietet den Vorteil, dass der Gehalt einer Komponente in dem Kraftstoff sensorfrei mit einer guten Genauigkeit und Zuverlässigkeit bestimmt werden kann. So bietet das Verfahren bei Durchführung an mehreren, in dem Kraftfahrzeug vorhandenen Injektoren bspw. die Möglichkeit, durch den Vergleich des Gehalts ermittelt an den einzelnen Injektoren eine Plausibilisierung durchzuführen. Ungenauigkeiten und/oder ein Defekt eines Injektors, die sich z.B. während des Betriebs entwickeln, können so erkannt und behoben werden. Auf diese Weise erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren gleichzeitig Rückschlüsse und/oder Kontrolle über die einzelnen Injektoren. Möglich ist auch eine Mittelwertbildung aus den über unterschiedliche Injektoren ermittelten Gehalten der Komponente.The injector-specific determination offers the advantage that the content of a component in the fuel can be determined sensor-free with good accuracy and reliability. For example, if the method is implemented on several injectors present in the motor vehicle, it offers the possibility of carrying out a plausibility check by comparing the content determined at the individual injectors. Inaccuracies and / or a defect of an injector, e.g. Develop during operation, can be detected and corrected. In this way, the method according to the invention simultaneously allows conclusions and / or control of the individual injectors. It is also possible to form a mean value from the contents of the component determined via different injectors.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird zur Ermittlung des injektorspezifischen, für die statische Durchflussrate charakteristischen Wertes bei wenigstens einem Einspritzvorgang des Injektors ein Verhältnis einer in dem Hochdruckspeicher aufgrund des Einspritzvorgangs auftretenden Druckdifferenz und einer zugehörigen, für den Einspritzvorgang charakteristischen Dauer gebildet, d.h. der charakteristische Wert wird durch eine bestimmte Druckrate gebildet. Hierbei kann ein ohnehin in dem Hochdruckspeicher vorhandener Drucksensor genutzt werden, sodass auf zusätzliche Hardware vorteilhaft verzichtet werden kann. Um die Genauigkeit des Verfahrens zu erhöhen, kann der Mittelwert über mehrere Einspritzvorgänge des Injektors gebildet werden.In an advantageous embodiment, a ratio of a pressure difference occurring in the high-pressure accumulator due to the injection process and an associated, characteristic for the injection process duration is formed to determine the injector-specific, characteristic of the static flow rate value at least one injection process of the injector, i. the characteristic value is formed by a certain pressure rate. In this case, an already existing in the high-pressure accumulator pressure sensor can be used, so that can be advantageously dispensed with additional hardware. In order to increase the accuracy of the method, the mean value can be formed over several injections of the injector.

Während des wenigstens einen Einspritzvorgangs werden vorteilhafterweise Vorgänge verhindert, die den Druck in dem Hochdruckspeicher erhöhen. Dazu zählt insbesondere das Verhindern bzw. Unterbrechen der Nachförderung von Kraftstoff in den Hochdruckspeicher durch eine Hochdruckpumpe.During the at least one injection operation, operations are advantageously prevented which increase the pressure in the high-pressure accumulator. This includes in particular the prevention or interruption of the Nachförderung of fuel in the high-pressure accumulator by a high-pressure pump.

Die für den Einspritzvorgang charakteristische Dauer wird vorzugsweise unter Berücksichtigung einer Ist-Offendauer (d. h. der gemessenen Dauer zwischen Öffnungszeitpunkt und Schließzeitpunkt des Ventils), einer Soll-Offendauer (d. h. einer idealen Modell-Offendauer, die nicht gemessen ist) und/oder einer Ansteuerdauer (d. h. der Zeitdauer, in der ein Ansteuersignal am Ventil anliegt) ermittelt. Zwar ist die Ist-Offendauer der Wert, durch den die Dauer des Kraftstoffflusses während des Einspritzvorgangs am genauestens beschrieben wird. Jedoch können auch die anderen Größen, gegebenenfalls mit einer Korrektur, hinreichend genau für die Bestimmung der relevanten Dauer des Einspritzvorgangs sein, vor allem sind diese teilweise sehr einfach zu ermitteln. Eine Kombination von zwei oder mehr der genannten Größen kann noch genauere Werte liefern. Welche Größen verwendet werden, kann dabei bspw. von vorhandenen Erfassungsmitteln wie Sensoren oder Daten in der Ansteuerelektronik abhängig gemacht werden. Die Ist-Offendauer kann dabei bspw. mittels der im nachfolgenden Absatz beschriebenen Controlled Valve Operation ermittelt werden, bei welcher die Einspritzdauer eingeregelt wird.The characteristic of the injection process duration is preferably taking into account an actual Offendauer (ie the measured duration between the opening time and closing time of the valve), a desired Offendauer (ie an ideal model off-duration, which is not measured) and / or a control period ( ie the time duration in which a drive signal is present at the valve). Although the actual opening duration is the value by which the duration of the fuel flow during the injection process is described in detail. However, the other variables, if appropriate with a correction, can also be sufficiently accurate for determining the relevant duration of the injection process, and in particular, these are sometimes very easy to determine. A combination of two or more of these sizes can provide even more accurate values. Which sizes are used, for example, can be made dependent on existing detection means such as sensors or data in the control electronics. The actual opening duration can be determined, for example, by means of the controlled valve operation described in the following paragraph, in which the injection duration is adjusted.

Eine erhöhte Genauigkeit des Verfahrens ist erreichbar, wenn der Einfluss einer exemplarabhängigen Nadeldynamik des Injektors, der in einer exemplarabhängigen Zumesstoleranz bei der Kraftstoffeinspritzung resultiert, durch einen mechatronischen Ansatz, wie bspw. einer sogenannten Controlled Valve Operation, reduziert wird. Bei einer Controlled Valve Operation werden Ansteuerzeiten der Injektoren über eine Regelung z. B. über die Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs hinweg angepasst. Dabei wird während der Einspritzung das Ansteuersignal erfasst und parallel aus Öffnungs- und Schließzeitpunkt die Offendauer der Ventilnadel des Injektors ermittelt. Somit kann die tatsächliche Offendauer (Ist-Offendauer) jedes Injektors errechnet und gegebenenfalls nachgeregelt werden. In der DE 10 2009 002 593 A1 wird ein solches Verfahren zum Regeln einer Ist-Offendauer eines Ventils auf eine Soll-Offendauer beschrieben.An increased accuracy of the method is achievable if the influence of a copy-dependent needle dynamics of the injector, which results in an example-dependent Zumesstoleranz in the fuel injection, by a mechatronic approach, such as. A so-called Controlled Valve operation, is reduced. In a controlled valve operation, actuation times of the injectors are controlled by a control z. B. adjusted over the life of a motor vehicle away. In this case, the drive signal is detected during the injection and determined in parallel from the opening and closing time, the open duration of the valve needle of the injector. Thus, the actual Offendauer (actual Offendauer) of each injector can be calculated and readjusted if necessary. In the DE 10 2009 002 593 A1 is such a method for regulating an actual Offendauer a valve to a desired Offendauer described.

Vorzugsweise wird der Injektor in einem Kalibrierbetrieb bei einer bekannten Kraftstoffzusammensetzung charakterisiert, insbesondere um die exemplarabhängige statische Durchflussrate zu korrigieren. Diese weist häufig Schwankungen z. B. aus Toleranzen der Einspritzlochgeometrie oder des Nadelhubs auf. Bei der Korrektur wird insbesondere ein Korrekturwert nach einem in der DE 10 2015 205 877 A1 beschriebenen Verfahren ermittelt und vorzugsweise zur Korrektur eines Wertes für die statische Durchflussrate während des Betriebs des Kraftfahrzeuges verwendet. Die Charakterisierung kann auch während einer Wartung oder einer sonstigen Überprüfung während der Lebensdauer des Kraftfahrzeuges durchgeführt werden, um Änderungen in der statischen Durchflussrate zu erkennen und zu korrigieren, die bspw. aufgrund von Alterungseffekten auftreten können. Die Charakterisierung bildet somit einen separaten, der Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung vor- bzw. zwischengeschalteten Verfahrensschritt, der die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöhen kann.Preferably, the injector is characterized in a calibration operation in a known fuel composition, in particular to correct the copy-dependent static flow rate. This often has fluctuations z. B. from tolerances of the injection hole geometry or the needle stroke. In the correction, in particular, a correction value according to one in the DE 10 2015 205 877 A1 determined method and preferably used to correct a value for the static flow rate during operation of the motor vehicle. The characterization may also be performed during maintenance or other testing during the life of the motor vehicle to detect and correct changes in static flow rate, which may occur due to, for example, aging effects. The characterization thus forms a separate method step, which precedes or interposes the determination of the fuel composition, which can increase the accuracy of the method according to the invention.

Vorzugsweise wird die Bestimmung durchgeführt nach einer Betankung, insbesondere sobald sichergestellt ist, dass an dem Ventil des Injektors der neu getankte Kraftstoff anliegt. Das Anliegen des neu getankten Kraftstoffes kann bspw. über das Volumen des Einspritzsystems und der Zuleitung von dem Kraftstofftank und dem Verbrauch der letzten Kilometer ermittelt werden. Der neu getankte Kraftstoff kann dabei auch mit i. d. R. als Gemisch mit dem noch im Tank vorhandenen Kraftstoff vorliegen. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Adaption der Motorsteuerung auf die neue Kraftstoffzusammensetzung erfolgen.The determination is preferably carried out after refueling, in particular as soon as it is ensured that the newly refueled fuel is applied to the valve of the injector. The concerns of the newly refueled fuel can be determined, for example, on the volume of the injection system and the supply of the fuel tank and the consumption of the last kilometer. The newly refueled fuel can also with i. d. R. as a mixture with the remaining fuel in the tank. In this way, a reliable adaptation of the engine control can be made to the new fuel composition.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird die Komponente, deren Gehalt in dem Kraftstoff ermittelt wird, durch Ethanol gebildet, wobei der übrige Kraftstoff insbesondere durch Benzin gebildet wird. Zur Bestimmung des Ethanolgehalts ist das Verfahren besonders zuverlässig anwendbar, da sich Ethanol signifikant auf das Kompressionsmodul und somit auf die statische Durchflussrate bzw. deren charakteristischen Wert des Kraftstoffes auswirkt. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass sich die statische Durchflussrate mit dem steigendem Ethanolgehalt erhöht, wohingegen typischerweise die statische Durchflussrate über die Lebensdauer des Injektors abnimmt, z. B. aufgrund von Ablagerungen. So können die Effekte gut voneinander getrennt werden. Zusätzlich erfolgen die Änderungen der statischen Durchflussrate aufgrund des Kraftstoffwechsels innerhalb eines kurzen Zeitintervalls, wohingegen die Änderung über die Lebensdauer nur langsam erfolgt.In a preferred embodiment, the component whose content is determined in the fuel, formed by ethanol, the remaining fuel is formed in particular by gasoline. To determine the ethanol content, the method is particularly reliable applicable because ethanol has a significant effect on the compression modulus and thus on the static flow rate or their characteristic value of the fuel. Furthermore, there is the advantage that the static flow rate increases with increasing ethanol content, whereas typically the static flow rate decreases over the life of the injector, e.g. B. due to deposits. So the effects can be well separated from each other. In addition, the changes in the static flow rate due to the fuel change occur within a short time interval, whereas the change over the lifetime takes place only slowly.

Vorteilhafterweise wird das Ergebnis des Verfahrens mit weiteren in dem Kraftfahrzeug ermittelten Größen, die auf einen geänderten Gehalt der Komponente in dem Kraftstoff hindeuten, verglichen. Dies kann bspw. gegenüber einem auf Basis der Lambdaregelung bzw. Gemischadaption bestimmten Wert erfolgen. Möglich wäre auch eine gelegentliche Überprüfung im Rahmen einer Wartung anhand eines bekannten Gemisches. Auf diese Weise kann, insbesondere neben den vorteilhaft möglichen Vergleichen der Werte aus unterschiedlichen Injektoren, eine ggf. weitere Plausibilisierung der Ermittlungsergebnisse vorgenommen werden.Advantageously, the result of the method is compared with other variables determined in the motor vehicle, which indicate a changed content of the component in the fuel. This can be done, for example, with respect to a value determined on the basis of the lambda control or mixture adaptation. It would also be possible to carry out an occasional check as part of maintenance using a known mixture. In this way, in particular, in addition to the advantageously possible comparison of the values from different injectors, a further plausibility check of the determination results may be made.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 schematisch eine Brennkraftmaschine mit Common-Rail-System, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
  • 2 in einem Diagramm ein Durchflussvolumen bei einem Injektor über der Zeit,
  • 3 einen Verlauf des Kompressionsmoduls einer Kraftstoffzusammensetzung aus Benzin und E 85 über der Temperatur und
  • 4 eine Abhängigkeit der statischen Durchflussrate von dem Ethanolgehalt.
The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:
  • 1 schematically an internal combustion engine with common rail system, which is suitable for carrying out a method according to the invention,
  • 2 in a diagram a flow volume at an injector over time,
  • 3 a curve of the compression modulus of a fuel composition of gasoline and E 85 over the temperature and
  • 4 a dependence of the static flow rate on the ethanol content.

1 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor 2, der zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Beispielhaft umfasst der Verbrennungsmotor 23 Brennräume bzw. zugehörige Zylinder 4. Jedem Brennraum ist ein Injektor 6 zugeordnet, welcher wiederum jeweils mit einem Hochdruckspeicher 8, einem sogenannten Rail, in Strömungsverbindung steht, über welchen er mit Kraftstoff versorgt wird. Auch beliebige andere Anzahlen an Zylindern 4, bspw. vier, sechs, acht oder zwölf Zylinder 4, sind möglich. 1 schematically shows an internal combustion engine 2 which is suitable for carrying out a method according to the invention. By way of example, the internal combustion engine comprises 23 Combustion chambers or associated cylinders 4 , Each combustion chamber is an injector 6 assigned, which in turn each with a high-pressure accumulator 8th , a so-called rail, is in fluid communication with which it is supplied with fuel. Also any other numbers of cylinders 4 , for example four, six, eight or twelve cylinders 4 , are possible.

Der Hochdruckspeicher 8 wird über eine Hochdruckpumpe 10 mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 gespeist. Die Hochdruckpumpe 10 ist mit dem Verbrennungsmotor 2 gekoppelt, und zwar bspw. derart, dass die Hochdruckpumpe 10 über eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2, bzw. über eine Nockenwelle, welche wiederum mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, angetrieben wird.The high-pressure accumulator 8th is via a high pressure pump 10 with fuel from a fuel tank 12 fed. The high pressure pump 10 is with the internal combustion engine 2 coupled, for example. Such that the high-pressure pump 10 via a crankshaft of the internal combustion engine 2 , or via a camshaft, which in turn is coupled to the crankshaft, is driven.

Eine Ansteuerung der Injektoren 6 zum Zumessen von Kraftstoff in die jeweiligen Brennräume bzw. Zylinder 4 erfolgt über eine Steuereinrichtung, die insbesondere als Motorsteuergerät 14 ausgebildet ist. Vorliegend ist lediglich die Datenübertragungsverbindung von dem Motorsteuergerät 14 zu einem Injektor 6 dargestellt, jedoch sind auch die übrigen Injektoren 6 an das Motorsteuergerät 14 angeschlossen. Jeder Injektor 6 kann dabei spezifisch angesteuert werden. Ferner ist das Motorsteuergerät 14 dazu eingerichtet, den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher 8 mittels eines Drucksensors 16 zu erfassen.A control of the injectors 6 for metering fuel into the respective combustion chambers or cylinders 4 via a control device, in particular as an engine control unit 14 is trained. In the present case, only the data transmission connection from the engine control unit 14 to an injector 6 but also the other injectors are shown 6 to the engine control unit 14 connected. Every injector 6 can be specifically controlled. Furthermore, the engine control unit 14 adapted to the fuel pressure in the high-pressure accumulator 8th by means of a pressure sensor 16 capture.

In 2 ist in einem Diagramm ein kumuliertes Durchflussvolumen V durch einen Injektor 6 über der Zeit t bei einer lange andauernden Ansteuerung des Injektors 6 dargestellt. Zum Zeitpunkt t0 beginnt dabei eine Ansteuerzeit und zum Zeitpunkt t1 beginnt sich die Ventilnadel zu heben. Zum Zeitpunkt t1 beginnt somit auch eine Offendauer des Injektors 6. Dabei ist erkennbar, dass das kumulierte Durchflussvolumen V bzw. die durch den Injektor 6 geflossene Kraftstoffmenge nach einer kurzen Zeitdauer während des Anhebens der Ventilnadel über einen weiten Bereich konstant ansteigt. In diesem Bereich befindet sich die Ventilnadel im sogenannten Voll-Hub, d.h. Ventilnadel ist vollständig bzw. bis zu einer Soll-Höhe angehoben.In 2 is a cumulative flow volume V through an injector in a diagram 6 over the time t with a long-lasting control of the injector 6 shown. At time t 0 , a drive time begins and at time t 1 , the valve needle begins to lift. At time t 1 thus also starts an open duration of the injector 6 , It can be seen that the cumulative flow volume V or through the injector 6 Flowed fuel quantity after a short period of time during the lifting of the valve needle over a wide range constantly increases. In this area, the valve needle is in the so-called full-stroke, ie valve needle is raised completely or up to a desired height.

Während dieser Zeit fließt eine konstante Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit durch die Ventilöffnung des Injektors 6, d.h. die statische Durchflussrate Qstat, die die Steigung des kumulierten Durchflussvolumens V angibt, ist konstant. Die Größe der statischen Durchflussrate Qstat ist dabei ein wesentlicher Faktor, der die insgesamt während eines Einspritzvorgangs eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt und der, wie 3 zeigt, von der Zusammensetzung des Kraftstoffes abhängt.During this time, a constant amount of fuel per unit time flows through the valve opening of the injector 6 ie, the static flow rate Q stat , which indicates the slope of the cumulative flow volume V, is constant. The magnitude of the static flow rate Q stat is an essential factor that determines the total amount of fuel injected during an injection process and how 3 shows depends on the composition of the fuel.

Zum Zeitpunkt t3 endet die Ansteuerzeit und es beginnt die Schließzeit (d. h. der Zeit vom Ende der Ansteuerdauer bis zum Ende der Offendauer). Dabei beginnt die Ventilnadel, sich zu senken. Die Schließzeit und die Offendauer enden zu einem (in 2 nicht dargestellten) Zeitpunkt t4, wenn die Ventilnadel wieder vollständig das Ventil verschließt.At time t 3 , the drive time ends and it begins the closing time (ie the time from the end of the drive time to the end of the open time). The valve needle begins to lower. The closing time and the opening period end at a (in 2 not shown) time t 4 , when the valve needle completely closes the valve again.

3 zeigt in einem Diagramm den qualitativen Verlauf des Kompressionsmoduls K über der Temperatur T in [°C] für Benzin 20 und E85 (Benzin mit einem Gehalt von 85 vol.-% Ethanol) 22 als Kraftstoffe. Der Kompressionsmodul K liegt für den Kraftstoff E 85 signifikant oberhalb des Kompressionsmoduls K von Benzin. 3 shows in a diagram the qualitative course of the compression modulus K over the temperature T in [° C] for gasoline 20 and E85 (gasoline containing 85 vol% ethanol) 22 as fuels. The compression modulus K for the fuel E 85 is significantly above the compression modulus K of gasoline.

Der Einfluss der Änderung des Kompressionsmoduls K ist in 4 erkennbar. 4 stellt in einem Diagramm qualitative Verläufe, ermittelt für unterschiedliche Injektorexemplare, der statischen Durchflussrate Qstat über dem Ethanolgehalt in [%] in einem Ethanol-Benzin-Kraftstoffgemisch dar. Der entsprechende Verlauf gilt aufgrund des proportionalen Zusammenhangs für die Druckrate dp/dt als charakteristischer (Ersatz-)Wert für die statische Durchflussrate Qstat, d.h. des mithilfe des Drucksensors 16 ermittelten Differenzdrucks pro zugehörige charakteristische Dauer für einen Einspritzvorgang des Injektors 6.The influence of the change of the compression modulus K is in 4 recognizable. 4 represents in a diagram qualitative courses, determined for different injector specimens, of the static flow rate Q stat over the ethanol content in [%] in an ethanol-gasoline fuel mixture. The corresponding course is due to the proportional relationship for the pressure rate dp / dt as characteristic ( Replacement value) for the static flow rate Q stat , ie the pressure sensor 16 determined differential pressure per associated characteristic duration for an injection process of the injector 6 ,

Insbesondere in Kombination mit der Charakterisierung der einzelnen Injektoren in einem Kalibierbetrieb und der dadurch erreichbaren injektorspezifischen Korrektur der statischen Durchflussrate sowie unter Anwendung der Controlled Valve Operation zur Korrektur der exemplarabhängigen Nadeldynamik kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine hinreichend genaue Ermittlung des Gehaltes einer Komponente, insbesondere Ethanol, in dem Kraftstoff erfolgen. Vorteilhaft sind gleichzeitig Rückschlüsse und/oder Kontrolle über die einzelnen Injektoren möglich.In particular in combination with the characterization of the individual injectors in a calibration operation and the achievable injector-specific correction of the static flow rate and using the controlled valve operation for correcting the copy-dependent needle dynamics, the proposed method can be used to determine the content of a component, in particular ethanol, with sufficient accuracy. take place in the fuel. Conclusions and / or control of the individual injectors are simultaneously possible.

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Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffes in einem Kraftfahrzeug, bei dem der Kraftstoff über ein Einspritzsystem mit einem Hochdruckspeicher (8) und einem mit dem Hochdruckspeicher (8) in Strömungsverbindung stehenden Injektor (6) in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors (2) eingespritzt wird, wobei ein in dem Hochdruckspeicher (8) vorliegender Druck einbezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einbeziehung des Drucks ein injektorspezifischer, für die statische Durchflussrate charakteristischer Wert ermittelt wird und zur Bestimmung des Gehalts einer Komponente in dem Kraftstoff der charakteristische Wert mit einem Vergleichswert verglichen und daraus der Gehalt der Komponente ermittelt wird.Method for determining the composition of the fuel in a motor vehicle, in which the fuel is injected via an injection system with a high-pressure accumulator (8) and an injector (6) in fluid communication with the high-pressure accumulator (8) into a combustion chamber of an internal combustion engine (2), wherein a pressure present in the high-pressure accumulator (8) is included, characterized in that an injector-specific value characteristic for the static flow rate is determined and the characteristic value is compared with a comparison value for determining the content of a component in the fuel and from this, the content of the component is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des injektorspezifischen, für die statische Durchflussrate charakteristischen Wertes bei wenigstens einem Einspritzvorgang des Injektors (6) ein Verhältnis einer in dem Hochdruckspeicher (8) aufgrund des Einspritzvorgangs auftretenden Druckdifferenz und einer zugehörigen, für den Einspritzvorgang charakteristischen Dauer gebildet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that for determining the injector-specific, for the static flow rate characteristic value at least one injection operation of the injector (6) a ratio of a pressure difference occurring in the high-pressure accumulator (8) due to the injection process and an associated, characteristic for the injection process duration is formed , Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss einer exemplarabhängigen Nageldynamik des Injektors (6), der in einer exemplarabhängigen Zumesstoleranz bei der Kraftstoffeinspritzung resultiert, durch einen mechatronischen Ansatz reduziert wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the influence of a copy-dependent nail dynamics of the injector (6), which results in an example-dependent Zumesstoleranz in the fuel injection, is reduced by a mechatronic approach. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (6) in einem Kalibrierbetrieb bei einer bekannten Kraftstoffzusammensetzung charakterisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the injector (6) is characterized in a calibration operation in a known fuel composition. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung durchgeführt wird nach einer Betankung, insbesondere sobald sichergestellt ist, dass an dem Ventil des Injektors (6) der neu getankte Kraftstoff anliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination is carried out after a refueling, in particular as soon as it is ensured that abuts the valve of the injector (6) of the newly refueled fuel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente, deren Gehalt in dem Kraftstoff ermittelt wird, durch Ethanol gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component whose content is determined in the fuel is formed by ethanol. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis des Verfahrens mit weiteren in dem Kraftfahrzeug ermittelten Größen, die auf einen geänderten Gehalt der Komponente in dem Kraftstoff hindeuten, verglichen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the result of the method is compared with other variables determined in the motor vehicle, which indicate a changed content of the component in the fuel. Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Control device adapted to carry out the method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, bei Ausführung auf einer Steuereinrichtung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Computer program, which is set up, when executed on a control device, the method according to one of Claims 1 to 7 perform. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 9 ,
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