WO2014090543A1 - Verfahren zur ermittlung der brennstoffqualität bei einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeuges - Google Patents

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WO2014090543A1
WO2014090543A1 PCT/EP2013/074442 EP2013074442W WO2014090543A1 WO 2014090543 A1 WO2014090543 A1 WO 2014090543A1 EP 2013074442 W EP2013074442 W EP 2013074442W WO 2014090543 A1 WO2014090543 A1 WO 2014090543A1
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quantity correction
fuel quality
correction
internal combustion
test
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PCT/EP2013/074442
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Michael Walter
Joachim Palmer
Stefan Bollinger
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/0612—Fuel type, fuel composition or fuel quality determined by estimation
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the fuel quality in an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle according to the independent claims.
  • the total injection quantity calculated on the basis of the respective torque request on the part of the driver is divided into several partial injections.
  • the total injection quantity of an injector is divided into one or more pilot injections and a main injection.
  • the injection quantities of the pilot injections must be as small as possible, but on the other hand also large enough, in consideration of tolerance sources, always to sell the minimum amount of fuel necessary for the engine.
  • Two essential sources of tolerance for the quantity accuracy of the pilot injections are the technically induced drift of an injector over the operating time as well as the fuel pressure wave caused by the opening and closing of an injector.
  • the drift of an injector is adapted by means of the method of zero-quantity calibration or zero-quantity correction. compensated or compensated.
  • the drive duration of an injector valve is changed until a change in the rotational uniformity of the internal combustion engine characterizing operating variable occurs.
  • IMA injector quantity balance
  • the previously published DE 10 2004 053 418 A1 discloses a method and a device for controlling, taking into account the said fuel pressure waves, chronologically successive injections in an injection system of an internal combustion engine.
  • the injection quantity error triggered by the pressure wave is compensated by means of a controlled pressure wave or quantity wave compensation.
  • a method and a device for controlling an injection system of an internal combustion engine also emerge from the previously published EP 2 297 444 A1, wherein at least two temporally successive partial injections are compensated by means of pressure wave compensation.
  • two test injections are activated at a predetermined time interval from one another and the total injection quantity of the at least two test injections is determined.
  • a consequent discrepancy between the thus determined and expected total injection quantity is assumed as an error of the pressure wave compensation and determines therefrom a correction value for the pressure wave compensation.
  • the quality of fuel is known to be very different in different countries or regions. For example, in Europe fuel is standardized as EN590 within relatively narrow limits and is accordingly available on the market. In the USA, on the other hand, there is a wide range of fuel qualities. There may be low-valued fuel with eg. Too low cetane number to prolonged ignition delay and thus the unwanted shift of the combustion timing come late.
  • An object of the present invention was therefore to improve the aforementioned disadvantages of known internal combustion engines or injection systems used there to the effect that the fuel quality can be determined with the least possible technical effort or additional costs, in particular it can be determined whether a relatively lower fuel Cetane was refueled.
  • the detection of low-value fuel is carried out by means of a two-stage zero-quantity calibration, in which in the first stage a minimum or zero quantity calibration according to the prior art is performed and in the second stage two test injections are applied, in which the time interval is selected is that the above-mentioned pressure wave influence is as low as possible.
  • This procedure is preferably carried out in overrun operation of the internal combustion engine.
  • the fuel quality can also be determined by means of a two-stage learning method, wherein in a first learning phase a zero-quantity calibration according to the prior art is learned and a quantity correction is determined. In a second learning phase, taking into account the quantity correction determined in the first learning phase, the said two test injections are applied.
  • the quantity corrections determined in the first and second learning phases are set in relation to one another and compared to the fuel quality from the result of this comparison.
  • the invention enables the detection of lower quality fuel particularly in auto-ignition internal combustion engines (e.g., common rail diesel engines), but is in principle also applicable to spark-ignited internal combustion engines (i.e., gasoline engines) having the advantages described herein.
  • a control unit of the internal combustion engine can be tested according to the invention, whether a lower-value fuel was fueled with a low cetane number. If the refueling with a lower-value fuel is detected, control parameters of the internal combustion engine, preferably control parameters of the injection system, can be changed so that a best possible combustion or a best possible engine result can be achieved despite the inferior or low-value fuel.
  • FIG. 1 shows exemplary embodiments of the method according to the invention.
  • Figure 2 shows according to the prior art resulting signal waveforms in the Injektoran horrung.
  • FIG. 3 shows a signal course in the injector drive resulting according to the invention.
  • FIG. 1 shows a flow chart, on the basis of which embodiments of the inventive method for determining the fuel quality, in this case in a diesel engine of a motor vehicle, will be described. It should be noted, however, that the method is applicable not only to auto-ignition internal combustion engines but also to spark-ignited internal combustion engines (e.g., gasoline engines) having the advantages described herein.
  • the proposed method is based on an aforementioned ZFC or NMK calibration according to the prior art, wherein the calibration, however, according to the invention in two temporally successive calibration phases or steps 102, 105 and 102 ', 105' takes place.
  • the first calibration step 102 in the first calibration step 102, as is known per se in the NMK calibration, individual test injections, not shown in more detail, each having a fixed actuation duration of an injector valve, the actuation duration being varied from test injection to test injection, until a change in an operating variable characterizing the rotational uniformity of the internal combustion engine occurs.
  • the driving time AD_NMK resulting from the NMK calibration becomes As is also known per se, it can be converted into a presently first quantity replacement signal ME1.
  • this conversion can take place on the basis of the rotational speed of the internal combustion engine or an oxygen or ion current signal of a lambda probe optionally provided in the internal combustion engine.
  • the first quantity replacement signal ME1 can be averaged over several measuring cycles.
  • the resulting minimum drive duration AD_NMK and the first quantity replacement signal ME1 are buffer-stored 1 10, 1 12 and, as described below, continue to be used.
  • the second calibration step 105 two test injections are carried out in chronological succession, each time with the activation time AD_NMK stored in the first step 102 and retrieved from said buffer memory 10 or supplied by the buffer 1 10 according to step 1 13, at the same injector or the same cylinder of the internal combustion engine 15, 120
  • the time interval between the two test injections is selected such that the initially described influence of the first injection on the second injection due to the fuel formed during the first injection is low or negligible.
  • step 135 If the set quantity replacement signal ME2 ascertained in the second calibration step 105, within an empirically predeterminable deviation or threshold AM_thres, in test step 135 is twice as large as that determined in step 102 and retrieved or supplied from said buffer 1 12 according to step 130 Then, according to the proposed method, it is concluded that the cetane number is within the allowable range and the routine is ended with step 140.
  • the quantity replacement signal ME2 determined in the second step is significantly more than twice as large according to the relationship
  • an error signal such as 'cetane number too low' is output to the controller 145 to cause the spark timing of the split injections (ie, the pilot injections and / or the main injections) to be adjusted to compensate for the too low cetane value.
  • a two-stage learning method can be provided by means of which the fuel quality (eg the cetane number) can be determined even more reliably.
  • the two learning phases or learning stages are delimited from one another by the dashed lines 102 ', 105' shown in FIG.
  • a NMK calibration according to the prior art is performed, in which also individual test injections are performed.
  • the NMK is completely learned in and the activation duration AD_ learned of the injector determined in the learned state is stored.
  • a corresponding first set replacement signal ME1_learned is again calculated from the stored value of the activation duration AD_ and, in the present case, also buffered.
  • FIG. 2 a shows the time profile of the known electrical control for learning as part of a NMK calibration.
  • Control is placed at a predefinable crankshaft angle (KW angle) or at a corresponding time before top dead center (TDC).
  • Dead centers are the positions of the crankshaft of an internal combustion engine, in which the piston no longer performs any movement in the axial direction. The position of the dead center is determined by the geometry of crankshaft, connecting rod and
  • Piston clearly determined. A distinction is made between top dead center (OT) (the piston top is close to the cylinder head) and the bottom dead center (UT), ie the piston top is removed from the cylinder head.
  • the Intelan Strukturdauer consists of a basic portion of the Anberichtan Strukturdauerkennfeld, a share of the IMA (also according to the above-described prior art), a share of the NMK based on the already learned value from the EEPROM, as well as a share from the cylinder backpressure compensation 210.
  • the cylinder backpressure compensation 210 With the cylinder backpressure compensation 210, the effect that the injection quantity is not limited to the drive duration and, in the case of an assumed common rail injection system, the respective rail pressure, but also depends on the cylinder back pressure compensated.
  • FIG. 2b according to FIG. 2a, the time profile for the fired operation with the application of the NMK according to the prior art is shown, specifically for an injection pattern with a pre-injection VE and a main injection HE.
  • test injections TE1 are produced in the learning phase 2 during overrun of the internal combustion engine on a single cylinder.
  • each of these test injections TE1, TE2 carries out a named backpressure compensation.
  • the electrical control signal of an injection system (not shown) is plotted as a function of the crankshaft angle (KW angle), whereby the top dead center (TDC) is also shown.
  • the said overrun means a driving condition of the motor vehicle, in the case of non-separated traction, z. B. when not tripped clutch, the internal combustion engine is towed by the motor vehicle and thus kept in rotational motion.
  • the test injection TE1 is composed of two control signal components 300, 305.
  • the component 300 is a correction term due to the mentioned backpressure compensation
  • the second component 305 is a term resulting from the NMK, namely with a time length ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the quantity ⁇ ⁇ ⁇ includes according to FIG the prior art already mentioned IMA and an above-described An horrumblekennfeld.
  • the drive signal is in turn composed of a first correction term 300 'resulting from the backpressure compensation and a second term 305' resulting from the NMC.
  • the terms 300 and 300 ', respectively 305 and 305' are not necessarily identical.
  • the drive signal contains a further correction term 310 resulting from the pressure wave compensation (DWK), which also encompasses the iteration described above by means of feedback.
  • the drive component 310 ends in the present exemplary embodiment at a KW angle of 10 degrees.
  • the corrections of the IMA see FIG. 2, reference numeral 200
  • the cylinder counterpressure compensation see FIG. 2, reference numeral 210) are also taken into account here.
  • the time interval between the aforementioned two test injections TE1 and TE2 is chosen so large that the fuel described at the outset can already be considered to have subsided and can therefore be neglected. This eliminates the pressure wave compensation (see Figure 3, reference numeral 220).
  • the distance can be chosen so that, although still a residual influence of the pressure wave is present, but this can be compensated sufficiently by the pressure wave compensation.
  • the total injection quantity of both test injections is again determined according to the NMK principle, specifically based on the rotational speed of the internal combustion engine or an oxygen or ion current signal of a lambda sensor optionally provided in the internal combustion engine.
  • the quantity replacement signal can in turn be averaged over several measurement cycles.
  • the two learning phases 102 ', 105' are followed by an evaluation phase 150 in place of the steps 135 - 145, in which the values of the value determined in the second learning phase 105 'and the first learning phase 102' (ie, averaged as described)
  • the quotient is compared with the ratio 2 to be expected for qualitatively average fuel.
  • the quotient is compared with the ratio 2 to be expected for qualitatively average fuel. Therefore, if the quotient is equal to 2, it is considered that the newly refueled fuel in the fuel tank is of sufficient quality, i. In the present embodiment, a sufficiently high
  • Cetane number owns and thus ends the routine 165. If the determined quotient is significantly larger than the expected ratio of 2, then it is assumed that fuel of inferior quality was fueled. In this case, one or more of the following measures may be taken by the injection system 170: a) Adaptation of injection parameters carried out during fired operation of the internal combustion engine to retard the ignition timing early to compensate for the ignition delay due to the inferior fuel. b) execution of the NMK on the basis of a described double injection, wherein the injector drift is determined from the double injection pattern. In this case, it can be assumed that the residual error caused by the not yet completely decayed fuel pressure wave is markedly smaller than the error which arises with low fuel quality in the NMK standard mode with only one test injection.
  • the reciprocal of the determined sales factor can then be applied to the determined quantity signal as a compensation factor in standard operation, in accordance with the relationship:
  • the above-described calibration sequence can be implemented in a control unit code of an internal combustion engine of a motor vehicle, for example in the form of an EEPROM or as a control program.
  • the calibration sequence influences the current flow characteristics of individual injectors in overrun mode of a fuel injection system affected here and is applicable to both solenoid valve and piezo systems. In particular, it can be used in countries or regions where lower or lower quality fuels are offered, e.g. in the USA.

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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

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Ermittlung der Brennstoffqualität bei einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges
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 adap- tiert 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. Mengen- wellenkompensation 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 Ab- weichung zwischen der so ermittelten und einer zu erwartenden Gesamtein- spritzmenge 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
Figur 1 zeigt Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2 zeigt gemäß dem Stand der Technik sich ergebende Signalverläufe bei der Injektoransteuerung.
Figur 3 zeigt einen gemäß der Erfindung sich ergebenden Signalverlauf bei der Injektoransteuerung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Figur 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 Sau- erstoff oder lonenstromsignal 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 1 10, 1 12 und, wie nachfolgend beschrie- ben, weiter verwendet.
Im zweiten Kalibrierungsschritt 105 werden zwei Testeinspritzungen zeitlich aufeinanderfolgend mit jeweils der im ersten Schritt 102 gespeicherten und gemäß Schritt 1 13 aus dem genannten Zwischenspeicher 1 10 abgerufenen bzw. von diesem gelieferten Ansteuerdauer AD_NMK an demselben Injektor bzw. demselben Zylinder der Brennkraftmaschine durchgeführt 1 15, 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 Kraftstoff druckweile mög- liehst 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 re- levant 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 C02). 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 ge- samte Kraftstoff menge momentenbildend. Bei einem Kraftstoff ausreichender
Qualität verbrennen sowohl einzelne Testeinspritzungen als auch Doppelein- spritzungen 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 AM_thres, im Prüfschritt 135 als doppelt so groß wie das im ersten Schritt 102 ermittelte und gemäß Schritt 130 aus dem genannten Zwischenspeicher 1 12 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 + AMJhres oder deutlich geringer als doppelt so groß gemäß der Beziehung
ME2 < 2 * ME1 - AMJhres 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 Figur 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 Figur 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 ein- gelernt 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 Figuren 2 und 3 beschrieben und leiten sich aus dem Stand der Technik (insbesondere Figur 6 aus EP 2 297 444 B1 ) ab. Gemäß der Figur 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 Figur 2a ist der zeitliche Verlauf der an sich bekannten elektrischen An- Steuerung 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 Zylindergegendruckkompen- sation 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 Figur 2b ist, entsprechend der Figur 2a, der zeitliche Verlauf für den be- feuerten 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 Figur 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 Einspritzsys- tems 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 Korrek- turterm 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 ΤΝΜκ- Die Größe ΤΝΜκ beinhaltet gemäß dem Stand der Technik bereits die genannte IMA sowie ein oben beschriebenes Ansteuerdauerkennfeld.
Nach einer zeitlichen Verzögerung DTEI,TE2 erfolgt vorliegend die zweite Teilein- spritzung 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 Korrektur- term 310, welcher auch die oben beschriebene Iteration mittels Rückführung um- fasst. Die Ansteuerkomponente 310 endet in dem vorliegenden Ausführungsbei- spiel bei einem KW-Winkel von 10 Grad. Wie in der Lernphase 1 werden auch hier die Korrekturen der IMA (siehe Figur 2, Bezugszeichen 200) sowie der Zylindergegendruckkompensation (siehe Figur 2, Bezugszeichen 210) berücksichtigt. Der zeitliche Abstand zwischen den genannten beiden Testeinspritzungen TE1 und TE2 wird so groß gewählt, dass die eingangs beschriebene Kraftstoff druckweile bereits als abgeklungen betrachtet werden kann und demnach vernachlässigt werden kann. Dadurch entfällt die Druckwellenkompensation (siehe Figur 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 lo- nenstromsignal 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 Qua- lität, 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 * ME1 optimal £- 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 * Signaloptimai
-» Signal0ptimai = 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.

Claims

Ansprüche
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 Ein- fluss 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 An- steuerdauer 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. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mengenkorrektur und/oder die zweite Mengenkorrektur über mehrere Messzyklen gemittelt werden.
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.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgestellter ungenügender Brennstoffqualität ein Fehlersignal generiert wird.
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.
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.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als empirischer Wert 2 vorgegeben wird und der gebildete Quotient mit 2 verglichen wird.
0. 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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