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DE102018208589A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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DE102018208589A1
DE102018208589A1 DE102018208589.7A DE102018208589A DE102018208589A1 DE 102018208589 A1 DE102018208589 A1 DE 102018208589A1 DE 102018208589 A DE102018208589 A DE 102018208589A DE 102018208589 A1 DE102018208589 A1 DE 102018208589A1
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DE
Germany
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injection
control unit
differential pressure
pressure value
fluid
Prior art date
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Pending
Application number
DE102018208589.7A
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English (en)
Inventor
Giovanni AVOLIO
Sebastian Beer
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Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
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Priority to PCT/EP2019/062461 priority patent/WO2019228810A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs. Dabei erfolgt die Regelung der Einspritzung durch eine Steuereinheit unter Verwendung eines in einem Speicher hinterlegten Differenzdruckkennfelds.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs.
  • Es ist bereits bekannt, Dieselkraftstoff in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs einzuspritzen, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Der Vorteil dieser Erhöhung der Abgastemperatur besteht darin, dass der Katalysator, der die Reduktion von Schadstoffen bewirkt, in seinen aktiven Bereich gebracht werden kann. Durch die Erhöhung des Schadstoffumsatzes werden die Emissionen erheblich gesenkt.
  • Diese Einspritzung von Dieselkraftstoff in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs erfolgt unter Verwendung eines Einspritzventils. Bei dieser Einspritzung ist es von großer Bedeutung, dass eine genau dosierte Einspritzmasse in den Abgaskanal eingespritzt wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welche einfach realisierbar sind und dennoch eine hohe Einspritzgenauigkeit gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Vorrichtung mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen eines Verfahrens mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 -9 angegeben.
  • Bei einem Verfahren zur Regelung der Einspritzung eines Fluids mittels eines Einspritzventils in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs wird die Regelung von einer Steuereinheit unter Verwendung eines Differenzdruckkennfelds durchgeführt. Eine derartige Regelung ist vergleichsweise einfach unter Verwendung bereits bestehender Steuergeräte realisierbar, welche mit einer das erfindungsgemäße Verfahren umsetzenden Zusatzsoftware ausgestattet werden. Mittels von den Erfindern durchgeführter Versuche konnte eine hohe Einspritzgenauigkeit erzielt werden, wobei die Ungenauigkeiten lediglich im Bereich von 1% lagen.
  • Im genannten Differenzdruckkennfeld sind vorzugweise Zusammenhänge zwischen Differenzdruckwerten, Einspritzmassen und Einspritzdauern hinterlegt. Die Steuereinheit kann dieses Differenzdruckkennfeld mittels eines Differenzdruckwertes adressieren und aus dem Differenzdruckkennfeld die einer vorgegebenen Einspritzmasse zugehörige Einspritzdauer ermitteln. Diese aus dem Differenzdruckkennfeld ausgelesene Einspritzdauer wird von der Steuereinheit in ein Einspritzsteuersignal umgesetzt, welches dem Einspritzventil zugeführt wird. Durch dieses Einspritzsteuersignal wird das Einspritzventil für eine dem Einspritzsteuersignal entsprechende Einspritzdauer geöffnet, so dass die gewünschte Fluidmasse durch das Einspritzventil in den Abgaskanal des Kraftfahrzeugs eingespritzt werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt
    • - 1 eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung und
    • - 2 ein Ausführungsbeispiel zur Veranschaulichung eines im Speicher hinterlegten Differenzdruckkennfelds.
  • Die 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids in den Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Bei diesem Fluid handelt es sich um Dieselkraftstoff, der zur Erhöhung der Abgastemperatur in den Abgaskanal des Kraftfahrzeugs eingespritzt wird.
  • Die dargestellte Vorrichtung weist eine Brennkraftmaschine 1 auf. An diese Brennkraftmaschine 1 ist ein Abgasturbolader 2 angeschlossen, zu welchem eine Turbine 2a, ein Verdichter 2b und eine zwischen der Turbine und dem Verdichter vorgesehene Welle 2c gehören. Dem Verdichter 2b wird über einen Frischlufteingang 3 Frischluft zugeführt. Der Verdichter verdichtet diese Frischluft und leitet sie dann an die Brennkraftmaschine 1 weiter.
  • Am Ausgang der Brennkraftmaschine 1 wird Abgas bereitgestellt und über einen Abgaskanal 4 der Turbine 2a des Abgasturboladers 2 zugeführt. Dort wird das Abgas zum Antrieb eines Turbinenrades verwendet, welches fest mit der Welle 2c verbunden ist. Die Welle 2c wird durch das angetriebene Turbinenrad in eine Drehbewegung versetzt und überträgt diese Drehbewegung auf ein ebenfalls fest mit ihr verbundenes Verdichterrad des Verdichters 2b. Mittels des Verdichterrades wird die dem Verdichter über den Frischlufteingang zugeführte Frischluft verdichtet und über einen Ausgang des Verdichters 2b an die Brennkraftmaschine 1 weitergeleitet.
  • Das vom Turbinenrad ausgegebene Abgas wird über den Abgaskanal 4 an einen Oxydationskatalysator 10 und von diesem aus an einen mit einem Partikelfilter kombinierten SCR-Katalysator 11 weitergeleitet. Vom Ausgang des SCR-Katalysators gelangt das Abgas an das Abgasrohr 12 des Kraftfahrzeugs und wird über dieses an die Umgebung ausgegeben.
  • Zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der Turbine 2a des Abgasturboladers 2 und dem Abgaskanal 4 kann ein Drucksensor 5 angeschlossen sein, mittels dessen der Druck des Abgases im Abgaskanal 4 gemessen und in Form eines Drucksensorsignals p1 an eine Steuereinheit 13 ausgegeben wird. Eine weitere Möglichkeit ist es diesen Druck p1 über physikalische Modelle zu berechnen.
  • Des Weiteren ist zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der Turbine 2a an den Abgaskanal 4 ein Einspritzventil 6 angeschlossen. Dieses ist zur Einspritzung von Dieselkraftstoff in den Abgaskanal 4 vorgesehen. Dieser Dieselkraftstoff wird einem Kraftstofftank 7 unter Verwendung einer Kraftstoffpumpe 8 entnommen und dem Einspritzventil 6 zugeführt. Die Kraftstoffpumpe 8 wird von der Steuereinheit 13 mittels eines Pumpensteuersignals s2 angesteuert.
  • Zwischen dem Kraftstofftank 7 und dem Einspritzventil 6 ist ein weiterer Drucksensor 9 vorgesehen. Mittels dieses weiteren Drucksensors 9 wird der Druck des dem Einspritzventil 6 zugeleiteten Kraftstoffs gemessen und in Form eines Drucksensorsignals p2 an die Steuereinheit 13 ausgegeben.
  • Die Steuereinheit 13 ist ferner zur Ausgabe eines Einspritzsteuersignals s1 an das Einspritzventil 6 ausgebildet. Dieses Einspritzsteuersignal s1 öffnet das Einspritzventil 6 für eine ermittelte Einspritzdauer, so dass bei einem vorliegenden Differenzdruck eine gewünschte Kraftstoffmenge mittels des Einspritzventils 6 in den Abgaskanal 4 eingespritzt wird.
  • Die Steuereinheit 13 ermittelt das Einspritzsteuersignal s1 unter Verwendung eines in einem Speicher 13a hinterlegten Differenzdruckkennfeldes. In diesem Differenzdruckkennfeld, welches im Werk des Kraftfahrzeugherstellers empirisch ermittelt und im Speicher 13a hinterlegt wird, sind Zusammenhänge zwischen Differenzdruckwerten, Einspritzmassen und Einspritzdauern gespeichert.
  • Ein Beispiel für ein derartiges Differenzdruckkennfeld ist in der 2 dargestellt.
  • In diesem Differenzdruckkennfeld sind in Vertikalrichtung Druckdifferenzwerte Δp in bar, in Horizontalrichtung Einspritzdauern Δt in µs und für jede Kombination eines Differenzdruckwerts Δp und einer Einspritzdauer Δt ein zugehöriger Kraftstoffmassenwert m angegeben. Beispielsweise ist im dargestellten Differenzdruckkennfeld einem Druckdifferenzwert Δp von 5,001 bar bei einer Kraftstoffmasse m von 16,891 mg eine Einspritzdauer Δt von 10000 µs zugeordnet.
  • Im Betrieb der in der 1 dargestellten Vorrichtung adressiert die Steuereinheit 13 das Differenzdruckkennfeld mittels eines Differenzdruckwerts und liest aus dem Differenzdruckkennfeld die einer vorgegebenen Einspritzmasse zugehörige Einspritzdauer aus. Diese Information über die Einspritzdauer wird von der Steuereinheit 13 in das oben genannte Einspritzsteuersignal s1 umgesetzt, welches von der Steuereinheit 13 an das Einspritzventil 6 ausgegeben wird.
  • Bei diesem Einspritzventil 6 handelt es sich um ein differenzdruckabhängiges Einspritzventil. Ein derartiges Einspritzventil zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Kombination aus einem Kraftstoffmassenwert und einer Einspritzdauer ein Druckdifferenzwert zugeordnet ist, wobei es unerheblich ist, wie dieser Druckdifferenzwert ermittelt wurde. Er kann beispielsweise sowohl aus der Differenz zwischen einem Einspritzdruck von 6 bar und einem Gegendruck von 2 bar als auch aus der Differenz zwischen einem Einspritzdruck von 7 bar und einem Gegendruck von 3 bar als auch aus der Differenz zwischen einem Einspritzdruck von 8 bar und einem Gegendruck von 4 bar ermittelt werden. Derartige Untersuchungen, ob es sich bei einem vorliegenden Einspritzventil um ein derartiges differenzdruckabhängiges Einspritzventil handelt, können vom Kraftfahrzeughersteller empirisch durchgeführt werden, wobei unter Verwendung eines Durchflussmessgerätes Messungen bei einer Vielzahl unterschiedlicher Einspritzdruckwerte und Gegendruckwerte durchgeführt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Regelung der Einspritzung eines Fluids mittels eines Einspritzventils (6) in den Abgaskanal (4) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung von einer Steuereinheit (13) unter Verwendung eines in einem Speicher (13a) hinterlegten Differenzdruckkennfeldes durchführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Differenzdruckkennfeld Zusammenhänge zwischen Differenzdruckwerten, Einspritzmassen und Einspritzdauern hinterlegt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) das Differenzdruckkennfeld mittels eines Differenzdruckwerts adressiert und aus dem Differenzdruckkennfeld die einer vorgegebenen Einspritzmasse zugehörige Einspritzdauer ausliest.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruckwert dem Steuergerät (13) von Sensoren oder Berechnungen einer übergeordneten Steuerung vorgegeben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (13) den Differenzdruckwert aus einem Einspritzdruckwert und einem Gegendruckwert berechnet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuergerät (13) der Einspritzdruckwert von einem Einspritzdrucksensor (9) und der Gegendruckwert von einem Gegendrucksensor (5) zugeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuergerät (13) der Einspritzdruckwert von einem Einspritzdrucksensor (9) zugeführt wird und dass das Steuergerät (13) den Gegendruckwert einem in einem Speicher (13a) oder übergeordneten Steuereinheit hinterlegten Luftpfadmodell entnimmt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Dieselkraftstoff ist, der zur Erhöhung der Abgastemperatur in den Abgaskanal (4) eingespritzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) aus der aus dem Differenzdruckkennfeld ausgelesenen Einspritzdauer ein Einspritzsteuersignal (s1) ermittelt, welches dem Einspritzventil (6) zugeführt wird.
  10. Vorrichtung zur Regelung der Einspritzung eines Fluids mittels eines Einspritzventils (6) in den Abgaskanal (4) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (13) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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