用于确定燃料的特性的方法与流程

本发明涉及一种用于确定燃料的至少一个特性的方法和一种用于实施该方法的装置。

背景技术：

在燃烧发动机中，燃料的化学能通过燃料的燃烧被转换成机械功。为了将燃料喷射到燃烧发动机的燃烧室，即气缸，中，使用喷射器。

按照伺服原理工作的喷射器基本上包括切换阀，保持体，喷嘴体和喷嘴针。在没有被控制的状态下，喷嘴针通过施加的共轨压力被压在其座上，没有燃料被喷射。如果切换阀借助于控制机构被运动，那么在控制室中的压力被降低，喷嘴针抬起而燃料被喷射。喷嘴针在喷射期间从在针打开时刻的关闭的位置在一个针返回点处或在一个升程止挡处，在该升程止挡处喷嘴针被从它的静止位置运动到最远处，再次运动返回到它的在针关闭时刻的静止位置。控制持续时间在此情况下直接地影响喷射量。所述的喷射器除了前面指出的部件以外附加地包含传感器，借此可以测量特征性的压力，例如阀室压力。由这个压力也可以确定喷射结束，即喷嘴的关闭并且用于调节喷射持续时间。各种不同的影响现在在运行中可以导致喷射持续时间的改变，但是在被调节的喷射系统中对它的反应必定是不同的。因此，例如喷射持续时间可以通过喷嘴的积炭或燃料的温度变化或它的粘度被改变。在积炭的情况下，有意识地力求延长的喷射持续时间，喷射持续时间的目标值被提升，以便通过较长的喷射补偿减小的喷嘴通流量。这导致恒定的喷射量。如果减小的燃料粘度是较迟的喷射结束的原因，那么必须维持用于喷射持续时间的基准值（参考值）。目标值继续维持。

但是仅仅从喷射结束信号中不能够识别出，喷射持续时间的改变是基于两个指出的原因中的哪一个。为了在调节的喷射系统中进行积炭或温度修正，因此喷射持续时间或喷射结束的目标值的偏差的原因必须是已知的。这个信息按照本发明通过阀的特征性参数来确定，因为它们仅仅取决于燃料，但是不取决于喷嘴积炭。因此可以区分喷射持续时间改变的原因。

此外，在共轨系统（CRS）中喷射量和因此也喷射持续时间与各种不同的燃料特性相关，这些燃料特性又与燃料的种类和环境条件相关。例如，燃料种类的粘度，例如冬季柴油，北极柴油，生物柴油，不同的燃料种类的混合物，和附加地也与温度和（共轨）压力相关。只要在CRS中不存在，例如直接地通过传感器，确定重要的燃料特性的可能性，那么这些特性的数量的影响只能够不充分地或根本不能够被修正。

在喷射设备中使用的磁阀式喷射器的性能高度地取决于使用的燃料的特性。因此燃料特性，例如粘度和密度，影响喷射的燃料量。尤其是要注意，粘度随温度强烈地变化。因此力求确定燃料的特性，以便能够使整个喷射设备和在此尤其是喷射器适配于这些特性。

由文献DE102011005141A1已知一种用于确定燃料的至少一个特性的方法。在该方法中，在至少一个控制持续时间期间测量磁阀的电枢的关闭持续时间，电枢运动通过燃料。基于测量的关闭持续时间确定一个因数（系数），该因数代表所述至少一个特性。该方法尤其用于确定燃料的粘度。

技术实现要素：

在这个背景下，提出一种根据权利要求1所述的方法和根据权利要求13所述的装置。由从属权利要求和由说明书得到一些实施方案。

本方法用于确定燃料的至少一个特性并且在燃烧发动机的喷射设备的喷射器中实施，典型地在汽车中的燃烧发动机的喷射设备的喷射器中实施。因此，作为燃料的一个特性可以推导出和由此确定它的粘度或确定与基准粘度（参考粘度）的偏差。

该方法尤其在起动汽车之前实施，以便推断出加满油箱的燃料，因为以这种方式可以及时地使喷射设备与当前的燃料特性相匹配。这尤其在控制中考虑。因此，该方法原则上适合于在冷起动期间使用。此外，该方法在运行中可以连续地或在时间间隔下实施。

本方法实现，至少在一些设计方案中，对与喷射量相关的燃料的材料参数的确定。尤其地，由阀的特性中实现对与喷射相关的燃料特性的确定。此外可以进行对温度影响的补偿。

至今的喷射系统包括一些受控的功能，它们部分地补偿前述的燃料特性的改变，即，在燃料或环境中存在一定的温度下改变喷射器的控制持续时间，以便获得近似恒定的喷射量。这种修正干预通常实时控制地通过一个斜坡（函数）被撤回和切断。但是这种方法是对影响的非常粗糙的补偿。尤其是当不知道被加了何种燃料类型时是这种情况。相反，通过在此处描述的对燃料特性的确定，尤其是也在与喷射结束/喷射持续时间的调节的组合下，可以更精确地补偿这些影响和更精确地配给燃料。以这种方式也应该减小喷射公差。

介绍的装置用于实施描述的方法。例如控制器用作装置。

本发明的另外的优点和实施方案由说明书和附图中得到。

当然，前述的和以下还要解释的特征不仅可以在各给出的组合中使用，而且可以在其它的组合中或者单独地使用，同时不脱离本发明的范围。

附图说明

图1在示意图中显示一个喷射器。

图2在曲线图中显示压力变化曲线。

图3在曲线图中显示各种不同的燃料的粘度的温度关系。

具体实施方式

本发明借助于实施方式在附图中示出并且在以下参照附图详细地描述。

图1以强烈简化的形式示出喷射器的一个实施方式，喷射器总体上用附图标记10标示。该视图示出磁阀12，其用作切换阀并且包括电枢14，电枢栓16和用于驱动电枢14的线圈18。此外，该视图示出磁阀12的阀室20和控制室22，通过它们使针24运动。这种针运动导致实际的喷射。因此磁阀12通过伺服原理控制针的运动。

示出的喷射器10，其由共轨喷射器构成，具有传感器26，用于探测压力，例如阀室压力。备选地，也可以记录共轨压力或控制室压力。示出的传感器26探测从控制室22或阀室20施加到电枢栓16上的压力。该传感器26例如由压电传感器构成，其输送电压作为输出参数。

如果在操作电枢14期间电枢向上运动，那么位于缝隙28中的燃料必须被挤出。

在操作磁阀12期间，介质，在这种情况下，燃料，对被运动的附件，在这种情况下，电枢14，的阻力是与液压力成比例的，液压力又取决于燃料特性和另外电枢14的速度。燃料的粘度越高和密度越大，电枢14打开得就越慢。这又影响在阀室20中，在控制室22中以及在高压进口中的压力变化过程，因为燃料在阀座处被更强烈或更长时间地节流。

由例如阀室压力的变化过程（变化曲线）（在切换阀或磁阀12打开时）由此可以推断出燃料特性。这可以或者通过明确的打开或关闭的时刻，例如通过压力变化曲线的最小值，或者通过压力变化曲线的梯度来表征。

图2在曲线图50中示出第一变化曲线U(T1)56和第二变化曲线U(T2)58，在它的横坐标52上标绘时间[ms]和在它的纵坐标54上标绘电压[V]。这两个变化曲线显示由一个传感器在第一温度T1和第二温度T2下输出的变化曲线，该传感器如在图1中用附图标记26标示的。

此外，在视图中示出第一变化曲线的最小电压U(Min1)60和最小电压U(Min2)62。第一变化曲线56的最小值Min1用附图标记66表示，附图标记68表示第二变化曲线58的最小值Min2。

在窗口70中，该窗口给出一个时间范围，在该时间范围中切换阀被打开，一个斜率dU / dt1通过第一渐近线72和一个斜率dU / dt2通过第二渐近线74示出。第二窗口80说明切换阀的关闭的时间间隔。箭头82示出直至达到Min2 66的时间间隔t_Min1。箭头84示出直至达到Min2 68的时间间隔t_Min2。

作为评价切换特性的标准，例如可以使用压力的绝对最小值（Min1/2），即信号的大小U（Min1/2），为了消除干扰，可以先实施对信号的可能的滤波。另一个标准可以是达到最小值的时刻（t_Min1/2），其从通电流直到达到可能的被滤波的信号的最小值进行测量。

另一个实施可能性在于，确定在阀打开或关闭时压力信号的最大梯度Max（dU / dt_1/2）。备选地，可以将在阀关闭时在第二窗口80中达到的信号的大小作为特征来考虑。

被测量的特征可以与一个中间层的（平均的）“理想的”喷射器的相应的值建立关系。为了在确定燃料特性时消除部件公差，备选地，对于每个喷射器，在相应的喷射器的正常运行下单个地确定与相应的测量参数的期望值的偏差。该正常运行最好通过超过一个相关的温度，例如发动机机油，冷却水，燃料进口和/或环境的温度，来描述。由此保证，被改变的时刻、梯度和/或值可以追溯到燃料温度或材料特性的改变。在此情况下，也可以实现加油监控，以便在一个加油过程之后确定新的学习值。

图3示出曲线图102，具有横坐标104，沿着它标绘在单位℃下的温度，和具有纵坐标106，沿着它标绘在单位mm²/s下的燃料的运动粘度。该曲线图包括四个曲线108，110，112，114。在此，第一曲线108是第一冬季柴油燃料的与温度相关的运动粘度，第二曲线110是一种试验柴油的与温度相关的运动粘度，第三曲线112是一种冬季柴油燃料的与温度相关的运动粘度，和第四曲线114是一种所谓的北极柴油燃料的与温度相关的运动粘度。因此由图中的曲线图102示出用于各种不同的冬季柴油种类的运动粘度的温度关系。

有该曲线图得知，为了确定燃料特性，需要来自传感器信号的已经描述的特征之一以及同时知道燃料温度，必要时其它的温度，例如冷却水、发动机机油等等的温度。

在发动机冷起动时实施对燃料特性的确定，发动机冷起动的特征在于在一个值范围中存在特征性的温度，例如在燃料、冷却水、发动机机油，环境中，也就是说，这些温度的差别应该不超过一定的值，以便满足近似恒定的温度的假设。

由阀的特性确定的特征参数现在与测量的喷嘴的喷射结束或喷射持续时间相比较或者与它的与参考值的偏差比较，以便区别，是否喷射结束的偏差是由积炭或由一个燃料特性引起的（决定的）。在这种区别之后，调整（匹配）或维持用于喷射持续时间或喷射结束的目标值，例如借助于各种特征曲线族，以便补偿对喷射量的相应的影响。

此外可以在这种区别之后将可能的、存在的、用于学习喷射器特征参数，例如积炭，的算法去激活或者修正被学习的值。