Raildruckbasierte Diagnosefunktionen für Benzin-Direkteinspritzsysteme

Abstract

Vor dem Hintergrund sich weiter verschärfender Verbrauchs- und Emissionsnormen stellen sich neue Herausforderungen an die Kraftstoffzumessgenauigkeit von Einspritzsystemen. Für Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung sind Einspritzventile mit Solenoidantrieb wegen ihrer kostengünstigen Fertigungsweise weit verbreitet. Für diesen Injektortyp werden neue Regel- und Diagnosekonzepte auf Basis des Raildrucksignals untersucht, welche die Zumessung der eingespritzten Kraftstoffmasse verbessern.

Grundlage für die Diagnose ist der physikalische Zusammenhang zwischen eingespritzter Kraftstoffmasse und dadurch hervorgerufenem Druckeinbruch im Rail. Mittels Kerndichteschätzung und Frequenzanalyse werden Druckeinbruch und hydraulische Eigenfrequenz aus dem Raildrucksignal bestimmt, womit eine Korrelation zur am Einspritzsystemprüfstand gemessenen, zyklusaufgelösten Einspritzmenge über weite Druck- und Temperaturrandbedingungen ermöglicht wird.

Eine Anwendungsmöglichkeit der gezeigten Methode ist die Kompensation von Durchflussunterschieden zwischen in einem Motor verbauten Injektoren, die sich beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen oder Düsenverkokung über die Injektorlebensdauer einstellen können. Dafür wird der Durchfluss im linearen Arbeitsbereich des Einspritzventils diagnostiziert und in der Vorsteuerung der elektrischen Ansteuerdauer berücksichtigt.

Das gezeigte Verfahren verzichtet auf hardwareseitige Änderungen des hydraulischen Systems und benötigt lediglich einen hochauflösenden Raildrucksensor. Damit lassen sich zudem neue Entwicklungs- und Applikationswerkzeuge realisieren. Am Beispiel eines Betriebspunkts niedriger Last wird die Verbrennungsstabilität und damit Laufruhe des Motors in Abhängigkeit der eingespritzten Kraftstoffmasse untersucht. Die zyklusgenaue Auflösung ermöglicht Einblicke in den Verbrennungsvorgang, welche die Zylinderdruckindizierung ergänzen.