DE102007048517A1

DE102007048517A1 - Geopositionsabhängige Steuerungseinrichtung für Diesel/Pflanzenverbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102007048517A1
Application number: DE102007048517A
Authority: DE
Inventors: Ingo Wendt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2009-04-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System für eine Steuerung einer Kraftstoffzuführungseinrichtung für eine Kraftstoffversorgungsanlage eines Verbrennungsmotors, Dieselmotors mit wahlweise unterschiedlichen Kraftstoffen, das wahlweise mit Dieselkraftstoff oder mit Pflanzenöl und/oder Pflanzenfett betrieben werden kann. Die zugrundeliegende Idee der Erfindung ist, dass die Steuerungseinheit des Verbrennungsmotors, Kraftstoffzuführungseinheit, die mögliche Gesamtbetriebszeit kennt, ermittelt aus der Angabe der systemtechnisch ermittelten geographischen Lage des Standortes und der möglichen Adresse, die geographische Lage des Zieles, die der Nutzer vor oder während des Betriebs des Verbrennungsmotors der Steuerungseinheit angibt. Die Ortsbestimmung und/oder Entfernungsberechnung erfolgt dabei beispielhaft über ein Global Position System, GPS.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, System für eine Steuerung einer Kraftstoffzuführungseinrichtung für eine Kraftstoffversorgungsanlage eines Verbrennungsmotor, Dieselmotors mit wahlweise unterschiedlichen Kraftstoffen. Das wahlweise mit Dieselkraftstoff oder mit Pflanzenöl und/oder Pflanzenfett betrieben werden kann. Die zugrundeliegende Idee der Erfindung ist es, das die Steuerungseinheit des Verbrennungsmotor, Kraftstoffzuführungseinheit die mögliche Gesamtbetriebzeit kennt – ermittelt aus der Angabe des Systemtechnisch ermittelten geographische Lage des Standortes und der möglichen Adresse, geographische Lage des Zieles, das der Nutzer vor oder während Betrieb des Verbrennungsmotors der Steuerungseinheit angibt. Die Ortsbestimmung und/oder Entfernungsberechnung erfolgt dabei beispielhaft über ein Global Position System GPS.
Es ist bekannt, das Dieselmotoren wahlweise mit Dieselkraftstoff oder mit Pflanzenöl und/oder Pflanzenfett betrieben werden kann. Die Verwendung mit Pflanzenöl bzw. Pflanzenfett bringt unter anderem eine CO₂-Reduktion, als auch betriebswirtschaftliche Vorteile unter anderem durch die Unabhängigkeit von nur eines Kraftstoffes. Besondere Bedeutung kommt dabei der Verwendung von Altpflanzenöl/fett für den Betrieb eines Dieselmotors zu. Diese Öle und Fette müssten aufwendig Entsorgt werden, wenn sie nicht zur Kraftstoffversorgung genommen werden.
Nachteilig an den bekannten Verfahren im Stand der Technik ist jedoch, das Pflanzenöle/fette aufgrund seiner Eigenschaften, insbesondere seiner hohen Viskosität (Zähflüssigkeit) nicht unmittelbar beim Starten eines kalten Dieselmotor verwendbar ist und auch der Kaltlauf eines Dieselmotors mit Pflanzenöl/fett nicht zufriedenstellend möglich ist. Um einen zufriedenstellenden Motorbetrieb mit Pflanzenöl/fett zu ermöglichen, ist es daher bekannt, das Pflanzenöl mittels geeigneter Heizeinrichtungen z. B. auf 70–90 Grad Celsius zu erwärmen und dadurch eine niedrige Viskosität (Zähflüssigkeit) des Pflanzenöl/fett zu erreichen. Eine mögliche Betriebsweise eines umgerüsteten Dieselmotor sieht beispielsweise folgende Betriebszustände BZ vor: BZ1: Zunächst wird der kalte Motor mit reinem Dieselkraftstoff gestartet. BZ2: Bei erreichen einer Motorbetriebstemperatur von ca. 80 Grad Celsius wird vom Dieselbetrieb auf Pflanzenölbetrieb/Gemisch umgestellt. BZ3: Kurz vor dem abstellen des Dieselmotors wird wieder auf Dieselbetrieb umgestellt, – um die Leitungen zu durchspülen, so dass Motor und Leitungen für den nächsten Kaltstart vorbereitet ist.
Beim Betrieb mit Pflanzenöl in der beschrieben Weise umgerüsteten Dieselfahrzeugen, kommt es häufig zu Betriebsausfällen, schweren Motorschäden und sogar zum Totalschäden des Motors, da zum Beispiel die Spülung mit Diesel vor dem Abstellen des Verbrennungsmotor durch den Betreiber des Systems vergessen wird oder eine besondere Situation dazu führte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System und ein Verfahren zu schaffen, das eine Steuerung der Kraftstoffzuführungseinheit, des Verbrennungsmotor anzugeben, bei der die vorgenannten Probleme überwunden sind.
Diese Aufgaben werden durch ein System, Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die zugrundeliegende Idee der Erfindung ist es, das die Steuerungseinheit des Verbrennungsmotor, Kraftstoffzuführungseinheit die mögliche Gesamtbetriebzeit kennt – ermittelt aus der Angabe des Systemtechnisch ermittelten geographische Lage des Standortes und der möglichen Adresse, geographische Lage des Zieles, das der Nutzer vor oder/und während Betrieb des Verbrennungsmotors der Steuerungseinheit angibt. Die Ortsbestimmung und/oder Entfernungsberechnung erfolgt dabei beispielhaft über ein Global Position System GPS.
Im Gegensatz zur herkömmlichen System, Verfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, das das System die mögliche Betriebszeit kennt und so den kritischen Betriebszustand BZ3 selbstständig und frühzeitig einleiten kann. Das erfindungsgemäße System kann gleichzeitig auch bei abrupten ausstellen des Motors ein Notprogramm starten, z. B. zum selbständigen Spülen der Leitungen mit Diesel vorzunehmen. In einer besonderen Anwendung, z. B. bei einem schweren Unfall, z. B. beim öffnen des Airbag – ist es auch möglich, das das ganze Verfahren umgangen wird.
Beschreibung der Abbildungen und Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfinderischen Lösung, Architektur und Gesamtübersicht.
2 zeigt das Verfahren der Erfinderischen Lösung.
In 1 zeigt die technische Grundarchitektur, bestehend aus mindestens einen oder mehreren Tanksysteme 3 für Diesel, Pflanzenöl und/oder Pflanzenfett, eine Steuereinheit 2, zum Beispiel zur Steuerung der Verbrennungsmotor 5 und/oder zur Steuerung eines Wärmetauscher 4. Dabei wird der Treibstoff z. B. Diesel zur Spülung durch die Leitung 21 geführt und der zu erwärmende Treibstoff z. B. Pflanzenöl, Pflanzenfett wird durch die Leitung 22 über den Wärmeaustauscher 4 erwärmt und anschließend dem Motor 5 zugeführt. Erfindungsgemäß wird die Kommunikationseinheit 1, 11 die im direkten Kontakt zur Steuereinheit 2 steht und Daten austauscht und somit auch die Tanksteuerung 2 steuert und/oder beeinflusst. Die Kommunikationseinheit 1, 11 beinhaltet eine Antenne 12, ist an eine Steuereinheit für Sensoren und/oder Ventile angeschlossen. Hierbei handelt es sich um die gebräuchlichen Sensoren wie z. B. Temperatur, Drehzahl, Zustand der Ventile. Daran angeschlossen ist eine Triggereinheit 6 z. B. ein Schalter für Kurzstrecke (d. h. kein Pflanzenölbetrieb), Notausschalter, Spülungsschalter für eine Spülung z. B. mit Diesel aber auch ein Sensor, Trigger für einen Unfall z. B. durch das auslösen des Airbag. An das Kommunikationssystem, Steuereinheit 1, 11 ist ein Eingabe- und Ausgabegerät 7. Hier kann z. B. die Zielkoordinaten, Adresse eingegeben werden und/oder die Anzeige eines Navigationssystems. Die Antenne 12 empfängt z. B. die Signale, Daten des GPS Satelliten 9 und/oder die des Mobilsystems 8 für diese Funkzelle in der geografischen Zone. Für eine korrekte Betriebsweise eines umgerüsteten Dieselmotor sind z. B. folgende Betriebszustände nötig BZ1: Zunächst wird der kalte Motor mit reinem Dieselkraftstoff gestartet. Dies erfolgt mit dem Stand der Technik das aus dem Tank 3 über die Steuereinheit 2 der Diesel über die Leitung 21 zum Motor 4 gelangt.: Bei erreichen einer Motorbetriebstemperatur von ca. 80 Grad Celsius wird vom Dieselbetrieb auf Pflanzenölbetrieb/Gemisch umgestellt, hier als Betriebszustand BZ2. BZ3: Kurz vor dem abstellen des Dieselmotors 4 wird wieder auf Dieselbetrieb umgestellt, – d. h. die Leitungen z. B. 22, 23 werden durchspülen, so das der Motor 4 und Leitungen z. B. 22, 23 für den nächsten Kaltstart vorbereitet ist. Die Durchspülung kann direkt mit Diesel oder mit einem bestimmten, auch zeitlich, auch temperaturabhängig veränderten, prozentualen Anteil von Diesel und Pflanzenöl/fett erfolgen. Hier erfolgt die erfinderische Lösung, indem das System 1, 11, 2 weiß, durch die Eingabe der Zieldaten, Zieladresse über den Bildschirm 7 und der Berechnung der möglichen Entfernung, Betriebzeit in der Moduleinheit 1, 11 – wann es mit einer Spülung mit Diesel anfangen soll, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten. Dies soll an einem Beispiel erläutert werden. Das Auto mit dem erfinderischem System steht an einem noch unbekannten Ort. Der Fahrer startet das System und gibt über den Bildschirm 7 die Zieladresse München ein. Das System ermittelt mittels der Kommunikationseinheit 1 über die Antenne 12, Daten und berechnet die Position der Fahrzeuges z. B. Hamburg, Hafenstraße 5. Gleichzeitig kann der Motor 5 gestartet werden, – da die Betriebstemperatur für Pflanzenöl, Pflanzenfett noch nicht erreicht ist, hier mit Diesel. Das System ermittelt anhand der aktuellen Position und der Zieldaten die Entfernung und/oder die mögliche Betriebsdauer für den Motor. Nachdem der Motor seine Betriebstemperatur hat, kann auf Wunsch des Fahrers automatisch und/oder manuell auf Pflanzenöl umgestellt werden. Der Computer berechnete das mögliche Ende der Fahrzeit, Zielzeitpunkt und/oder Entfernung in Kilometer – unter anderem anhand der Entfernung und Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Mit den Betriebsdaten für Pflanzenfell/öl das z. B. für eine grundliche Spülung ca. 3 Liter Diesel benötigt wird und bei einem Kraftstooffverbrauch von 10 Liter Diesel auf 100 Km wird ca. 30 km vor dem Ankunftsort der Betrieb auf Diese wieder umgestellt. Ebenso kann die Berechnung auch mit der Zeit vorgenommen werden. Das Fahrzeug fährt mit ca. 100 km pro Stunde, bei einem Verbrach von 10 Liter pro 100 Km, sollte der Dieselbetrieb 0,3 Stunden, 18 Minuten vor dem Zielzeitpunkt aktiviert werden. Es kann eine Kombination aus Zeit und Entfernung vorgenommen werden unter Berücksichtigung der optimalen Menge an Diesel für die Spülung. Ziel ist es einen gesicherten Betrieb zu ermöglichen für eine Spülung mit Diesel vor Abschluss der Fahrt zu erhalten. Weiter kann das Berechnungsmodell und somit die Steuerung der Moduleinheit 2, auch den aktuellen Kraftstoffverbrauch, die aktuelle Fahrsituation, die Wetterlage oder kommende Staus z. B. über das Traffic Control (TMC) die über ein Kommunikationssystem geliefert werden, berücksichtigen.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Durchspülung von besonderen externen Faktoren abhängig gemacht werden. So kann die Durchspülung für eine schnelle Durchspülung, direkt mit Diesel verfolgen (100%). In einer anderen Situation kann dies z. B. bei hohen Außentemperaturen, die Durchspülung zuerst mit 10% Diesel und dann mit einer funktionellen Steigerung z. B. bis zu 100% Diesel erfolgen. Auch kann es sein, das im Sommerbetrieb grundsätzlich nur mit einer 85%igen Dieselspülung erfolgt und im Winterbetrieb mit einer 98%igen Dieselspülung. Ebenso kann eine Schnellspülung vorgenommen werden, indem der Verbrennungsmotor mehr Diesel z. B. unter hohem Druck erhält und die abgegebene Leistung auf die Rädern gleichzeitig sich verringern. Zum Beispiel durch das Gas geben und gleichzeitig Bremsen, indem der Leerlaufverbrauch erhöht wird und/oder in Kombination mit anderen Möglichkeiten einen hohen Anteil von Diesel in dem System zu Verbrennung gelangt.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform kann die Durchspülung begonnen werden, wenn externe Sensoren und/oder Daten z. B. mittels des Navigationssystem, eines Staumelders, Unwetterwarnung, Schneeverwehungen eine Gefahr und/oder mögliche Gefahr melden, das eine mögliche Abschaltung des Verbrennungsmotors hervorrufen kann. Auch kann die Durchspülung begonnen werden, wenn bestimmt Systeme eine Fahrunsicherheit des Fahrzeuges registrieren, z. B. die Räder blockieren, sich durchdrehen, die Spur verlassen und somit frühzeitig z. B. vor einen möglichen Unfall eine Spülung vornehmen. Dies hat den Vorteil das bei einer Notabschaltung schon diesel in der Spülung ist. Auch kann Beispielhaft ein Staumeldesystem, einen Stau auf der gerade befahrenen Strecke, und/oder die das Navigationssystem gerade vorgibt, melden – und zur Sicherheit veranlasst das System eine Spülung mit Diesel ab einem bestimmten Kilometerstand vor dem Stau. Umgeht das Fahrzeug den Stau, nachdem das System einen Stau erkannt hat und eine Spülung vornimmt, kann die Aktion wieder automatisiert zurückgenommen werden und wider mit Pflanzenöl/fett der Verbrennungsmotor betrieben werden.
In einer besonderen Ausführungsform können die Positionsdaten des Standortes der Verbrennungsmaschine aus den Kommunikationsdaten des Mobilfunknetzes gewonnen werden, indem das Systemmodul 1, und/oder Modul 11 Kommunikationsdaten auswertet. Z. B die GSM Daten über die aktuelle Funkzelle, wo sich das Gerät gerade befindet – und diese vom Mobilbetreibersystem 8 dem Kommunikationssystem 1 über die Antenne 12 zusenden. Dies hat den Vorteil einer höheren Sicherung in der Bestimmung des Standortes und(oder einer Verifikation, doppelten Sicherung der geographischen Daten für den Standort. Sollte das Satellitensystem 9 beispielhaft ausfallen, in einem Funkschatten liegen, zu schwache Signale liefern, kann das Kommunikationssystem 8 diese ausgleichen und/oder ergänzen.
2 zeigt das erfinderische Verfahren. Der Fahrzeugsteuerer startet das System im Startblock 10 mit der Startfunktion z. B. Schlüsselschalter umdrehen, Motor starten, Vorverarbeitung. Das Eingabesystem Block 20 fragt nach dem Ziel z. B. Schalter für Kurzstrecke, graphische, numerische Eingabe der Zieldaten Länge, Breitengrad, Km-Entfernung, Adresse, Ort. Wird keine Angabe gemacht, wird über den Block 30 Steuerungsverarbeitung z. B. Berechnung der Entfernung, eine Kurzstrecke angenommen und über Block 50 Verarbeitungsprozess Normalbetrieb z. B. Betrieb Diesel, Pflanzenöl, Pflanzenfett – hier mit Diesel gefahren. Wird der Verbrennungsmotor abgestellt, erfolgt keine besondere Spülung – gekennzeichnet mit der Verbindung 31. Die Verbindung 31 Steuersignal ist auch entscheidend bei einem Trigger aus dem Block 40 im Zustand Unfall. Da bei einem Unfall z. B. durch das Auslösen eines Airbags, alle Ventile sich schließen, und keine Spülung mit Diesel erfolgen, um einer möglichen Feuergefahr vorzubeugen, sollte hier eine Sofortabschaltung erfolgen. Mit der Gefahr der möglichen Zerstörung, z. B. der Leitungen 22, 23, des Verbrennungsmotors 4 da hier Menschenleben vorrang hat.
Bei einer Sofortabschaltung ohne Gefahr, z. B. durch den Fahrer auf einem Rastplatz, wird die Steuereinheit im Block 30 über das Steuersignal 32 eine Spülung mit Diesel veranlassen. Das heißt, obwohl das Steuersignal den Verbrennungsmotor 4 abschalten soll, bleibt der Motor 4 weiter am laufen, im Betrieb, um einen Schaden durch Pflanzenöl/fett abzuwenden. In einer besonderen Ausführungsform für diesen Zustand, kann z. B. die automatische Türschließanlage auf der Fahrerseite geschlossen bleiben, die Automatik-Schaltung auf P sich stellen und/oder die Bremsen automatisiert angezogen werden. Erst nachdem der Motor im stillstand ist, öffnet sich die automatische Verriegelung der Tür.

1: Kommunikationssystem z. B. GPS Navigationssystem, GSM Handysystem
2: Steuerventile
3: Tank, Tankmodule z. B. für Diesel, Pflanzenöl, Pflanzenfett
4: Wärmetauscher
5: Verbrennungsmotor z. B. Dieselmotor
6: Schalter, Triggereinheit z. B. Schalter für Kurzstrecke, Airbag, Trigger
7: Ein-/Ausgabeeinheit z. B. Bildschirm, Touchscreen
8: Mobilkommunikationssystem z. B. GSM System
9: Navigationssystem z. B. GPS Weltraumsatellit
10: Startfunktion z. B. Schlüsselschalter, Motor starten, Vorverarbeitung
11: Steuerungseinheit z. B. Steuercomputer, Sensoren
12: Antennensystem
20: Eingabesystem z. B. Schalter für Kurzstrecke, graphische, numerische Eingabe der Zieldaten Länge, Breitengrad, Km-Entfernung, Adresse, Ort
21: Leitung für die Spülung z. B. mit Diesel
22: Leitung für den Treibstoff, vor dem Wärmetauscher z. B. Pflanzenöl, Pflanzenfett
23: Leitung für den Treibstoff, hinter dem Wärmetauscher
30: Steuerungsverarbeitung z. B. Berechnung der Entfernung
31: Steuersignal sofortiger Abbruch z. B. wenn der Airbag ausgelöst ist, Unfall
32: Steuersignal Normal z. B. Betrieb Diesel, Pflanzenöl, Pflanzenfett)
33: Steuersignal Motor – aus Spülen z. B. wenn Zündschlüssel gezogen, Motor vor dem Ziel abgestellt wird
40: Trigger-Wahlschalter, z. B. nur Diesel, Gemischt, Unfall,
50: Verarbeitungsprozess Normalbetrieb z. B. Betrieb Diesel, Pflanzenöl, Pflanzenfett
60: Verarbeitungsprozess Spülen mit Diesel
70: Datenbank z. B. Betriebsdaten, Navigationsdaten, Kommunikationsdaten

Claims

Steuerungsvorrichtung für eine Kraftstoffversorgungsanlage zur Versorgung einer Brennkraftmaschine über verschiedene Kraftstoffleitungen mit wahlweise einem Kraftstoff A oder mindestens einem Kraftstoff B mit einer steuerbaren Ventilanordnung zur Umschaltung zwischen den Kraftstoffen, so das die Steuervorrichtung veranlasst, das mindestens eine der Kraftstoffzuleitungen vor einem endgültigen Abstellen der Brennkraftmaschine mit einem anderen Kraftstoff gespült wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des möglichen Abstellzeitpunktes, mit den Steuerdaten von einem Geopositionssystem erfolgt, indem das Steuersystem (11) die mögliche noch zurückzulegende Wegstrecke und/oder Wegezeit ermittelt, aus dem Standort und dem möglichen Ziel und hieraus zeitlich eine Spülung der Leitungen und/oder Motors einleitet und/oder durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Geopositionssystem durch ein satellitengestütztes Globel Positon System, (GPS) erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Geopositionssystem ein Mobilkommunikationssystem ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die benötigte Zeit und/oder Zeitpunkt der Abschaltung der Brennkraftmaschine direkt über eine Eingabeeinheit zur Steuereinheit übermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszeit zur Einleitung einer Spülung mittels eines Wahlschalter an das Steuersystem übermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausschalten der Kraftmaschine eine Zwangssteuerung eingeleitet wird, für eine Spülung.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach und/oder mit mindestens einem Triggersignal keine Zwangssteuerung eingeleitet wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitung einer Spülung durch mindestens einem Sensor und/oder Daten gesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitung einer Spülung durch Daten eines TMC getriggert ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Spülung mit einer zeitlichen, funktionalen Mischungsverhältnis, Diesel und Zusatzkraftstoff, aufgrund von Daten und/oder mindestens einem Sensoren erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens aus einer Steuereinheit, einem Eingabesystem und einer Geopositionsbestimmungssystem besteht.
Verfahren für eine Kraftstoffversorgungsanlage zur Versorgung einer Brennkraftmaschine über verschiedene Kraftstoffleitungen mit mindestens wahlweise einem Kraftstoff A oder einem Kraftstoff B mit einer steuerbaren Ventilanordnung zur Umschaltung zwischen den Kraftstoffen, so das die Steuervorrichtung veranlasst, das mindestens eine der Kraftstoffzuleitungen vor einem endgültigen Abstellen der Brennkraftmaschine mit einem anderen Kraftstoff gespült wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich aufgrund einer Geopositionsbestimmung des Standortes und der Eingabe eines Zielpunktes und/oder Adresse und/oder Geopositionsdaten die mögliche noch zurückzulegende Wegstrecke und/oder Wegezeit ermittelt wird und hieraus eine Steuerung zur Spülung der Leitungen und/oder Motors eingeleitet und/oder erfolgt.