DE102008031478A1 - Detektion von Wasser in Kraftstoff mit Hilfe von Arbeitszyklusberechnung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer Kraftstoffanlage, die mit Wasser verunreinigt sein kann, beschrieben. Das Verfahren umfasst das Verstellen eines Betriebsparameters als Reaktion auf einen relativen Betrag hoher und niedriger Messwerte eines Sensors für Wasser im Kraftstoff, der in der Kraftstoffanlage verbaut ist.

Description

  • Hintergrund/Kurzdarlegung
  • Das Vorhandensein von Wasser in einer Fahrzeugkraftstoffanlage kann großen Schaden an wichtigen Motor- und Kraftstoffanlagenkomponenten verursachen. Die Unversehrtheit von Kraftstoffeinspritzventilen, Pumpen, Filtern und des Kraftstoffs können alle einer Degradation unterliegen, wenn man einen Zustand von Wasser im Kraftstoff fortbestehen lässt. Das Vorhandensein eines Zustands von Wasser in Kraftstoff kann zu einer verminderten Gesamtschmierfähigkeit der Motorkomponenten führen, was zu Verkratzen von Pumpenkolben und -nadeln führen kann. Weiterhin können größere Mengen an Wasser in einem Kraftstofftank eine Umgebung an der Schnittstelle zwischen Kraftstoff und Wasser erzeugen, die mikrobielles Wachstum fördert, was zu einem Verstopfen von Filtern und/oder Korrosion von Metallkomponenten von Motor und Kraftstoffanlage führen kann. Die Gesamtleistung des Motors kann ebenfalls negativ beeinflusst werden, da das Vorhandensein von Wasser den Wirkungsgrad der Verbrennungsprozesse mindern kann.
  • Heutzutage können viele Fahrzeugkraftstoffanlagen einen Kraftstoff/Wasser-Abscheider zum Entfernen von Wasser aus einer Kraftstoffanlage verwenden und dadurch die Wahrscheinlichkeit eines Schadens an Motor und/oder Kraftstoffanlage verringern. Häufig ist ein Hilfswassertank so ausgelegt, dass er Wasser aufnimmt, das durch den Kraftstoff/Wasser-Abscheider aus der Kraftstoffanlage entfernt wurde. Typischerweise ist ein Sensor (z. B. optisch, thermisch oder elektrisch leitend) mit einer Innenfläche eines Hilfswassertanks oder einer Innenfläche eines Behälters des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders bei einem Grenzwertwasserstand entlang der vertikalen Achse (wenn sich das Fahrzeug auf ebenem Boden befindet) des Hilfswassertanks oder Behälters des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders verbunden, der einem vorbestimmten Grenzwertvolumen von Wasser entspricht, das aus der Kraftstoffanlage abgeschieden wurde. Wenn der Sensor mit anderen Worten detektiert, dass ein Grenzwertfüllstand von Wasser überstiegen wurde, kann durch den Sensor ein Rohspannungssignal erzeugt werden, das mittels einer Warnleuchte oder eines Hinweisgeräusches, das den Fahrer über einen Zustand von Wasser im Kraftstoff informieren kann, zu einer Meldung an den Fahrer führen kann.
  • Die vorliegenden Erfinder haben aber erkannt, dass ein binäres System zur Detektion von Wasser in Kraftstoff, wie es vorstehend beschrieben wurde, das Vorhandensein eines Zustands von Wasser in Kraftstoff ungenau ermitteln kann. Während Zeiträumen transienten Fahrzeugbetriebs, beispielsweise Beschleunigen, hartem Bremsen, Wenden, Parken an einem Gefälle etc. kann es in der Nähe eines Sensors zu Schwappen von Wasser kommen, was zeitweilig ein Untertauchen des Sensors in Wasser bewirken kann, wenn das Gesamtvolumen an Wasser in einem Hilfswassertank oder einem Behälter des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders eventuell unter dem Grenzwertvolumen an Wasser liegt, das einen Zustand von Wasser in Kraftstoff anzeigt. Dann kann ein transientes Rohspannungssignal erzeugt werden, das zu einer Falschmeldung eines Zustands von Wasser in Kraftstoff an den Fahrer des Fahrzeugs führt.
  • Bei einem Vorgehen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer Kraftstoffanlage vorgesehen, die mit Wasser verunreinigt worden sein kann. Das Verfahren umfasst das Einstellen eines Betriebsparameters als Reaktion auf einen relativen Betrag hoher und niedriger Messwerte von einem in der Kraftstoffanlage verbauten Sensor für Wasser in Kraftstoff. Auf diese Weise können durch Verwenden mehrerer hoher und niedriger Messwerte zum Ermitteln, ob ein Zustand von Wasser in Kraftstoff vorliegt, sowohl während stationärer als auch transienter Fahrzeugbetriebsbedingungen robustere und zuverlässigere Bestimmungen eines Zustands von Wasser in Kraftstoff verwirklicht werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein horizontales Kraftstoffaufbereitungsmodul zum Behandeln von Kraftstoff vor dem Erreichen eines Verbrennungsmotors.
  • 2A zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines niedriger schwappenden Vorgangs bei niedrigerem Wassergehalt.
  • 2B zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines niedriger schwappenden Vorgangs bei höherem Wassergehalt.
  • 2C zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines hoch schwappenden Vorgangs bei höherem Wassergehalt.
  • 2D zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines höher schwappenden Vorgangs bei niedrigerem Wassergehalt.
  • 2E zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders in größerem Detail als Längsquerschnitt mit einem Wasserstand mittlerer Detektion während eines höher schwappenden Vorgangs.
  • 3 zeigt eine grafische Darstellung einer erwarteten Sollübertragungsfunktion eines Arbeitszyklus von Wasser zu keinem Wasser gegen Wasservolumen in einem Kraftstoff/Wasser-Abscheider.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine zum Wählen des Modus der Datenerfassung zum Ermitteln des Wassergehalts eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders zeigt.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine zum Ermitteln, ob der Leerlauf-Datenerfassungsmodus zum Ermitteln des Wassergehalts eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders genutzt werden soll, darstellt.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine zum Ermitteln, ob ein Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus zum Ermitteln des Wassergehalts eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders genutzt werden soll, darstellt.
  • 7 zeigt eine beispielhafte Darstellung, die den Leerlauf- und Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus und Verarbeitung sowie die Gleichung zum Berechnen eines Arbeitszyklus zeigt.
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine zum Ermitteln, ob ein Zustand mit oder ohne Wasser in einem Kraftstoff/Wasser-Abscheider vorliegt, darstellt.
  • Eingehende Beschreibung
  • 1 zeigt eine Kraftstoffzufuhranlage 100 zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor 124. Als nicht einschränkendes Beispiel umfasst ein Motor 114 einen Dieselmotor, der eine mechanische Leistung durch Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Dieselkraftstoff erzeugt. Alternativ kann der Motor 114 andere Arten von Motoren umfassen, beispielsweise u. a. Benzin verbrennende Motoren, Alkohol verbrennende Motoren und Kombinationen derselben. Weiterhin kann der Motor 114 in einem Antriebssystem für ein Fahrzeug ausgelegt sein. Alternativ kann der Motor 114 in einer stationären Anwendung betrieben werden, beispielsweise als Stromgenerator. Während die Kraftstoffzufuhranlage 100 auf stationäre Anwendungen übertragbar sein kann, versteht sich, dass die hierin beschriebene Kraftstoffzufuhranlage 100 besonders für Fahrzeuganwendungen ausgelegt ist.
  • Die Kraftstoffzufuhranlage 100 kann auch ein oder mehrere der folgenden umfassen: einen Kraftstofftank 104, ein horizontales Kraftstoffaufbereitungsmodul (HFCM, kurz vom engl. Horizontal Fuel Conditioning Module) 102, das stromabwärts des Kraftstoffs 104 angeordnet ist und das Kraftstoff vom Kraftstofftank 104 aufnimmt, und einen stromabwärts des HCVM 102 angeordneten sekundären Kraftstofffilter 118, der von dem HFCM 102 Kraftstoff aufnehmen kann. Ferner kann das HCFM 102 ein oder mehrere der folgenden umfassen: ein Kraftstoffheizelement 108, das die Temperatur des Kraftstoffs anheben kann, einen Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112, der Wasser abscheiden kann, das in die Kraftstoffzufuhranlage 100 eingedrungen ist, und dann den verbleibenden Kraftstoff filtern kann, einen Sensor für Wasser in Kraftstoff (WIF, kurz vom engl. Water in Fuel) 114, der die Leitfähigkeit der Flüssigkeit erfasst, in die er eingetaucht ist, ein Einwegrückschlagventil, das Kraftstoff vom Kraftstoffheizelement 108 zum Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 strömen lässt, und eine Kraftstoffpumpe 114. Zudem kann die Kraftstoffzufuhranlage 110 mehrere Kraftstoffzufuhrrohre oder -leitungen zum Fluidverbinden der verschiedenen Komponenten der Kraftstoffzufuhranlage umfassen. Wie zum Beispiel durch 1 gezeigt wird, kann der Kraftstofftank 104 durch die Kraftstoffzufuhrleitung 106 mit dem HFCM 102 fluidverbunden sein. Analog kann der sekundäre Kraftstofffilter 122 durch eine Kraftstoffzufuhrleitung 120 mit dem HFCM 102 fluidverbunden sein.
  • In manchen Ausführungsformen kann der in dem HFCM 102 angeordnete Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 als horizontaler Behälter ausgelegt sein, der durch eine Längsachse festgelegt wird, die im Wesentlichen horizontal ist (z. B. innerhalb 0–15 Grad in einem Beispiel), wenn sich das Fahrzeug auf ebenem Boden befindet. Zudem kann ein Sensor für Wasser in Kraftstoff (WIF) 114 mit mehreren Zinken in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 angeordnet sein. Der WIF-Sensor 114 kann zum Detektieren der Leitfähigkeit der Flüssigkeit ausgelegt sein, in die er eingetaucht ist, indem ein elektrischer Strom mittels der Zinken des Sensors durch die Flüssigkeit geleitet wird. Ferner versteht sich, dass die verschiedenen Teile der Kraftstoffzufuhranlage, die die verschiedenen Komponenten der Kraftstoffzufuhranlage verbinden, ein oder mehrere Biegungen oder Kurven umfassen können, um einer bestimmten Fahrzeuganordnung zu entsprechen. Des Weiteren versteht sich, dass bei manchen Ausführungsformen die Kraftstoffzufuhranlage 100 zusätzliche Komponenten umfassen kann, die in 1 nicht gezeigt sind, beispielsweise verschiedene Ventile, Pumpen, Drosselungen etc., oder auf hierin beschriebene Komponenten oder Kombinationen derselben verzichten kann.
  • 2A–2E zeigt eine Seitenansicht des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 in näherem Detail als Längsquerschnitt während verschiedener Wassergehalt/Bewegungsszenarien. Der WIF-Sensor 114 kann als ein Sensor mit mindestens zwei Zinken ausgelegt sein, der die Leitfähigkeit der Flüssigkeit anzeigt, in die er eingetaucht ist, indem das Spannungspotential zwischen den Zinken des WIF-Sensors gemessen wird. Wenn der WIF-Sensor in unterschiedliche Flüssigkeiten eingetaucht wird, können unterschiedliche Spannungspotentialsignale erzeugt werden. Zudem kann der WIF-Sensor 114 wie dargestellt in einem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 angeordnet werden, so dass er die Leitfähigkeit der Flüssigkeit bei einem vorbestimmten mittleren Detektionswert in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider anzeigt, in die er eingetaucht ist, wobei ein Beispiel hierfür in 2A gezeigt wird. Ein Wasservolumen im Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112, das zum Beispiel größer als ein Grenzwertwasservolumen ist, kann die Wahrscheinlichkeit von Weiterleiten von Wasser zum Motor signifikant erhöhen. Daher kann der WIF-Sensor 114 bei einem mittleren Detektionswert entlang der vertikalen Achse des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 angeordnet sein, die dem Grenzwertwasservolumen entspricht, so dass der WIF-Sensor Wasser nur detektiert, wenn alle Zinken des Sensors bei dem mittleren Detektionswert von Wasser umgeben sind.
  • Bei einer horizontalen Auslegung des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders kann jedoch Schwappen in dem Abscheider von einer Amplitude und einer sich ändernden Natur sein, so dass ein entweder Wasser oder kein Wasser anzeigendes binäres Rohspannungssignal bei der Ermittlung, dass der Wasserstand in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 tatsächlich den mittleren Detektionswert überstiegen hat, eventuell nicht zuverlässig ist. D. h. ein Kraftstoff/Wasser-Abscheider, der als vertikaler Speicher ausgelegt ist (festgelegt durch eine Längsachse, die im Wesentlichen zum Boden vertikal ist (zum Beispiel innerhalb 0–15 Grad zur Vertikale), wenn sich das Fahrzeug auf ebenem Boden befindet), kann bei Bewegung Schwappeigenschaften niedrigerer Amplitude aufweisen als ein Kraftstoff/Wasser-Abscheider, der als horizontaler Behälter ähnlichen Volumens ausgelegt ist. Eine solche vertikale Auslegung kann daher zum Nutzen eines direkten binären Spannungssignals, das entweder Wasser oder kein Wasser anzeigt, aufgrund der verminderten Auswirkung von Schwappen auf das Spannungssignal besser geeignet sein.
  • Eine verbesserte Detektion von Wasser/kein Wasser in einer horizontalen Auslegung eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders, der höhere Schwappeigenschaften aufweist, kann durch Anlegen eines Arbeitszyklusberechnungsverfahrens an der Ausgabe eines WIF-Sensors 114 verwirklicht werden. Ein Arbeitszyklus stellt in diesem Beispiel ein relatives Verhältnis von Wasser zu keinem Wasser pro Zeiteinheit, detektiert vom WIF-Sensor 114 (bezüglich 7 näher veranschaulicht), dar. Gegenüber einer direkten binären Spannungsauslegung, die entweder Wasser oder kein Wasser benennt (und somit falsch-positive Hinweise auf ein Überschreiten eines Grenzwertwasservolumens bei höheren Schwappbedingungen erzeugen kann), stellt ein Arbeitszyklusberechnungsverfahren ein Abtasten der von dem WIF-Sensor 114 im zeitlichen Verlauf ausgegebenen Signale dar. Um einen Zustand zu ermitteln, bei dem das Wasservolumen in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 den Wasservolumenstand während höherer Schwappbedingungen überschritten hat, können eine Reihe von Arbeitszyklusberechnungen über einem vorbestimmten Zeitraum (wie bezüglich 7 näher beschrieben) vorgenommen werden. Somit kann ein mittlerer Arbeitszyklus, der in etwa proportional zur Wassermenge in dem Kraftstoff-Abscheider 112 ist, erhalten werden. Das Nehmen von mehreren Abtastungen während Zeiträumen höheren Schwappens kann daher bei Ermitteln eines Zustands von Wasser im Kraftstoff die Genauigkeitsschwankungen verringern, indem die Wirkungen von Schwappen und verschiedene mit dem Fahrzyklus verbundene Geräuschfaktoren abgeschwächt werden.
  • 2A zeigt eine Seitenansicht des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines niedriger schwappenden Vorgangs niedrigeren Wassergehalts. Wie gezeigt kann der WIF-Sensor 114 während eines niedrig schwappenden Vorgangs niedrigeren Wassergehalts vollständig in Kraftstoff eingetaucht sein. Während eines solche Vorgangs kann der WIF-Sensor vorrangig nur Kraftstoff detektieren, und daher kann der Spannungswert zwischen den Zinken des WIF-Sensors von einem Spannungswert, der wenig oder keine Detektion von Wasser anzeigt, hin zu einem Spannungswert, der Wasserdetektion anzeigt, nicht wesentlich schwanken. Der berechnete Arbeitszyklus (relatives Verhältnis von detektiertem Wasser zu keinem detektierten Wasser durch den WIF-Sensor 114 pro Zeiteinheit) wird daher zum Beispiel um 0–5% schwanken.
  • 2B zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines niedriger schwappenden Vorgangs höheren Wassergehalts. Wie gezeigt kann der WIF-Sensor 114 während eines niedriger schwappenden Vorgangs höheren Wassergehalts vollständig in Wasser eingetaucht sein. Während eines solchen Vorgangs kann der WIF-Sensor für den Großteil der Dauer des Vorgangs Wasser detektieren, und daher wird der Spannungswert zwischen den Zinken des WIF-Sensors von einem Spannungswert, der Wasserdetektion anzeigt, zu einem Spannungswert, der keine Wasserdetektion anzeigt, nicht wesentlich schwanken und der Arbeitszyklus wird daher zum Beispiel um 95–100% schwanken.
  • 2C zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines höher schwappenden Vorgangs niedrigeren Wassergehalts. Wie gezeigt kann der WIF-Sensor 114 während eines hoch schwappenden Vorgangs niedrigen Wassergehalts von ganz in Kraftstoff eingetaucht bis ganz in Wasser eingetaucht wechseln. Während eines solchen Vorgangs kann der WIF-Sensor Kraftstoff über mehr als die Hälfte des Vorgangs detektieren und kann Wasser über weniger als die Hälfte des Vorgangs detektieren. Daher kann der Spannungswert zwischen den Zinken des WIF-Sensors von einem Spannungswert, der keine Wasserdetektion anzeigt, zu einem Spannungswert, der Wasserdetektion anzeigt, schwanken und der Arbeitszyklus kann bei unter 50% liegen und kann in etwa proportional zum Volumen an Wasser in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 sein.
  • 2D zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines höher schwappenden Vorgangs höheren Wassergehalts. Wie gezeigt kann der WIF-Sensor 114 während eines höher schwappenden Vorgangs höheren Wassergehalts von ganz in Kraftstoff eingetaucht bis ganz in Wasser eingetaucht wechseln. Während eines solchen Vorgangs kann der WIF-Sensor Wasser über mehr als die Hälfte des Vorgangs detektieren und kann Kraftstoff über weniger als die Hälfte des Vorgangs detektieren. Daher kann der Spannungswert zwischen den Zinken des WIF-Sensors von einem Spannungswert, der keine Wasserdetektion anzeigt, zu einem Spannungswert, der Wasserdetektion anzeigt, schwanken und der Arbeitszyklus kann bei über 50% liegen und kann in etwa proportional zum Volumen an Wasser in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 sein.
  • 2E zeigt eine Seitenansicht eines Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 in größerem Detail als Längsquerschnitt während eines höher schwappenden Vorgangs mit einem Wassergehalt mittleren Detektionswerts. Wie gezeigt kann der WIF-Sensor 114 während eines hoch schwappenden Vorgangs höheren Wassergehalts von ganz in Kraftstoff eingetaucht bis ganz in Wasser eingetaucht wechseln. Während eines solchen Vorgangs kann der WIF-Sensor Kraftstoff über in etwa die Hälfte des Vorgangs detektieren und kann Wasser über in etwa die andere Hälfte des Vorgangs detektieren. Daher kann der Spannungswert zwischen den Zinken des WIF-Sensors gleichmäßig zwischen einem Spannungswert, der keine Wasserdetektion anzeigt, und einem Spannungswert, der Wasserdetektion anzeigt, schwanken und der Arbeitszyklus kann somit um etwa 50% schwanken und kann in etwa proportional zum Volumen an Wasser in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 sein.
  • 3 zeigt eine grafische Darstellung einer erwarteten Sollübertragungsfunktion des Arbeitszyklus Wasser zu keinem Wasser gegen Wasservolumen im Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112. Bei dieser grafischen Darstellung stellt die horizontale Achse das Wasservolumen im Kraftstoff/Wasser-Abscheider dar, und die vertikale Achse stellt den Arbeitszyklus von detektierten Wasser zu kein detektiertes Wasser dar. Die vertikale Linie, die die ungefähre Mitte der dargestellten Übertragungsfunktion überspannt, stellt den mittleren Detektionswert des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 dar. Somit stellt der Punkt, bei dem sich die den mittleren Detektionswert des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 darstellende vertikale Linie und die Übertragungsfunktion schneiden, den Punkt dar, bei dem die Kombination aus Wasserstand und Schwappen im Kraftstoff/Wasser-Abscheider zusammen einen Arbeitszyklus von etwa 50% erzeugen. Wenn wie gezeigt die Wassermenge in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider zunimmt, nimmt weiterhin auch der Arbeitszyklus des detektierten Wassers zu keinem detektierten Wasser zu.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine 400 zum Wählen des Modus der Datenerfassung und Signalverarbeitung zum Ermitteln des Wassergehalts des Kraftstoff/Wasser-Abscheiders 112 zeigt. Abhängig von dem gezeigten Gehalt können beruhend auf einem relativen Betrag hoher und niedriger Wassergehaltmesswerte des WIF-Sensors 114 verschiedene Betriebsparameter von Motor und/oder Fahrzeug eingestellt werden. Als nicht einschränkende Beispiele können Ansaugluft und/oder Kraftstoffeinspritzdruck/Pulsbreite verstellt werden.
  • Unter Rückbezug auf 4 kann bei 402 festgestellt werden, ob die Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs solcher Art sind, dass ein Leerlauf-Erfassungsdatenmodus oder ein Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus genutzt werden sollte (wie ferner in 5 und 6 veranschaulicht). Der Leerlauf-Erfassungsmodus kann genutzt werden, wenn das Fahrzeug stationär ist oder weniger als eine Zeit X2 lang bei einer Kriechgeschwindigkeit unter Vx gefahren ist. Während des Leerlauf-Datenerfassungsmodus kann eine Ermittlung von Wasser oder kein Wasser in weniger Zeit als eine Ermittlung im Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus vorgenommen werden, denn der niedrigere Betrag von Schwappen während eines Leerlaufvorgangs kann die Schwankungen des von dem WIF-Sensor 114 ausgegebenen Spannungssignals verringern und daher kann ein präziser Arbeitszyklus mit einer geringeren Anzahl an Datenausgaben, die von dem WIF-Sensor erfasst werden, ermittelt werden. Nach dem Ermitteln, ob ein Leerlauf- oder Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus genutzt werden sollte, kann die Routine 400 zu 404 vorrücken.
  • Bei 404 und 406 können Daten mit Hilfe des bei 402 gewählten Erfassungsmodus (wie durch 7 gezeigt) erfasst und verarbeitet werden. Bei 408 kann eine Ausgabe erzeugt werden, die ermittelt, ob eine Warnleuchte beleuchtet wird, um den Fahrer des Fahrzeugs auf einen Zustand aufmerksam zu machen, bei dem das Wasservolumen in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 eine vorbestimmte Volumenmenge (wie durch 8 gezeigt) übersteigt, und/oder ob die Betriebsparameter des Fahrzeugs verstellt werden können.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine 500 zum Ermitteln zeigt, ob ein Leerlaufvorgang eingetreten ist und dass daher der Leerlauf-Datenerfassungsmodus zum Ermitteln des Wassergehalts in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 zu nutzen ist. Bei 502 kann festgestellt werden, ob die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, Vs, mindestens eine Zeit X1 lang ständig geringer oder gleich einer Grenzwertgeschwindigkeit Vx gewesen ist. Wenn die Antwort bei 502 Nein lautet, dann kann die Routine 500 verlassen werden und es kann auf eine Routine zum Ermitteln, ob ein Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus genutzt werden soll (wie in 6 gezeigt), zugegriffen werden. Wenn die Antwort bei 502 alternativ Ja lautet, dann kann die Routine zu 504 vorrücken. Bei 504 kann festgestellt werden, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Vs, einen Zeitraum X2 lang kleiner oder gleich einer Grenzwertgeschwindigkeit Vx gewesen ist. Wenn die Antwort bei 504 Nein lautet, dann kann die Routine verlassen werden und es kann auf eine Routine zum Ermitteln, ob ein Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus genutzt werden soll, zugegriffen werden. Wenn die Antwort bei 504 alternativ Ja lautet, dann wurde ermittelt, dass ein Leerlaufvorgang eingetreten ist, und bei 506 kann dieser Leerlauf-Datenerfassungsmodus verwendet werden.
  • Bei 506 können Daten mit Hilfe eines Datenpapierkorbkonzepts erfasst werden, wie unter Bezug auf 7 näher beschrieben wird. Nach dem Erfassen von Daten bei 506 kann ein Leerlauf-Arbeitszyklus bei 508 berechnet werden, wobei eine nähere Beschreibung davon auch bezüglich 7 zu finden ist. Bei 510 kann der berechnete Arbeitszyklus nun verwendet werden, um wie näher bezüglich 8 beschrieben eine Entscheidung von Wasser gegen kein Wasser zu fällen.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine 600 zum Ermitteln zeigt, ob ein Nichtleerlaufvorgang eingetreten ist und dass daher der Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus zum Ermitteln des Wassergehalts in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 zu nutzen ist. Bei 602 kann festgestellt werden, ob die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, Vs, weniger als eine Zeit Y2 lang ständig größer oder gleich einer Grenzwertgeschwindigkeit V2 gewesen ist. Wenn die Antwort bei 602 Nein lautet, dann kann die Routine 600 verlassen werden und es kann auf eine Routine zum Ermitteln, ob ein Leerlauf-Datenerfassungsmodus genutzt werden soll (wie durch 5 gezeigt), zugegriffen werden. Wenn die Antwort bei 602 alternativ Ja lautet, dann wurde ermittelt, dass ein Nichtleerlaufvorgang eingetreten ist und dass bei 604 ein Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus verwendet werden kann. Bei 604 können Daten mit Hilfe eines Datenpapierkorbkonzepts erfasst werden, wie bezüglich 7 näher beschrieben wird. Nach dem Erfassen von Dateien bei 604 kann ein Nichtleerlauf-Arbeitszyklus bei 606 berechnet, wobei eine nähere Beschreibung davon auch bezüglich 7 zu finden ist. Bei 608 kann der berechnete Nichtleerlauf-Arbeitszyklus nun verwendet werden, um wie näher bezüglich 8 beschrieben eine Entscheidung von Wasser gegen kein Wasser zu fällen.
  • 7 zeigt eine Darstellung, die den Leerlauf- und Nichtleerlauf-Datenerfassungsmodus 700 und die Arbeitszyklus-Berechnungsgleichung 722 darstellt. Wie gezeigt kann der Arbeitsdatenpapierkorb 702 eine Anzahl von bis zu n der Ausgangsabtastdaten-Spannungsmessungen des WIF-Sensors 114 aufnehmen, der sich in dem HCFM 112 befindet. Wie durch Ballon 722 gezeigt, kann eine kumulative Datensumme bei jedem Erfassen einer neuen Ausgangsdatenabtastung inkrementell aktualisiert werden. Wenn zum Beispiel eine Ausgangsdatenabtastspannungsmessung, die vom WIF-Sensor 114 erhalten wurde, anzeigt, dass die Zinken des WIF-Sensors in Wasser eingetaucht sind, kann die kumulative Datensumme um eins erhöht werden. Nach Erfassen einer n-ten Ausgangsdatenabtastung kann die kumulative Datensumme als Speicherwassersumme gespeichert werden, wie bei 714 gezeigt wird, und ein Papierkorbzähler kann wie bei 708 gezeigt um eins erhöht werden. Ein nächster Arbeitsdatenpapierkorb 704 kann dann n Ausgangsdatenabtastspannungsmessungen vom WIF-Sensor 114 aufnehmen.
  • Eine zweite Speicherwassersumme kann dann wie bei 716 gezeigt gespeichert werden und der Papierkorbzähler 708 kann entsprechend um eins erhöht werden.
  • Das Erfassen und Verarbeiten von Ausgangsdatenabtastspannungsmessungen des WIF-Sensors 114 kann sich wiederholen, bis der Papierkorbzähler einen vorbestimmten Wert y erreicht, wie bei 712 gezeigt wird. Dann können alle Speicherwassersummenwerte bis zur Speicherwassersumme (y) 718 als Teil der Arbeitszyklusgleichung 720 zusammengezählt werden. Zum Beenden der Arbeitszyklusberechnung kann dann die Addierung der Speicherwassersumme durch das Produkt der Papierkorbgröße (n) und der Anzahl an Papierkörben (y) dividiert werden. Diese Arbeitszyklusberechnung stellt den Prozentsatz von Datenabtastspannungsmessungen dar, die anzeigen, dass die Zinken des WIF-Sensors 114 in Wasser eingetaucht sind.
  • Nachdem der Papierkorbzähler einen Wert y erreicht und ein Arbeitszyklus berechnet wurde (und die Arbeitsdatenpapierkörbe daher derzeit voll sind), wie bei 712 gezeigt wird, können die Ausgangsdatenabtastspannungsmessungen, die den anfänglichen Arbeitsdatenpapierkorb 702 einnehmen, gelöscht werden, und auch die anfängliche Speicherwassersumme 714 kann aus der Schlange von Speicherwassersummenwerten gelöscht werden, wie bei 716 gezeigt wird. Jeder anschließende Speicherwassersummenwert kann dann um bis zu einer Position in der Schlange von Wassersummenwerten nach oben bewegt werden. Ein einzelner zusätzlicher Arbeitsdatenpapierkorb 706 kann dann verarbeitet werden, und dann kann ein neuer Arbeitszyklus berechnet werden. Die die Position des ersten Arbeitsdatenpapierkorbs einnehmenden Daten und die entsprechende Speicherwassersumme können dann gelöscht werden und die Datenerfassung, Datenverarbeitung und Arbeitszyklusberechnung können wiederholt werden.
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Routine 800 zum Ermitteln zeigt, ob ein Zustand von Wasser oder ein Zustand von keinem Wasser in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 vorliegt. Bei 802 kann festgestellt werden, ob eine ausreichende Anzahl kalibrierbarer Leerlaufvorgänge zum Berechnen eines Arbeitszyklus vorliegt. Wenn die Antwort bei 802 Ja lautet, kann bei 804 festgestellt werden, ob der Leerlauf-Arbeitszyklus größer als ein Grenzwert X bei 804 ist. Wenn die Antwort bei 802 alternativ Nein lautet, kann die Routine 800 zu 808 vorrücken. In manchen Ausführungsformen kann auch eine zwischen Arbeitszyklus-Durchschnittspunkten zurückgelegte Mindeststrecke als zusätzliches Kriterium für das Anstellen einer Arbeitszyklusberechnung genutzt werden. Diese Berechnung kann zum Beispiel mittels eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors oder eines Längsbeschleunigungsmessers erfolgen. Durch Bestimmen einer zwischen Arbeitszyklus-Durchschnittspunkten zurückgelegten Mindeststrecke als zusätzliches Kriterium für das Anstellen einer Arbeitszyklusberechnung können während starker Datenerfassungszeiträume (z. B. stockendem Verkehr) erzeugte Geräuschwirkungen gemindert werden.
  • Wenn bei 804 festgestellt wird, dass der Leerlauf-Arbeitszyklus größer als ein Grenzwert X ist, dann wird ermittelt, dass im Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 ein Wasserzustand vorliegt. Wie bei 806 dargestellt, kann daher eine WIF-Leuchte aufleuchten, um einen Fahrer auf das Vorhandensein eines Zustands von Wasser im Kraftstoff aufmerksam zu machen, und ein WIF-Code wird gesetzt und von dem Fahrzeugcomputerdiagnosesystem aufgezeichnet. Wenn bei 804 festgestellt wird, dass der Leerlauf-Arbeitszyklus kleiner oder gleich einem Grenzwert X ist, kann die Routine zu 808 vorrücken.
  • Bei 808 kann festgestellt werden, ob eine ausreichende Anzahl an kalibrierbaren Nichtleerlauf-Vorgängen zum Berechnen eines Nichtleerlauf-Arbeitszyklus vorliegt. Wenn die Antwort bei 808 Ja lautet, dann kann bei 810 festgestellt werden, ob der Nichtleerlauf-Arbeitszyklus größer als ein Grenzwert-Leerlauf-Arbeitszyklus y1 ist. Wenn alternativ die Antwort bei 808 Nein lautet, dann kann die Routine 800 zu 802 zurückkehren und eine anschließende Iteration der Routine 800 wird ausgeführt. Wenn bei 810 der Nichtleerlauf-Arbeitszyklus größer als ein Grenzwert-Nichtleerlauf-Arbeitszyklus y1 ermittelt wird, dann kann ermittelt werden, dass im Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 ein Wasserzustand vorliegt. Wie bei 812 gezeigt kann eine WIF-Leuchte somit beleuchtet werden, um einen Fahrer auf das Vorhandensein eines Zustands von Wasser im Kraftstoff aufmerksam zu machen, und ein WIF-Diagnosecode kann gesetzt und von dem Fahrzeugcomputerdiagnosesystem aufgezeichnet werden.
  • Wenn bei 810 festgestellt wird, dass der Nichtleerlauf-Arbeitszyklus kleiner oder gleich einem Grenzwert-Nichtleerlauf-Arbeitszyklus y1 ist, kann die Routine 800 zu 814 vorrücken. Bei 814 kann festgestellt werden, ob der Nichtleerlauf-Arbeitszyklus kleiner als ein Grenzwert y2 ist. Wenn die Antwort bei 814 Ja lautet, dann kann ermittelt werden, dass in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 ein Kein-Wasser-Zustand vorliegt.
  • Wenn die Antwort bei 814 Nein lautet, dann kehrt die Routine 800 zu 802 zurück und es kann eine anschließende Iteration von Routine 800 ausgeführt werden. Wie bei 816 dargestellt, kann eine WIF-Leuchte somit deaktiviert werden und ein WIF-Diagnosecode kann aus dem Speicher des Fahrzeugcomputerdiagnosesystems gelöscht werden, wenn die vorherige Entscheidung von Wasser zu kein Wasser mittels der Routine 800 ermittelte, dass in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider 112 ein Zustand von Wasser im Kraftstoff vorlag. Die WIF-Leuchte kann mit anderen Worten nur deaktiviert werden, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: der Leerlauf-Arbeitszyklus ist kleiner oder gleich einem bestimmten Grenzwert y1 und der Nichtleerlauf-Arbeitszyklus ist kleiner als ein Grenzwert y2. Die Aktivierung der WIF-Leuchte erfordert dagegen nur das Erfüllen einer der beiden Bedingungen: der Leerlauf-Arbeitszyklus ist größer als ein Grenzwert X oder der Nichtleerlauf-Arbeitszyklus ist größer als ein Grenzwert y1.
  • Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Routinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Schritte, Vorgänge oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Ein oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Handlungen einen in das maschinenlesbare Speichermedium in dem Motorsteuergerät 12 einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen, wobei der Code von dem Computer ausführbar ist.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, Gegenkolben- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.
  • Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein" Element oder „ein erstes" Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer Kraftstoffanlage, die mit Wasser verunreinigt sein kann, wobei das Verfahren umfasst: Anpassen eines Betriebsparameters als Reaktion auf einen relativen Betrag hoher und niedriger Messwerte eines Sensors für Wasser im Kraftstoff, der in der Kraftstoffanlage verbaut ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Betriebsparameter einen Diagnosecode umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Diagnosecode als Reaktion auf einen Arbeitszyklus hoher und niedriger Messwerte des Sensors während transienter Bedingungen der Kraftstoffanlage verstellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die transienten Bedingungen der Kraftstoffanlage Bedingungen schwappenden Kraftstoffs umfassen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Arbeitszyklus ermittelt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Grenzwert liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der relative Betrag einen ersten relativen Betrag während der transienten Bedingungen der Kraftstoffanlage und einen zweiten relativen Betrag während statischer Bedingungen umfasst, wobei der Diagnosecode als Reaktion sowohl auf den ersten als auch den zweiten relativen Betrag verstellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite relative Betrag mehrere Messwerte während der transienten und statischen Bedingungen umfassen.
  8. System für ein Fahrzeug, welches umfasst: eine Kraftstoffanlage mit einem Kraftstoff/Wasser-Abscheider; einen Sensor mit mehreren Zinken für Wasser im Kraftstoff, der in dem Abscheider verbaut ist, wobei der Sensor eine erste Ausgabe vorsieht, wenn er sich mit Wasser im Kontakt befindet, und eine zweite Ausgabe vorsieht, wenn er sich mit Kraftstoff im Kontakt befindet; ein mit dem Fahrzeug verbundenes Diagnosesystem zum Empfangen der Sensorausgaben und zum Verstellen eines Betriebsparameters, der während der Bewegung beruhend auf einem relativen Verhältnis der ersten und zweiten Ausgaben anzeigt.
  9. System nach Anspruch 8, wobei der Abscheider ein horizontal eingebauter Abscheider ist.
  10. System nach Anspruch 8, wobei das Diagnosesystem einen Diagnosecode beruhend auf einer Ermittlung einer Wassermenge im System setzt, wobei die Wassermenge als Reaktion auf das relative Verhältnis ermittelt wird.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die Bewegung Nichtleerlauf-Fahrzeugbedingungen umfasst.
  12. System nach Anspruch 8, wobei das Diagnosesystem weiterhin den Betriebsparameter als Reaktion auf ein zweites relatives Verhältnis der ersten und zweiten Ausgaben während Leerlaufbedingungen verstellt.
  13. System nach Anspruch 12, wobei der Sensor ein binäres Spannungssignal vorsieht.
  14. System nach Anspruch 13, wobei das relative Verhältnis einen Arbeitszyklus umfasst.
  15. System nach Anspruch 14, wobei der Sensor Leitfähigkeit von Fluid in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider erfasst.
  16. Verfahren zum Ermitteln des Vorhandenseins von Wasser in Kraftstoff in einem Flüssigkeit enthaltenden Kraftstoff/Wasser-Abscheider, welches umfasst: Anpassen eines Diagnosecodes als Reaktion auf einen ersten Arbeitszyklus beruhend auf einem Spannungssignal, das von einem Sensor mit mehreren Zinken für Wasser im Kraftstoff, der in dem Kraftstoff/Wasser-Abscheider verbaut ist, während starker Bewegungsbedingungen erzeugt wird, und als Reaktion auf einen zweiten Arbeitszyklus beruhend auf dem Spannungssignal während Bedingungen schwacher Bewegung, wobei der Sensor die Leitfähigkeit der Flüssigkeit erfasst, wobei der Diagnosecode gesetzt wird, um das Vorhandensein von Wasser im Kraftstoff anzuzeigen, wenn entweder der erste oder der zweite Arbeitszyklus außerhalb jeweiliger Bereiche fällt, und wobei der Diagnosecode zurückgesetzt wird, um einen zulässigen Betrieb nur anzuzeigen, wenn der erste Arbeitszyklus in den jeweiligen Bereich fällt.
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