-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Füllstandes in einem Kraftstofftank gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verfahren zum Bestimmen wenigstens eines Parameters von Kraftstoff in einem Kraftstofftank gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6 und eine Kraftstofftankanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.
-
Stand der Technik
-
In Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor ist es erforderlich, den für die Verbrennung erforderlichen flüssigen Kraftstoff, zum Beispiel Diesel oder Benzin, in einem Kraftstofftank vorzuhalten. Der Kraftstofftank ist dabei mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes an Kraftstoff in dem Kraftstofftank versehen. Hierzu ist innerhalb des Kraftstofftanks ein Schwimmer eingebaut, der im Bereich der Oberfläche des Kraftstoffes aufschwimmt. Dieser Schwimmer ist dabei mit einem Kabel verbunden und mit Hilfe eines Potentiometers kann die Lage des Schwimmers innerhalb des Kraftstofftanks erfasst werden, weil das Kabel auf einer Kabelrolle oder einer anderen Vorrichtung aufgerollt wird. Mit Hilfe dieser Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes ist eine genaue Erfassung des Füllstands nicht möglich, die erzielbaren Genauigkeiten liegen dabei im Bereich von 1 bis 2 Litern. Ferner können von der Vorrichtung auch gänzlich falsche Füllstände angezeigt werden, sofern das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einer schiefen Ebene steht und dadurch der Schwimmer eine falsche Position anzeigt bezüglich des tatsächlichen Inhalts an Kraftstoff in dem Kraftstofftank.
-
Heute in den Kraftfahrzeugen eingesetzte moderne Verbrennungsmotoren können sowohl mit „normalem” Kraftstoff aus Erdöl, als auch mit Biokraftstoff aus nachwachsenden Rohstoffen betrieben werden. Dabei weisen Biokraftstoffe und normale Kraftstoffe aus Erdöl unterschiedliche Parameter auf, beispielsweise einen unterschiedlichen Ethanolgehalt oder einen unterschiedlichen Brennwert. Für ein optimales Motormanagement des Verbrennungsmotors ist es erforderlich, die dem Verbrennungsmotor zugeführten wesentlichen Parameter des Kraftstoffes, beispielsweise den durchschnittlichen Ethanolgehalt, zu kennen. Hierzu ist es erforderlich, dass bei einem Zutanken von Biosprit in einem Kraftstofftank, in dem vorher ausschließlich normaler Kraftstoff enthalten ist, die zugetankte Menge an Kraftstoff bekannt ist, damit hieraus der durchschnittliche Parameter bzw. der durchschnittliche Ethanolgehalt des nach dem Betanken bzw. Befüllen in dem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoffs bekannt ist. Es ist somit erforderlich, eine genaue Kenntnis der Menge des zugeführten Kraftstoffs während des Betankens oder Befüllens erfassen zu können und ferner ist es wichtig, dass jeglicher Tankvorgang, auch bei geringen Mengen, erfasst werden kann.
-
Aus der
US 6 658 929 B2 ist eine Anzeigeeinheit für Kraftstoffe in einem Kraftstofftank eines Flugzeugs bekannt. Dabei sind sowohl an einer Einlassöffnung als auch an einer Auslassöffnung des Kraftstofftanks Durchflussmesseinrichtungen angeordnet.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen eines Füllstandes in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor mit den Schritten: Erfassen des Füllstandes in dem Kraftstofftank vor einem Befüllen des Kraftstofftankes mit Kraftstoff, Erfassen des Füllstandes in dem Kraftstofftank nach einem Befüllen des Kraftstofftankes mit Kraftstoff, wobei der Füllstand in dem Kraftstofftank nach dem Befüllen mit Kraftstoff erfasst wird, indem der Durchfluss an Kraftstoff während des Befüllens gemessen wird, aus dem Durchfluss die während des Befüllens zugeführte Menge an Kraftstoff ermittelt wird und aus der zugeführten Menge an Kraftstoff der Füllstand in dem Kraftstofftank nach dem Befüllen bestimmt wird. Der Füllstand in dem Kraftstofftank wird somit dadurch erfasst, dass die zugeführte Menge oder das zugeführte Volumen an Kraftstoff während des Befüllens des Kraftstofftanks erfasst wird. Hierdurch ist eine sehr genaue Erfassung der zugeführten Menge an Kraftstoff erforderlich und damit auch eine genaue Erfassung des Füllstandes nach dem Befüllen des Kraftstoffes in den Kraftstofftank. Ferner ist es auch ermöglicht, aufgrund der Erfassung des Durchflusses ein Befüllen des Kraftstofftanks mit sehr geringen Mengen zu erfassen und dadurch auch Betankungsvorgänge mit sehr geringen Mengen erfassen zu können.
-
In einer ergänzenden Variante wird der Durchfluss mit einem volumetrischen Verfahren, einem Wirkdruckverfahren, mit einem induktiven Verfahren oder einem Ultraschall-Verfahren erfasst. Ein volumetrisches Verfahren wird beispielsweise mit einem Volumenzähler durchgeführt, ein Wirkdruckverfahren beispielsweise mittels einer Blende, einer Düse oder einem Venturirohr ausgeführt.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform wird der Durchfluss mit einer Drucksonde, beispielsweise einem Pitotrohr oder einem Prandtlstaurohr, oder mit wenigstens einer Thermosonde, zum Beispiel einem Hitzdrahtanemoneter, ausgeführt.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird der Durchfluss an einer Füllleitung und/oder einem Tankstutzen gemessen und durch die Füllleitung und/oder den Tankstutzen wird der Kraftstoff in den Kraftstofftank eingeleitet.
-
In einer weiteren Variante wird der Füllstand in dem Kraftstofftank vor dem Befüllen mit einem mechanischen, elektrischen, hydraulischen, pneumatischen Verfahren oder einem Lichtschranken-Verfahren erfasst und/oder der Füllstand wird in dem Kraftstofftank vor dem Befüllen ermittelt, indem der Verbrauch an Kraftstoff des Verbrennungsmotors erfasst wird. Der Verbrauch an Kraftstoff des Verbrennungsmotors wird beispielsweise durch eine Durchflussmesseinrichtung in einer Kraftstoffleitung zu dem Verbrennungsmotor erfasst oder dadurch, dass von einer Steuerungseinheit für den Verbrennungsmotor durch ein entsprechendes Motormanagement der Verbrauch an Kraftstoff des Verbrennungsmotors erfasst oder berechnet wird. Dabei wird der Verbrauch an Kraftstoff in dem Zeitraum ab einem dem oben beschriebenen Befüllvorgang vorhergehenden Befüllvorgang bis zum oben beschriebenen Befüllvorgang erfasst und dadurch kann der Füllstand berechnet werden, weil der Füllstand nach dem vorhergehenden Befüllvorgang bekannt ist oder erfasst worden ist.
-
In einer ergänzenden Ausgestaltung wird der Füllstand in dem Kraftstofftank vor dem Befüllen mit einem Schwimmer und einer Einrichtung zur Erfassung der Position des Schwimmers bestimmt. Die Einrichtung zur Erfassung der Position des Schwimmers ist beispielsweise ein Kabel bzw. Seilzug mit einer Kabelrolle und einem Potentiometer, wobei mit dem Potentiometer die Drehwinkellage erfasst wird bzw. in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Ferner kann die Flüssigkeitshöhe mit einem Induktivtaster erfasst werden. Bei einem elektrischen Verfahren zur Erfassung des Füllstandes wird die Veränderung des elektrischen Widerstandes oder der Kapazität zwischen zwei Sonden erfasst. Bei einem hydrostatischen Verfahren zur Erfassung des Füllstandes des Kraftstofftankes wird der von dem Kraftstoff als Flüssigkeit hervorgerufene hydrostatische Bodendruck erfasst oder gemessen.
-
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Parameters, z. B. einen Anteil an Ethanol oder den Brennwert, von Kraftstoff in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor mit den Schritten: Erfassen des wenigstens einen Parameters des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank vor einem Befüllen des Kraftstofftankes mit Kraftstoff, Befüllen des Kraftstofftankes mit Kraftstoff und Erfassen des wenigstens einen Parameters des zugeführten Kraftstoffes, Erfassen der zugeführten Menge an Kraftstoff, Erfassen des wenigstens einen Parameters des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank nach einem Befüllen des Kraftstofftankes mit Kraftstoff, indem aus der vor dem Befüllen des Kraftstofftankes mit Kraftstoff in dem Kraftstofftank enthaltene Menge an Kraftstoff und der zugeführten Menge an Kraftstoff der wenigstens eine Parameter des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank nach dem Befüllen ermittelt wird, wobei die zugeführte Menge an Kraftstoff erfasst wird, indem der Durchfluss an Kraftstoff während des Befüllens gemessen wird und aus dem Durchfluss die während des Befüllens zugeführte Menge an Kraftstoff ermittelt wird. Die während des Betankens des Kraftstofftankes zugeführte Menge an Kraftstoff wird somit mit einer Durchflussmessung erfasst, sodass einerseits auch sehr geringe Mengen an Kraftstoff genauestens erfasst werden können im Bereich mit einer Genauigkeit von 0,1 bis 0,2 Liter und außerdem auch Befüllvorgänge des Kraftstofftanks mit sehr geringen Mengen an Kraftstoff ermittelt werden können. Eine derart hohe Genauigkeit der Erfassung der zugeführten Menge an Kraftstoff während des Befüllens des Kraftstofftankes ist beispielsweise mit einem Schwimmer nicht möglich und ferner können mit einem Schwimmer auch geringe Mengen an zugetankter Menge an Kraftstoff nicht erfasst werden. Außerdem besteht die Gefahr, dass bei einem Kraftfahrzeug, welches auf einer schiefen Ebene steht, eine ausreichende Erfassung des Füllstands des Kraftstofftanks mit dem Schwimmer nicht mehr möglich ist.
-
Zweckmäßig wird der Durchfluss mit einem volumetrischen Verfahren, einem Wirkdruckverfahren, mit einem induktiven Verfahren oder einem Ultraschall-Verfahren erfasst.
-
Erfindungsgemäße Kraftstofftankanlage für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Kraftstofftank, eine Vorrichtung zur Erfassung eines Füllstandes an Kraftstoff in dem Kraftstofftank, wobei die Kraftstofftankanlage eine Durchflussmesseinrichtung zur Erfassung des Durchflusses an Kraftstoff während des Befüllens umfasst und/oder einen Volumenzähler zur Erfassung des während des Befüllens zugeführten Volumens an Kraftstoff umfasst.
-
In einer zusätzlichen Variante umfasst die Kraftstofftankanlage eine Füllleitung und/oder einen Tankstutzen zum Einleiten von Kraftstoff in den Kraftstofftank und die Durchflussmesseinrichtung und/oder der Volumenzähler ist an der Füllleitung und/oder dem Tankstutzen angeordnet.
-
In einer ergänzenden Variante umfasst die Kraftstofftankanlage einen Sensor zur Erfassung wenigstens eines Parameters des zugeführten Kraftstoffes und/oder die Kraftstofftankanlage umfasst eine Eingabeeinheit zur Angabe der Art und/oder wenigstens eines Parameters des zugeführten Kraftstoffes.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Kraftstofftankanlage eine Steuerungseinheit.
-
Vorzugsweise ist von der in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Kraftstofftankanlage ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar.
-
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Kraftstofftankanlage und/oder von dem Kraftfahrzeug ist wenigstens ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
-
1 einen schematisiertes Systembild einer Kraftstofftankanlage und
-
2 eine Ansicht eines Kraftfahrzeuges.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Eine in 1 dargestellte Kraftstofftankanlage 1 wird in einem Kraftfahrzeug 4 (2) eingesetzt, um einem Verbrennungsmotor 3 in dem Kraftfahrzeug 4 Kraftstoff während der Fahrt des Kraftfahrzeuges 4 zuführen zu können. Der Verbrennungsmotor 3 ist dabei als ein Hubkolben-Verbrennungsmotor 3 vorzugsweise ausgeführt und das Kraftfahrzeug 4 kann dabei auch als ein Hybrid-Kraftfahrzeug 4 ausgebildet sein, das heißt, das Kraftfahrzeug 4 weist sowohl einen nicht dargestellten Elektromotor als auch den Verbrennungsmotor 3 auf. Durch eine nicht in 2 dargestellte Kraftstoffleitung 8 wird der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 zu dem Verbrennungsmotor 3 geleitet.
-
Die Kraftstofftankanlage 1 umfasst einen Kraftstofftank 2, in welchem der Kraftstoff als Flüssigkeit aufgenommen ist. Dabei handelt es sich bei dem Kraftstoff beispielsweise um Benzin oder Diesel. Durch einen Tankstutzen 6 am äußeren Bereich des Kraftfahrzeuges und eine Füllleitung 5 kann Kraftstoff in den Kraftstofftank 2 eingefüllt werden. Dabei ist die Füllleitung 5 bzw. der Tankstutzen 6 mit einer Durchflussmesseinrichtung 16 oder einem Volumenzähler 17 versehen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Venturirohr 18 oder einen Ovalradzähler 19. Ferner ist in dem Tankstutzen 6 oder in der Füllleitung 5 ein Sensor 21 zur Erfassung wenigstens eines Parameters des Kraftstoffes angeordnet. Als Parameter kommt beispielsweise der Ethanolgehalt des Kraftstoffes oder der Brennwert des Kraftstoffes in Betracht. Ferner kann mittels einer Eingabeeinheit 22 von einem Benutzer des Kraftfahrzeuges 4 die Art des in den Kraftstofftank 2 eingeführten Kraftstoffes oder wenigstens ein Parameter des Kraftstoffes eingegeben werden. Von der Eingabeeinheit 22 kann somit angegeben werden, ob es sich um Biosprit aus nachwachsenden Rohstoffen, oder um normalen Kraftstoff, der aus Rohöl gewonnen ist, handelt. Biokraftstoff und normaler Kraftstoff weisen dabei unterschiedliche Parameter, beispielsweise einen unterschiedlichen Ethanolgehalt auf. Von einer Kraftstoffpumpe 7 wird Kraftstoff durch die Kraftstoffleitung 8 zu dem Verbrennungsmotor 3 geleitet. In der Kraftstoffleitung 8 ist ferner ein Kraftstofffilter 9 und vorzugsweise auch eine Durchflussmesseinrichtung 16 oder ein Volumenzähler 17 vorhanden. Die Durchflussmesseinrichtung 16 oder der Volumenzähler 17 sind dabei in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel an der Kraftstoffleitung 8 nicht dargestellt.
-
Die Kraftstofftankanlage 1 ist ferner mit einer Vorrichtung 10 zur Erfassung des Füllstandes an Kraftstoff in dem Kraftstofftank 2 versehen. Hierzu weist die Vorrichtung 10 einen Schwimmer 11 auf, welcher im Bereich der Oberfläche des Kraftstoffes auf dem Kraftstoff in dem Kraftstofftank 2 schwimmt und eine Einrichtung 12 zur Erfassung der Position des Schwimmers 11. Hierzu ist der Schwimmer 11 mit einem Kabel 13 oder einem Seilzug verbunden und das Kabel 13 ist auf einer Kabelrolle 14 aufgerollt. Die Drehposition der Kabelrolle 14 wird dabei von einem Potentiometer 15 erfasst und dadurch kann die vertikale Ausrichtung des Schwimmers 11 innerhalb des Kraftstofftankes 2 elektrisch erfasst werden und somit auch der Füllstand des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank 2.
-
Der Flüssigkeitsstand oder Füllstand des Kraftstoffes wird von der Vorrichtung 10 erfasst. Damit steht einer Steuerungseinheit 20 der vor dem Befüllen des Kraftstofftanks 2 vorhandene Füllstand zur Verfügung. Während eines Betankungsvorgangs des Kraftfahrzeuges 4 wird durch den Tankstutzen 6 und die Füllleitung 5 flüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 2 eingefüllt. Dabei wird während des Befüllens von der Durchflussmesseinrichtung 16 der Durchfluss an Kraftstoff, das heißt das Verhältnis aus der Menge oder dem Volumen des Kraftstoffes zu der Zeit ermittelt und hieraus die zugeführte Menge an Kraftstoff während des Befüllens erfasst. Von der Durchflussmesseinrichtung 16 kann somit die während des Befüllens zugeführte Menge an Kraftstoff sehr genau in einer Genauigkeit im Bereich von ungefähr 0,1 Liter erfasst werden und es kann auch erkannt werden, dass sehr geringe Mengen an Kraftstoff dem Kraftstofftank 2 zugeführt worden sind. Aus dieser zugeführten Menge an Kraftstoff während eines Betankungsvorgangs kann die Steuerungseinheit 20 den Füllstand in dem Kraftstofftank 2 berechnen und diesen mit dem von der Vorrichtung 10 gemessenen Füllstand vergleichen. Von dem Sensor 21 wird ein Parameter, beispielsweise der Ethanolgehalt des zugeführten Kraftstoffs erfasst oder mittels der Eingabeeinheit 22 angegeben. Der Steuerungseinheit 20 ist der Ethanolgehalt der vor dem Betankungsvorgang in dem Kraftstofftank 2 vorhandene durchschnittliche Ethanolgehalt bekannt. Dieser wird entweder aus vorhergehenden Befüllvorgängen und Messungen mit dem Sensor 21 bestimmt oder mittels eines Sensors 21 für Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 2 erfasst (nicht dargestellt) oder von der Steuerungseinheit 20 als Steuerungseinheit 20 für den Verbrennungsmotor 3 aufgrund von erfassten Daten des Verbrennungsmotors 3 berechnet oder bestimmt. Dadurch ist es der Steuerungseinheit 20 möglich, den durchschnittlichen Ethanolgehalt des Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 2 nach dem Befüllen genau zu erfassen oder zu berechnen, weil die zugeführte Menge an Kraftstoff genauestens von der Durchflussmesseinrichtung 16 erfasst worden ist. Ferner wird jeder Befüllvorgang des Kraftstofftanks 2 mit Hilfe der Durchflussmesseinrichtung 16 erfasst und dadurch können auch Betankungsvorgänge mit sehr kleinen Mengen an Kraftstoff in die Berechnungen des durchschnittlichen Ethanolgehalts des Kraftstoffes mit einfließen, weil derartige Betankungsvorgänge mit sehr kleinen Mengen an Kraftstoff überhaupt erfasst werden können, aufgrund des Vorhandenseins der Durchflussmesseinrichtung 16 an der Füllleitung 5 bzw. dem Tankstutzen 6.
-
Die vor einem Befüllen des Kraftstofftankes 2 mit Kraftstoff vorhandene Menge an Kraftstoff kann dabei auch zusätzlich neben der Vorrichtung 10 auch dadurch bestimmt werden, dass mittels einer Durchflussmesseinrichtung 16 oder einem Volumenzähler 17 in der Kraftstoffleitung 8 der dem Verbrennungsmotor 3 zugeführte Kraftstoff bzw. dessen Mengen erfasst oder gemessen wird. Die Steuerungseinheit 20 kann somit den Füllstand einerseits von der Vorrichtung 10 übermittelt bekommen oder ergänzend und zum Vergleich dazu wird von der Durchflussmesseinrichtung 16 oder dem Volumenzähler 17 die zwischen zwei Tankvorgängen oder Befüllvorgängen verbrauchte Menge an Kraftstoff erfasst und hieraus der Füllstand vor einem Füllvorgang berechnet.
-
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen des Füllstands und der erfindungsgemäßen Kraftstofftankanlage 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die während des Befüllens des Kraftstofftanks 2 zugeführte Menge oder das Volumen an Kraftstoff wird von einer Durchflussmesseinrichtung 16 oder einem Volumenzähler 17 erfasst. Hierdurch kann einerseits die zugeführte Menge an Kraftstoff wesentlich genauer erfasst werden als bei einer Erfassung der zugeführten Menge an Kraftstoff mittels einer Differenzmessung des Füllstandes, die von der Vorrichtung 10 erfasst wird und es können auch sehr geringe Zuführmengen an Kraftstoff beim Befüllen erkannt werden. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, wenigstens einen Parameter des Kraftstoffes, zum Beispiel den Ethanolgehalt, sehr genau zu erfassen, weil die Menge oder das Volumen des zugeführten Kraftstoffes sehr genau bekannt ist und damit von der Steuerungseinheit 20 der durchschnittliche Ethanolgehalt des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank 2 nach dem Befüllen sehr genau berechnet werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
