-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Tankeinrichtung, die einen Tank zur Aufnahme eines Betriebsmittels sowie eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Füllstandssensor aufweist, mit welchem eine Füllstandsanalyse des Betriebsmittels durchgeführt wird, während welcher von dem Füllstandssensor gelieferte Sensormesswerte zur Erkennung einer Fehlfunktion der Sensoranordnung überprüft werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Tankeinrichtung.
-
Die Tankeinrichtung kann beispielsweise einer Brennkraftmaschine zugeordnet sein, welche dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs dient. Die Tankeinrichtung weist den Tank auf, welcher der Aufnahme des Betriebsmittels dient, das zum Betreiben der Brennkraftmaschine notwendig ist. Beispielsweise ist das Betriebsmittel also ein Kraftstoff. Zur Erfüllung von strengen Abgasnormen kann der Brennkraftmaschine eine Abgasreinigungseinrichtung, beispielsweise ein Katalysator zur Reduktion von NOx, zugeordnet sein. Eine derartige Abgasreinigungseinrichtung benötigt häufig ein Reduktionsmittel, beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung. In diesem Fall kann das Betriebsmittel in Form des Reduktionsmittels vorliegen.
-
Die Tankeinrichtung weist zudem den Füllstandssensor auf, mittels welchem die Füllstandsanalyse des Betriebsmittels durchgeführt werden kann. Die Füllstandsanalyse liefert beispielsweise Hinweise auf eine Zusammensetzung des Betriebsmittels und/oder einen Zustand des Betriebsmittels, beispielsweise einen Aggregatzustand. Anhand des Ergebnisses der Füllstandsanalyse kann eine Steuereinrichtung der Tankeinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine entsprechende Maßnahmen vornehmen, beispielsweise wenigstens einen Betriebsparameter der Tankeinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine entsprechend des Ergebnisses wählen. Insbesondere um ein Reagieren auf falsche Ergebnisse der Füllstandsanalyse zu vermeiden, sollen die von dem Füllstandssensor gelieferten Sensormesswerte zur Erkennung einer Fehlfunktion der Sensoranordnung herangezogen werden.
-
Die Erkennung auf die Fehlfunktion kann anhand der gleichen Sensormesswerte vorgenommen werden, wie die Füllstandsanalyse selbst. Mithin erfolgt sie gleichzeitig mit der Füllstandsanalyse. Alternativ kann jedoch selbstverständlich auch eine getrennte Durchführung von Füllstandsanalyse einerseits und Erkennung auf die Fehlfunktion anderseits vorgesehen sein. In diesem Fall werden die zur Erkennung der Fehlfunktion herangezogenen Sensormesswerte nicht zur Beurteilung des Füllstands des Betriebsmittels herangezogen.
-
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2007 030 992 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Erfassung des Tankfüllstands eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und umfasst die Schritte: Ermitteln des Tankfüllstandsgebersignals eines Tankfüllstandsgebers, Bestimmen eines errechneten Tankfüllstands abhängig von einer vom Verbrennungsmotor verbrauchten Kraftstoffmenge und Bereitstellen eines korrigierten Tankfüllstandssignals abhängig von dem Tankfüllstandsgebersignal und dem errechneten Tankfüllstand.
-
Aus der Druckschrift
DE 199 26 648 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Messvorrichtung in Behältern von Fahrzeugen bekannt. Diese Druckschrift bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Messvorrichtung in wechselnden Beschleunigungen unterworfenen, eine Flüssigkeit enthaltenden Behältern von Kraftfahrzeugen, wobei Fehlfunktionen eines Füllstandssensors erkannt werden.
-
Aus der Druckschrift
US 2011/0301884 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung einer Tankeinrichtung bekannt. Diese beinhaltet eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Füllstands der Tankeinrichtung. Die Messvorrichtung ist dazu ausgebildet das Vorhandensein einer zweiten Substanz in der Tankeinrichtung zu erkennen. Dabei ist ein Prozessor dazu ausgebildet bei einem Vorhandensein der zweiten Substanz in der Tankeinrichtung ein Signal zu erzeugen.
-
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Tankeinrichtung vorzuschlagen, welches ein zuverlässiges Erkennen von Fehlfunktionen der Sensoranordnung ermöglicht, sodass insbesondere entsprechend auf eine derartige Fehlfunktion reagiert werden kann.
-
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass zum Überprüfen zumindest ein erster und ein zweiter Sensormesswert, die für zeitlich voneinander beabstandete Zeitpunkte mittels des Füllstands- und/oder Qualitätssensors ermittelt werden, miteinander verglichen werden wobei bei einem Abweichen der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Sensormesswert von einer Solldifferenzgröße auf die Fehlfunktion der Sensoranordnung erkannt wird, wobei mittels eines Temperatursensors die Temperatur des Betriebsmittels zu den Zeitpunkten in Form eines ersten Temperaturmesswerts und eines zweiten Temperaturmesswerts bestimmt und aus der Differenz zwischen den beiden Temperaturmesswerten die Solldifferenzgröße in Anhängigkeit von dem zeitlichen Abstand der Zeitpunkte bestimmt wird. Es werden also zunächst die wenigstens zwei Sensormesswerte, nämlich der erste und der zweite Sensormesswert, zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen, insbesondere gemessen. Nachfolgend werden sie beispielsweise bis zu dem Vergleichen in einem Speicher abgelegt. Jedem der Sensormesswerte ist ein Zeitpunkt zugeordnet, zu welchem er aufgenommen wurde.
-
Die Zeitpunkte, an welchen der erste und der zweite Sensormesswert sowie eventuelle weitere Sensormesswerte aufgenommen werden, sind zeitlich voneinander beabstandet, stellen also zwei voneinander verschiedene Zeitpunkte dar. Beispielsweise ist die zeitliche Differenz zwischen den Zeitpunkten fest vorgegeben. Nach dem Aufnehmen der wenigstens zwei Sensormesswerte werden diese miteinander verglichen. Insbesondere wird dabei eine Differenzgröße berechnet, welche beispielsweise die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Sensormesswert darstellt. Bevorzugt ist die Differenzgröße vorzeichenbereinigt, stellt also einen Absolutwert der Differenz zwischen den beiden Sensormesswerten dar. Die Differenzgröße kann alternativ auch auf Grundlage von mehr als zwei Sensormesswerten ermittelt werden, die jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt wurden. Insbesondere liegt die Differenzgröße als Integral der vorzeichenbereinigten Differenzen zwischen mehreren Sensormesswerten vor. Als Beispiel werden also die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Sensormesswert sowie die Differenz zwischen dem zweiten und einem dritten Sensormesswert integriert beziehungsweise aufsummiert.
-
Wird nun der Schwellwert durch die Differenzgröße überschritten, so wird auf eine unphysikalisch schnelle Änderung der Sensormesswerte zueinander erkannt. Entsprechend muss eine Fehlfunktion der Sensoranordnung, insbesondere des Füllstandssensors vorliegen, sodass beim Erfüllen der genannten Bedingung auf die Fehlfunktion der Sensoranordnung erkannt wird. Der Schwellwert ist beispielsweise vorbestimmt und konstant. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Sensormesswerte an Zeitpunkten ermittelt werden, welche stets den gleichen zeitlichen Abstand voneinander haben. Ist dies nicht der Fall, sind die Zeitpunkte beziehungsweise ihr zeitlicher Abstand also zueinander variabel, so wird der Schwellwert vorzugsweise in Abhängigkeit von diesem zeitlichen Abstand bestimmt. Beispielsweise wird der Schwellwert unter Bedingungen ermittelt, die zu einem maximalen Wert des Schwellwerts führen. So wird sichergestellt, dass die Erkennung der Fehlfunktion zuverlässig und ohne Falscherkennung vorgenommen werden kann.
-
Anders ausgedrückt soll bei dem Vergleichen der beiden Sensormesswerte miteinander und dem Feststellen der Überschreitung des Schwellwerts durch die Differenzgröße auf eine unphysikalisch schnelle. Änderung und mithin einen unphysikalisch hohen Gradienten der von dem Füllstandssensor gelieferten Sensormesswerte über der Zeit festgestellt werden. Entsprechend kann alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise als Differenzgröße ein Istgradient aus den Sensormesswerten, insbesondere also dem ersten und dem zweiten Sensormesswert, sowie aus dem zeitlichen Abstand zwischen den Zeitpunkten ermittelt werden, an welchen die Sensormesswerte ermittelt wurden. Der Istgradient ergibt sich zum Beispiel aus der, vorzugsweise vorzeichenbereinigten, Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Sensormesswert dividiert durch den zeitlichen Abstand zwischen den Zeitpunkten, mithin also durch eine Division der Differenzgröße durch diesen zeitlichen Abstand. Der Istgradient wird insoweit beispielsweise als Differenzenquotient ermittelt, wobei insbesondere auch eine Ermittelung als Vorwärtsdifferenzenquotient, als Rückwärtsdifferenzenquotient, als zentraler Differenzenquotient oder als Differenzenquotient höherer Ordnung, vorgesehen sein kann.
-
Dieser Istgradient kann anschließend mit dem Schwellwert verglichen werden, welcher in diesem Fall insoweit keine Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand zwischen den Zeitpunkten aufweist, insbesondere konstant und/oder vorbestimmt ist. Jedoch kann alternativ auch eine Abhängigkeit des Schwellwerts von wenigstens einer Zustandsgröße vorgesehen sein, beispielsweise von einem Druck, insbesondere Umgebungsdruck oder Tankinnendruck, von einer Temperatur, insbesondere Umgebungstemperatur oder Betriebsmitteltemperatur, und/oder von einem Aggregatzustand des Betriebsmittels.
-
Zusätzlich oder alternativ kann auch die Solidifferenzgröße festgelegt werden und bei dem Abweichen der Differenzgröße von dieser Solldifferenzgröße auf die Fehlfunktion der Sensoranordnung erkannt werden. Die Solldifferenzgröße stellt einen Erwartungswert für die Differenzgröße dar, wobei die Solldifferenzgröße beispielsweise von wenigstens einem Betriebsparameter, einer Zustandsgröße und/oder wenigstens einer Umgebungsbedingung der Tankeinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine abhängt. Die Solldifferenzgröße wird insoweit vorzugsweise aus dem wenigstens einen Betriebsparameter, der wenigstens einen Zustandsgröße und/oder der wenigstens einen Umgebungsbedingung ermittelt, insbesondere mithilfe einer mathematischen Beziehung, einer Tabelle und/oder einem Kennfeld. Der Betriebsparameter, die Zustandsgröße beziehungsweise die Umgebungsbedingung stellt dabei eine Eingangsgröße und die Solldifferenzgröße eine Ausgangsgröße dar.
-
Beispielsweise wird als Zustandsgröße die Temperatur des Betriebsmittels in dem Tank herangezogen. In diesem Fall beschreibt die Solldifferenzgröße eine erwartete Änderung der Differenz zwischen den Sensormesswerten in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Zeitpunkten. Die Betriebsgröße, Zustandsgröße beziehungsweise Umgebungsbedingung wird entsprechend ebenso an den zeitlich voneinander beabstandeten Zeitpunkten festgehalten und nachfolgend zur Bestimmung der Solldifferenzgröße verwendet.
-
Ist wenigstens eine der vorstehend genannten Bedingungen erfüllt, ist also der Schwellwert durch die Differenzgröße überschritten und/oder weicht die Differenzgröße von der Solldifferenzgröße ab, so wird auf die Fehlfunktion der Sensorenanordnung erkannt. In diesem Fall wird beispielsweise ein Fehlersignal ausgesandt, welches von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine empfangen werden kann. Entsprechend kann das Steuergerät auf die Fehlfunktion der Sensoranordnung mit einer geeigneten Maßnahme reagieren. Ist dagegen keine der genannten Bedingungen erfüllt, so wird das Fehlersignal selbstverständlich nicht ausgesandt. In diesem Fall geht das Steuergerät der Brennkraftmaschine von einem ordnungsgemäßen Betrieb der Tankeinrichtung aus. Anstelle des Steuergeräts der Brennkraftmaschine kann selbstverständlich auch ein Steuergerät der Tankeinrichtung, soweit ein solches vorhanden ist, die entsprechende Auswertung vornehmen.
-
Bevorzugt wird das Überprüfen nur unter sicheren Bedingungen vorgenommen, insbesondere wenn also wenigstens eine Zustandsgröße innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegt. Der Füllstandssensor ist beispielsweise zum Aussenden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in beziehungsweise aus dem Betriebsmittel ausgebildet.
-
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, eine elektrische Diagnose des Füllstandssensors vorzunehmen, beispielsweise eine Diagnose, welche einen Kurzschluss nach Masse, einen Kurzschluss nach Plus und/oder eine offene Leitung erkennt. Zu diesem Zweck ist eine geeignete Beschaltung des Füllstandssensors vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ können die mittels des Füllstandssensors aufgenommenen Sensormesswerte daraufhin überwacht werden, ob sie in einem bestimmten Wertebereich liegen, welcher während eines Betriebs der Tankeinrichtung zu erwarten ist. Ist dies nicht der Fall, so wird wiederum auf die Fehlfunktion der Sensorenanordnung erkannt.
-
Die Erfindung sieht vor, dass mittels eines Temperatursensors die Temperatur des Betriebsmittels zu den Zeitpunkten in Form eines ersten Temperaturmesswerts und eines zweiten Temperaturmesswerts bestimmt und aus der Differenz zwischen den beiden Temperaturmesswerten die Solldifferenzgröße bestimmt wird. Wie bereits vorstehend erläutert, kann als Zustandsgröße, auf welcher die Solldifferenzgröße basiert, die Temperatur des Betriebsmittels herangezogen werden. Zu diesem Zweck wird die Temperatur vorzugsweise zeitgleich mit dem jeweils zugeordneten Sensormesswert an dem entsprechenden Zeitpunkt bestimmt und abgespeichert. Der erste Temperaturmesswert ist dabei dem ersten Sensormesswert und der zweite Temperaturmesswert dem zweiten Sensormesswert zugeordnet. Zusätzlich oder alternativ können die mittels des Temperatursensors ermittelten Temperaturmesswerte auch zur Korrektur des jeweils zeitgleich ermittelten Sensormesswerts herangezogen werden.
-
Nachfolgend wird die Differenz der beiden Temperaturmesswerte ermittelt. Diese Differenz dient anschließend dem Bestimmen der erwarteten Veränderung der Sensormesswerte zueinander, also der Solldifferenzgröße. Das Bestimmen der Solldifferenzgröße aus der Differenz der beiden Temperaturmesswerte ist beispielsweise mithilfe einer mathematischen Beziehung, einer Tabelle und/oder einem Kennfeld vorgesehen. Die Differenz bildet dabei eine Eingangsgröße, während die Solldifferenzgröße eine Ausgangsgröße darstellt.
-
Die Erfindung sieht vor, dass die Solldifferenzgröße in Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand der Zeitpunkte bestimmt wird. Hierauf wurde bereits vorstehend eingegangen. Weil mithilfe des beschriebenen Verfahrens auf eine unphysikalisch schnelle Änderung der Sensormesswerte zueinander überwacht werden soll, ist es entweder notwendig, auf die beschriebene Art und Weise den Istgradient zu bestimmen oder alternativ, wie hier verlangt, die Solldifferenzgröße in Abhängigkeit zu dem zeitlichen Abstand der Zeitpunkte zu setzen. Das Ergebnis ist in jedem Fall dasselbe, die Vorgehensweisen unterscheiden sich lediglich in der Umsetzung, insbesondere der softwaretechnischen Umsetzung in einem Steuergerät der Tankeinrichtung oder der Brennkraftmaschine.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor der Sensoranordnung zugeordnet und mit dem Füllstandssensor integriert angeordnet wird. Der Temperatursensor, mittels welchem die vorstehend beschriebenen Temperaturmesswerte aufgenommen werden, ist also ebenfalls Bestandteil der Sensoranordnung. Vorzugsweise ist er zumindest in demselben Gehäuse angeordnet wie der Füllstandssensor. Alternativ kann der Füllstandssensor unmittelbar dazu ausgebildet sein, • neben dem Sensormesswert auch den Temperaturmesswert zu erfassen.
-
Schließlich kann vorgesehen sein, dass bei einem Abweichen der Temperaturmesswerte des Temperatursensors und eines weiteren Temperatursensors voneinander auf die Fehlfunktion der Sensoranordnung erkannt wird. Es findet also zusätzlich eine Plausibilisierung der Temperaturmesswerte statt. Zu diesem Zweck ist der weitere Temperatursensor vorgesehen, welcher vorzugsweise von dem Temperatursensor beabstandet angeordnet ist. Weicht der Temperaturmesswert des Temperatursensors zu weit von dem Temperaturmesswert des weiteren Temperatursensors ab, wird insbesondere ein Grenzwert durch den Absolutwert der Differenz zwischen den Temperaturmesswerten überschritten, so wird ebenfalls auf die Fehlfunktion der Sensoranordnung erkannt.
-
Entgegen den vorstehenden Ausführungen kann es selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass der Temperatursensor separat von der Sensoranordnung angeordnet wird. Dies kann zusätzlich oder alternativ auch für den weiteren Temperatursensor der Fall sein. Bei ersterer Ausführungsform ist also der Temperatursensor nicht integriert mit dem Füllstandssensor angeordnet. Gleichwohl kann er der Sensoranordnung zugeordnet sein.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Tankeinrichtung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, die einen Tank zur Aufnahme eines Betriebsmittels sowie eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Füllstandssensor aufweist, mit welchem eine Füllstandsanalyse des Betriebsmittels durchführbar ist, während welcher von dem Füllstandssensor gelieferte Sensormesswerte zur Erkennung einer Fehlfunktion der Sensoranordnung überprüft werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Tankeinrichtung dazu ausgebildet ist, zum Überprüfen zumindest einen ersten und einen zweiten Sensormesswert, die für zeitlich voneinander beabstandete Zeitpunkte mittels des Füllstandssensors ermittelt werden, miteinander zu vergleichen wobei bei einem Abweichen der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Sensormesswert von einer Solldifferenzgröße auf die Fehlfunktion der Sensoranordnung erkannt wird, wobei mittels eines Temperatursensors die Temperatur des Betriebsmittels zu den Zeitpunkten in Form eines ersten Temperaturmesswerts und eines zweiten Temperaturmesswerts bestimmt und aus der Differenz zwischen den beiden Temperaturmesswerten die Solldifferenzgröße in Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand der Zeitpunkte bestimmt wird. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Tankeinrichtung beziehungsweise des entsprechenden Verfahrens wurde bereits eingegangen. Die Tankeinrichtung sowie das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.