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Die vorliegende Anmeldung betrifft das genaue Schätzen einer Kraftstoffzusammensetzung in einem Flüssiggas verwendenden Fahrzeug und entsprechendes Einstellen von Motorbetriebsvorgängen.
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Es sind alternative Kraftstoffe entwickelt worden, um die steigenden Preise herkömmlicher Kraftstoffe zu mildern und Abgasemissionen zu reduzieren. Beispielsweise sind einige gasförmige Kraftstoffe als attraktive alternative Kraftstoffe erkannt worden. Für Kraftfahrzeuganwendungen kann Erdgas oder Autogas verdichtet und als eine Flüssigkeit (Flüssiggas oder LPG) in Zylindern bei Sättigungsdruck gespeichert werden. LPG besteht in erster Linie aus Butan und Propan, obgleich das genaue Verhältnis variieren kann. Somit beeinflusst die Zusammensetzung von LPG die Kraftstoffeigenschaften von LPG, wie zum Beispiel die Kraftstoffdichte, den Sättigungsdruck, die Oktanzahl usw. Da die Kraftstoffeigenschaften wiederum Motorbetriebsvorgänge beeinflussen (zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt usw.), ist bei Verwendung von LPG als Autokraftstoff eine genaue Kraftstoffzusammensetzungsschätzung erforderlich.
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Ein beispielhafter Lösungsansatz zum Schätzen der Zusammensetzung eines LPG-Kraftstoffs wird von Lee in 2003/0216883 gezeigt. Die LPG-Kraftstoffzusammensetzung wird anhand eines Kraftstofftankdrucks und einer im Kraftstofftank geschätzten Temperatur berechnet. Insbesondere werden der (die) geschätzte Kraftstofftankdruck und -temperatur dazu verwendet, Sättigungsdampfdruckdaten abzuleiten, die wiederum zum Schätzen der Kraftstoffzusammensetzung verwendet werden.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch potenzielle Probleme bei solch einem Lösungsansatz identifiziert. Als Beispiel können Kraftstofftankauffüllungsereignisse eine Kraftstoffzusammensetzungsschätzung beeinflussen. Die durch die Auffüllung induzierte Änderung der Zusammensetzung kann auch die Dauer von Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung, die bei einem anschließenden Motorstart erforderlich ist, beeinflussen. Als anderes Beispiel kann die Restluftmenge im Kraftstofftank die Zusammensetzungsschätzung beeinflussen. Wenn die Luftmenge im Kraftstofftank zum Beispiel hoch ist (zum Beispiel aufgrund dessen, dass der Kraftstofftank während eines Wartungsereignisses nicht ausreichend gespült wurde), kann der Partialdruck der Tankluft den Sättigungsdruck des LPG-Kraftstoffes übersteigen. Der erhöhte Kraftstofftankdruck kann zu einer ungenauen LPG-Zusammensetzungsschätzung führen. Somit können Fehler bei der Schätzung der LPG-Zusammensetzung zu einer ungenauen Kraftstoffeinspritzung sowie ungenauen Anfüllung führen, was eine beeinträchtigte Motorleistung und sogar Abwürgen des Motors verursachen kann.
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Somit kann in einem Beispiel einigen der obigen Probleme durch ein Verfahren für einen mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Motor begegnet werden, das Ableiten eines Auffüllungsereignisses auf Grundlage einer Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks und als Reaktion auf das Auffüllungsereignis gezieltes Aktualisieren einer geschätzten Kraftstoffzusammensetzung und Anfüllung einer Kraftstoff-Verteilerleitung während eines anschließenden Motorneustarts umfasst. Eine Anfüllungsdauer kann auf der aktualisierten Zusammensetzung basieren. Auf diese Weise kann die Genauigkeit und Zuverlässigkeit einer Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung verbessert werden.
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In einem Beispiel kann ein Auffüllungsereignis für einen gasförmigen Kraftstoff, wie zum Beispiel LPG-Kraftstoff, speichernden Kraftstofftank auf Grundlage dessen, dass eine Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks höher ist als eine Schwellrate, bestätigt werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Kraftstofftankauffüllungsereignis auf Grundlage einer Erhöhung des Kraftstoffstands abgeleitet werden. Da Kraftstofftankauffüllung die Zusammensetzung des im Tank vorhandenen Kraftstoffs beeinflusst, kann die Kraftstoffzusammensetzung nach dem Auffüllungsereignis aktualisiert werden. Durch Aktualisierung der Kraftstoffzusammensetzung, während der Motor abgeschaltet ist, kann eine konservative und neueste Kraftstoffzusammensetzungsschätzung zur Verfügung stehen, wenn der Motor anschließend neu gestartet wird. Die Kraftstoffzusammensetzung kann auf Grundlage von Kraftstofftankdruck-, Kraftstofftemperatur- und Restluftgehaltdaten aktualisiert werden. Insbesondere wird die Kraftstoffzusammensetzung nur dann aktualisiert, wenn Kraftstofftankbedingungen innerhalb definierter Fenster liegen, in denen die Kraftstofftankdaten zuverlässig sind. Die aktualisierte Zusammensetzung kann dann während eines anschließenden Motorneustarts zur Bestimmung einer Anfüllungsdauer verwendet werden. Insbesondere können vor Anlassen und Starten des Motors die Kraftstoffleitung und -Verteilerleitung durch Betrieb der Kraftstoffpumpe für die bestimmte Dauer zum Anfüllen des Kraftstoffsystems dampfgespült werden. Somit wird dadurch die Motorstartbarkeit verbessert. Darüber hinaus kann/können der/die Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und -mengen bei Motorstart auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzung eingestellt werden. Wenn die Kraftstoffzusammensetzung aufgrund dessen, dass die Kraftstofftankbedingungen eine Aktualisierung nicht gestatten, nicht aktualisiert werden kann, kann eine neueste, nicht aktualisierte Zusammensetzungsschätzung beibehalten und zur Einstellung der Anfüllungsdauer zusammen mit einem Korrekturfaktor verwendet werden.
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Es versteht sich, dass der hier genannte gasförmige Kraftstoff ein Kraftstoff ist, der unter atmosphärischen Bedingungen gasförmig ist, aber bei einem hohen Druck (insbesondere über Sättigungsdruck) im Kraftstoffsystem in flüssiger Form vorliegen kann.
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Auf diese Weise kann eine Zusammensetzungsaktualisierung nur bei Feststellung, dass die Tankdaten nicht fehlerhaft sind oder einer Beeinträchtigung unterliegen, ermöglicht werden. Folglich kann eine Kraftstoffzusammensetzung nach einem längeren Motorabschaltungszustand mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit geschätzt werden. Durch Verwendung der genaueren Kraftstoffzusammensetzungsschätzung zur Einstellung von Anfüllungsvorgängen vor einem Motorstart und Kraftstoffeinspritzventilbetätigungen nach dem Motorstart kann die Motorleistung verbessert werden. Darüber hinaus kann ein Abwürgen des Motors aufgrund von nicht ausreichender Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung reduziert werden.
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Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, alleine betrachtet oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, leicht hervor.
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Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems, das zum Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff konfiguriert ist.
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2A–B zeigen ein beispielhaftes detailliertes Flussdiagramm zur Aktualisierung einer Kraftstoffzusammensetzungsschätzung als Reaktion auf eine Kraftstofftankauffüllung und entsprechenden Einstellung der Motorbetriebsvorgänge.
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3A zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Bestätigung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses auf Grundlage einer Änderung des Kraftstofffüllstands.
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3B zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Bestätigung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses auf Grundlage einer Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks.
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4–5 zeigen beispielhafte Flussdiagramme zur Aktualisierung einer Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage von Kraftstofftankbedingungen.
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6 zeigt beispielhafte Einstellungen eines Anfüllungsvorgangs auf Grundlage einer Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung.
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Es werden Verfahren und Systeme zum Betrieb eines gasförmigen Kraftstoff verwendenden Einstoff- oder Mehrstoffmotorsystems, wie zum Beispiel des Systems von 1, bereitgestellt. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Zusammensetzungsschätzung des gasförmigen Kraftstoffes nach einer Tankauffüllung und/oder unter Bedingungen, unter denen eine zuverlässige Kraftstoffzusammensetzungsschätzung nicht durchgeführt werden kann, zu aktualisieren. Die Steuerung kann dann einen oder mehrere Motorbetriebsvorgänge, wie zum Beispiel Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung und Kraftstoffeinspritzungseinstellungen, auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzungsschätzung einstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, eine Routine, wie zum Beispiel die Routine der 2A–B, durchzuführen, um ein Kraftstofftankauffüllungsereignis zu bestätigen und dann die Kraftstoffzusammensetzung zu aktualisieren, wenn gewählte Kraftstofftankabtastbedingungen erfüllt werden. Als Alternative dazu kann die Kraftstoffzusammensetzung vor einem Motorneustart aktualisiert werden, wenn geeignete Abtastbedingungen erfüllt werden. Ein Kraftstofftankauffüllungsereignis kann auf Grundlage einer Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks und/oder einer Änderung des Kraftstoffstands bestätigt werden (3A–B). Die Abtastbedingungen können bestätigt werden, um zu gewährleisten, dass sich ein Kraftstofftankluftgehalt nicht auf eine Kraftstoffzusammensetzungsschätzung auswirkt (4). Wenn die Abtastbedingungen erfüllt werden, kann die Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage eines Kraftstofftankdrucks und/oder eines Kraftstofftankluftgehalts und/oder einer Kraftstofftanktemperatur und/oder einer Umgebungstemperatur aktualisiert werden (5). Wenn die Abtastbedingungen jedoch nicht erfüllt werden, dann kann eine nicht aktualisierte Kraftstoffzusammensetzungsschätzung verwendet werden (zum Beispiel mit einem Korrekturfaktor). Die Kraftstoffzusammensetzung kann während eines Motorabschaltungszustands nach dem Auftanken aktualisiert werden, so dass die Motorbetriebsvorgänge während des anschließenden Motorneustarts auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzung eingestellt werden können. Beispielhafte Anfüllungsvorgänge werden in 6 gezeigt. Auf diese Weise können durch genaue Schätzung der Zusammensetzung des gasförmigen Kraftstoffs und Einstellung von Motorbetriebsvorgängen auf Grundlage einer zuverlässigen Schätzung die Motorleistung und die Kraftstoffökonomie verbessert werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 enthält ein Motorsystem 8, ein Steuersystem 14 und ein Kraftstoffsystem 18. Das Motorsystem 8 kann einen Motor 10 mit mehreren Zylindern 30 enthalten. Der Motor 10 enthält einen Motoreinlass 23 und einen Motorauslass 25. Der Motoreinlass 23 enthält eine Drosselklappe 62, die mit dem Motoreinlasskrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 strömungsgekoppelt ist. Der Motorauslass 25 enthält einen Auslasskrümmer 48, der zu einem Auslasskanal 35 führt, der Abgas nach Passieren durch eine Abgasreinigungsvorrichtung 70 an die Atmosphäre leitet. Es versteht sich, dass auch andere Komponenten im Motor enthalten sein können, wie z. B. die verschiedensten Ventile und Sensoren. Das Kraftstoffsystem 18 kann einen oder mehrere Kraftstofftanks enthalten. Im dargestellten Beispiel ist das Kraftstoffsystem ein Einstoff-System mit einem Kraftstofftank 20, der dazu konfiguriert ist, einen gasförmigen Kraftstoff zu speichern und den Kraftstoff über die Kraftstoffversorgungsleitung 50 und die Kraftstoff-Verteilerleitung 52 dem Motor 10 zuzuführen. Wie hier verwendet bezieht sich "gasförmiger Kraftstoff" auf einen Kraftstoff, der unter atmosphärischen Bedingungen gasförmig ist, aber (bei einem Druck über Sättigungsdruck, wie zuvor dargelegt) in flüssiger Form gespeichert und dem Motor zugeführt werden kann. Des Weiteren enthält das Kraftstoffsystem 18 eine Kraftstoffrückgewinnungsleitung 51 zwischen dem Kraftstofftank 20 und den Einspritzventilen 66 der Kraftstoff-Verteilerleitung 52, so dass unverbrauchter Kraftstoff zurückgewonnen werden kann. Der gasförmige Kraftstoff kann bei Sättigungsdruck im Kraftstofftank 20 gespeichert werden. Des Weiteren wird, wenn das Kraftstoffsystem 18 als ein Flüssigphaseneinspritz-(LPI-)System konfiguriert ist, wie in dem gegebenen Beispiel dargestellt, der gasförmige Kraftstoff der Kraftstoff-Verteilerleitung mit einem erhöhten Druck zugeführt. In einem Beispiel kann der gasförmige Kraftstoff CNG-Kraftstoff (CNG – compressed natural gas/verdichtetes Erdgas) oder LPG-Kraftstoff (LPG – liquefied petroleum gas/Flüssiggas) sein. Der Kraftstoff kann hier in dem Beispiel des Flüssigphaseneinspritzsystems bei Speicherung auf Sättigungsdruck und bei Lieferung entlang der Kraftstoffleitung und der Kraftstoff-Verteilerleitung bei hohem Druck in flüssiger Form vorliegen. Bei Einspritzung in den Motor über die Einspritzventile in die Brennkammer bei einem niedrigeren Druck (zum Beispiel in einen Niederdruckkraftstoffaufbereitungsbereich des Motors), kann der Kraftstoff in eine Gasform übergehen (zum Beispiel verdampfen). Durch Halten des Kraftstoffs auf einem höheren Druck und in flüssiger Form während der Lieferung entlang der Kraftstoffleitung und in die Kraftstoff-Verteilerleitung kann die Dosierung des gasförmigen Kraftstoffs erleichtert werden. Verschiedene Kraftstoffsystemkomponenten, wie zum Beispiel verschiedene Ventile, Druckregler, Filter und Sensoren, können entlang der Kraftstoffversorgungs- und -rückgewinnungsleitung 50 und 51 gekoppelt sein, wie unten beschrieben.
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Obgleich das hier gezeigte Kraftstoffsystem 18 als ein Einstoff-Kraftstoffsystem gezeigt wird, kann das Kraftstoffsystem 18 bei alternativen Ausführungsformen ein Mehrstoff-Kraftstoffsystem sein, das eine oder mehrere zusätzliche Kraftstofftanks zur Zuführung anderer Kraftstoffe mit anderen chemischen und physikalischen Eigenschaften zu dem Motor entlang eigens vorgesehener (nicht gezeigter) Kraftstoffleitungen enthält. Zum Beispiel kann der gasförmige Kraftstoff im Kraftstofftank 20 ein erster Kraftstoff (zum Beispiel LPG-Kraftstoff) sein, und das Kraftstoffsystem kann einen zweiten flüssigen Kraftstoff (zum Beispiel Benzin, Kraftstoffe mit verschiedenen Alkoholkonzentrationen, verschiedene Benzin-Ethanol-Kraftstoff-Mischungen, wie zum Beispiel E10 und E85 und Kombinationen davon) enthalten. Wie hier verwendet bezieht sich der flüssige Kraftstoff auf einen Kraftstoff, der unter atmosphärischen Bedingungen flüssig ist, und der unter atmosphärischen Bedingungen in einem Kraftstofftank gespeichert und entlang einer Kraftstoff-Verteilerleitung zugeführt werden kann.
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In einem Beispiel, in dem der gasförmige Kraftstoff ein LPG-Kraftstoff ist, kann die Zusammensetzung des Kraftstoffs variieren. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung auf Grundlage der Quelle des Kraftstoffs (zum Beispiel des Herkunftslands, des Verwendungslands usw.) sowie der speziellen Anwendung des Kraftstoffs variieren. In Australien enthält LPG zum Beispiel 5 Hauptbestandteile, nämlich Propan, Propen, n-Butan, i-Butan und Butene. Verschiedene LPG-Kraftstoffe können verschiedene Verhältnisse der verschiedenen Bestandteile aufweisen. Da die Zusammensetzung des Kraftstoffs verschiedene physikalische und chemische Eigenschaften des Kraftstoffs (zum Beispiel die Kraftstoffdichte, den Sättigungsdruck, die Oktanzahl usw.) beeinflusst, wodurch wiederum die Motorbetriebsvorgänge (zum Beispiel Kraftstoffeinspritzmenge und -zeitpunkt, Klopfunterdrückung usw.) beeinflusst werden, ist eine genaue Kraftstoffzusammensetzungsschätzung erforderlich, wenn LPG als ein Autokraftstoff verwendet wird. LPG-Kraftstoffzusammensetzungen können auf Grundlage von Kraftstofftankdruck- und -temperaturdaten geschätzt oder abgeleitet werden. Somit ermöglichen die Kraftstofftankdaten eine Schätzung von nur zwei Komponenten. Für Zwecke der Zusammensetzungsschätzung werden die Propan- und Propen-Bestandteile des LPG-Kraftstoffes zusammengefasst (gemeinsam als "Propan" bezeichnet), während die n-Butan- und i-Butan-Bestandteile des LPG-Kraftstoffs zusammengefasst werden (gemeinsam als "Butan" bezeichnet). Der Prozentanteil von Butenen in LPG-Kraftstoff kann relativ gering sein und kann für Zwecke der Zusammensetzungsschätzung als vernachlässigbar betrachtet werden. Beispielhafte LPG-Zusammensetzungen in Australien können verschiedene Propan- und Butan-Verhältnisse von 40/60 bis 100/0 (Propan/Butan) enthalten. Wie hier unter Bezugnahme auf die 2A–B bis 5 dargelegt, kann die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung nach einem Kraftstofftankauffüllungsereignis, und/oder wenn gewählte Abtastbedingungen erfüllt werden, aktualisiert werden. Dann können die Motorbetriebsvorgänge auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung eingestellt werden. Wenn die Betriebsbedingungen keine genaue Aktualisierung der Kraftstoffzusammensetzung gestatten (zum Beispiel die gewählten Abtastbedingungen nicht erfüllt werden), dann können die Motorbetriebsvorgänge auf Grundlage einer nicht aktualisierten (oder neuesten) Kraftstoffzusammensetzungsschätzung eingestellt werden. Des Weiteren können die Motorbetriebsvorgänge (zum Beispiel mit einem Korrekturfaktor) eingestellt werden, um die fehlende neuste Kraftstoffzusammensetzungsschätzung zu kompensieren.
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Kraftstoff kann aus dem Kraftstofftank 20 über die Kraftstoff-Verteilerleitung 52 den Einspritzventilen des Motors 10, wie zum Beispiel den Einspritzventilen 66, zugeführt werden. Obgleich nur ein einziges Einspritzventil 66 dargestellt ist, sind für jeden Zylinder 30 zusätzliche Einspritzventile vorgesehen. In einem Beispiel, in dem das Kraftstoffsystem 18 ein Direkteinspritzsystem enthält, kann das Einspritzventil 66 als Direkt-Einspritzventil konfiguriert sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Kraftstoffsystem 18 ein Saugkanaleinspritzsystem enthalten, wobei das Einspritzventil 66 als ein Saugkanaleinspritzventil konfiguriert sein kann. Bei noch anderen Ausführungsformen kann jeder Zylinder ein oder mehrere Einspritzventile, die ein Direkt-Einspritzventil und ein Saugkanaleinspritzventil umfassen, enthalten.
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Der Kraftstofftank 20 kann über eine Kraftstoffzufuhröffnung 54, die einen Filter zum Filtern des Kraftstoffs (zum Beispiel einer verdichteten, flüssigen Version des gasförmigen Kraftstoffs) vor der Speicherung enthalten kann, mit gasförmigem Kraftstoff aufgefüllt werden. Die Kraftstoffzufuhröffnung kann auch mit einem Rückschlagventil 55 gekoppelt sein, um einen ordnungsgemäßen Kraftstofffluss von der Kraftstoffzufuhröffnung 54 in den Kraftstofftank 20 zu gewährleisten. Ein mit dem Kraftstofftank 20 gekoppelter Kraftstofffüllstandssensor 57 (hier auch als Kraftstofffüllstandsgeber bezeichnet) kann eine Anzeige eines Kraftstoffflüssigkeitsstands im Tank an das Steuersystem 14 geben. In einem Beispiel kann der Kraftstofffüllstandssensor 57 einen Schwimmer umfassen, der mit einem Regelwiderstand verbunden ist. Als Alternative dazu können auch anderen Arten von Kraftstofffüllstandssensoren verwendet werden. Ein Kraftstofftankdrucksensor oder -druckwandler 102 kann auch mit dem Kraftstofftank 20 gekoppelt sein, um eine Schätzung eines Kraftstofftankdrucks an das Steuersystem 14 zu liefern. Ebenso kann ein Kraftstofftanktemperatursensor 103 mit dem Kraftstofftank 20 gekoppelt sein, um eine Schätzung einer Kraftstofftanktemperatur an das Steuersystem 14 zu liefern. Obgleich der Kraftstofftankdrucksensor 102 und der Temperatursensor 103 in der Darstellung mit dem Kraftstofftank 20 gekoppelt sind, können sie als Alternative auch mit der Kraftstoffversorgungsleitung 50 gekoppelt sein. Wahlweise können zusätzliche Druck- und Temperatursensoren mit der Kraftstoffrückgewinnungsleitung 51 gekoppelt sein.
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Der Kraftstofftank 20 kann eine Kraftstoffpumpe 58 (oder ein Kraftstoffpumpenmodul) zum Pumpen von Kraftstoff auf einem höheren Druck in die Kraftstoffleitung 50 enthalten. In einem Beispiel kann die Kraftstoffpumpe 58 eine Einwege-Verstellpumpe sein. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftstoffpumpe des Weiteren mit einem Druckregler 34 gekoppelt sein, um eine Druckregelung zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die Kraftstoffpumpe dazu konfiguriert sein, den Druck von aus dem Kraftstofftank gepumptem Kraftstoff zu erhöhen, und ein Druckregler 34 kann dazu bemessen sein, den Kraftstoff-Verteilerleitungsdruck auf 5 bar über dem Tankdruck zu regeln. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kraftstoffpumpe 58 des Weiteren mit einem Rückschlagventil gekoppelt sein, um einen ordnungsgemäßen Kraftstofffluss aus dem Kraftstofftank in die Kraftstoffleitung zu gewährleisten.
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Kraftstoff kann durch die Kraftstoffpumpe 58 über ein Tankabsperrventil 32 und ein Kraftstoff-Verteilerleitungsabsperrventil 35 und einen Druckregler 34 in die Kraftstoffleitung 50 geliefert werden. Das Öffnen und Schließen des Tankabsperrventils 32 kann den Eintritt von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 20 in die Kraftstoffversorgungsleitung 50 steuern, während das Öffnen und Schließen des Kraftstoff-Verteilerleitungsabsperrventils 35 den Eintritt von Kraftstoff in die Kraftstoff-Verteilerleitung 52 steuern kann. In einem Beispiel kann/können das Tankabsperrventil und/oder das Verteilerleitungsabsperrventil ein Ein-Aus-Magnetventil sein, das als Reaktion darauf, dass ein Fahrzeugführer anzeigt, dass er den Motor mit dem gasförmigen Kraftstoff betreiben will, geöffnet wird. Ein Druckregler 34 ist stromabwärts des Kraftstofftanks 20 und der Kraftstoff-Verteilerleitung 52 positioniert, um einen Kraftstoff-Verteilerleitungsdruck (FRP – fuel rail pressure) zwischen der Kraftstoff-Verteilerleitung und dem Einspritzventil 66 auf einen bestimmten Druck über dem Tankdruck, wie zum Beispiel 5 bar über dem Tankdruck, zu regeln. Wenn der Kraftstoff-Verteilerleitungsdruck über den bestimmten Druck ansteigt, gestattet der Regler 34 eine Rückleitung zum Kraftstofftank durch die Kraftstoffrückgewinnungsleitung 51, um den Kraftstoff-Verteilerleitungsdruck zu reduzieren. Wenn der Kraftstoff-Verteilerleitungsdruck unter dem bestimmten Druck liegt, sperrt der Regler 34 die Verbindung mit der Kraftstoffrückgewinnungsleitung 51. Wie unten dargelegt, ist eine zusätzliche Bypass-Rückleitung 65 mit einem Druckentlastungsventil 56 (oder Bypass-Magnetventil) versehen, das auch eine gezielte Verbindung zwischen der Kraftstoff-Verteilerleitung und dem Kraftstofftank über die Kraftstoffrückgewinnungsleitung 51 gestattet. In einem Beispiel kann der Druckregler 34 ein elektronischer Druckregler sein, der einen mechanischen Druckregler 38, ein Kraftstoff-Verteilerleitungsventil 36 und eine elektronische Rückkopplungskomponente 40 enthält. Es versteht sich, dass bei einigen Ausführungsformen anstatt ein Druckregler und ein Bypass-Magnetventil ein alternativer Lösungsansatz ein Hochdruck-Magnetventil mit variablem Durchfluss enthalten kann, wobei das Magnetventil nach Motorstart und vor Abschaltung des Motors zur Druckregelung auf einen Sollverteilerleitungsdruck eingestellt wird.
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Das Kraftstoff-Verteilerleitungsventil 36 kann ein tastverhältnisgesteuertes Magnetventil sein. Da das Tank- und Verteilerleitungsabsperrventil auf der den höheren Druck aufweisenden Seite des Druckreglers 34 positioniert sind, können das Kraftstoff-Verteilerleitungs- und Kraftstofftankabsperrmagnetventil als Hochdruckmagnetventile bezeichnet werden, während das Kraftstoff-Verteilerleitungsventil 36, das stromabwärts des Reglers in der Rückgewinnungsleitung 51 positioniert ist, als Niederdruckmagnetventil bezeichnet werden kann. Des Weiteren kann ein Filter 39 auf der Hochdruckseite der Kraftstoffversorgungsleitung 50 positioniert sein. Die elektronische Rückkopplungskomponente 40 kann Eingaben hinsichtlich des Ist-Kraftstoff-Verteilerleitungsdrucks vom Kraftstoff-Verteilerleitungsdrucksensor 104 erhalten und das Tastverhältnis des Kraftstoff-Verteilerleitungsventils 36 entsprechend einstellen, um dadurch die Ventilöffnung einzustellen. Die elektronische Rückkopplungskomponente 40 kann auch das Tastverhältnis des Kraftstoff-Verteilerleitungsventils 36 auf Grundlage von Eingaben hinsichtlich der Ist-Kraftstoff-Verteilerleitungstemperatur, die vom Kraftstoff-Verteilerleitungstemperatursensor 105 erhalten werden, einstellen.
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In einem Beispiel kann der Kraftstofftank 20 den gasförmigen Kraftstoff in einem Druckbereich von 10–700 bar (zum Beispiel 0–100+ psi für LNG-Kraftstoff, 500 psi für ANG-Kraftstoff, 3000–6000 psi oder 250 bar für CNG-Kraftstoff, 1,80–25,5 bar für LPG-Kraftstoff und 5000–10000 psi für Wasserstoffkraftstoff) speichern, während der Druckregler 34 den Kraftstoff-Verteilerleitungsdruck auf einen festen Bereich von 10–40 bar (zum Beispiel 2–10 bar für CNG-Kraftstoff und 5 bar (wie unter Bezugnahme auf die Rückgewinnungsleitung 51 und somit auch den Kraftstofftankdruck dargelegt) für LPG-Kraftstoff) regeln kann. Hier kann der mechanische Regler den Kraftstoffleitungsdruck auf 5 bar regeln, während das tastverhältnisgesteuerte Magnetventil den Druck weiter auf zwischen 5 und 10 bar regeln kann. Obgleich das obige Beispiel Regeln auf 5 bar über Tankdruck vorschlägt, kann der Druck bei anderen Ausführungsformen auf innerhalb von 2–10 bar über Tankdruck geregelt werden.
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Es versteht sich, dass in der dargestellten Ausführungsform der Druckregler 34 zwar als ein elektronischer Regler gezeigt wird, aber die Druckregelung bei anderen Ausführungsformen auch allein über einen mechanischen Druckregler 38 durchgeführt werden kann, wobei das Kraftstoff-Verteilerleitungsventil 36 als ein einfacheres Ein-Aus-Magnetventil ohne elektronische Rückkopplung konfiguriert sein kann. Durch Aufnahme elektronischer Rückkopplungseingabe kann die Druckregelung bei der Ausführung mit elektronischem Regler über die Verwendung eines kleineren (zum Beispiel im Verhältnis weniger genauen) mechanischen Reglers erreicht werden.
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Des Weiteren kann das Kraftstoffsystem 18 ein Druckentlastungsventil (oder Solenoid) 56 in der Bypass-Leitung 65 zur Ermöglichung von Druckentlastung enthalten. Insbesondere kann das geschlossene Druckentlastungsventil 56 als Reaktion auf erhöhte Kraftstoff-Verteilerleitungsdrücke gezielt geöffnet werden, um den Kraftstoff-Verteilerleitungsdruck an der Kraftstoff-Verteilerleitung 52 auf ungefähr einen Tankdruckwert zu reduzieren. Wenn zum Beispiel der Druckregler 34 zur Regelung des Drucks des gasförmigen Kraftstoffs auf 5 bar konfiguriert ist, kann das Druckentlastungsventil 56 als Reaktion auf einen Kraftstoff-Verteilerleitungüberdruckzustand geöffnet werden. Durch Entlüften von Kraftstoff bei erhöhten Kraftstoff-Verteilerleitungsdrücken kann eine Beschädigung von Komponenten durch längere Beaufschlagung mit erhöhten Kraftstoff-Verteilerleitungsdrücken reduziert werden. Darüber hinaus kann das Druckentlastungsventil 56 eine Umgehung des Druckreglers 34 ermöglichen, um die Anfüllung des Kraftstoffsystems zu unterstützen. Zum Beispiel kann das Druckentlastungsventil 56 bei Drücken unter einem bestimmten Entlüftungsdruck des Druckreglers geöffnet werden, um verstärktes Kraftstoffsieden während/nach einer Motorabschaltung zu ermöglichen, um Wärme schnell von den Einspritzventilen und der Kraftstoff-Verteilerleitung abzuziehen und das Kraftstoffsystem besser zu kühlen. Nach einer Motorabschaltung kann das Druckentlastungsventil zum Beispiel geöffnet sein (eine Verbindung von der Kraftstoff-Verteilerleitung zurück zu dem Kraftstofftank gestatten), um die latente Verdampfungswärme des Kraftstoffs zur Kühlung der Kraftstoff-Verteilerleitung vorteilhaft zu nutzen, und dann kann das Druckentlastungsventil nach Kühlung des Kraftstoffs unter einer Schwelltemperatur geschlossen werden, um Verteilerleitungsdruck aufzubauen, damit mehr Kraftstoff in der Verteilerleitung in einem flüssigen Zustand sein kann, selbst bei erhöhten Kraftstofftemperaturen. Das Öffnen des Druckentlastungsventils kann weiterhin verbesserte Dampfspülung während des Motorstarts ermöglichen.
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Gasförmige Kraftstoffe, wie zum Beispiel LPG, können durch Druck- und Temperaturänderungen beeinflusst werden. Wenn er zum Beispiel in flüssiger Form gespeichert oder zugeführt wird, kann der flüssige Kraftstoff in der Kraftstoffleitung zum Beispiel unter dem Einfluss von Wärme, Druck und Temperatur verdampfen. Die Verdampfungswirkung kann auch auf Grundlage der Zusammensetzung des LPG-Kraftstoffs variieren. Bei einem Flüssigphaseneinspritzsystem (LPI-System) (wie in 1 dargestellt), wird die eingespritzte Masse als eine Flüssigkeit dosiert. Dampf in den Kraftstoffleitungen kann die Flüssigkeit wesentlich verdrängen und Motorneustarts aufgrund von potenziell nicht ordnungsgemäßer Kraftstoffzufuhr beeinträchtigen. Da das Dampf-zu-Flüssigkeitsvolumenverhältnis von LPG ca. 270:1 beträgt, muss der Dampf in der Kraftstoffleitung und Verteilerleitung vor dem Starten des Motors gespült werden, um eine genaue eingespritzte Kraftstoffmasse und somit Startqualität zu gewährleisten. Zur Verbesserung von Motorneustartzeiten und der Startqualität können die Kraftstoffpumpe und die Magnetventile als Reaktion auf eine Anforderung nach Motorbetrieb mit gasförmigem Kraftstoff in flüssiger Phase zur Anfüllung der Kraftstoff-Verteilerleitung betätigt werden. Hier kann die Kraftstoffpumpe den Druck in der Kraftstoff-Verteilerleitung erhöhen, so dass ein flüssiger Kraftstoff auf der erhöhten Kraftstoff-Verteilerleitungstemperatur gehalten werden kann.
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Bei einigen Motorsystemen können weitere Verbesserungen der Neustartzeiten durch Vorbefüllung der Kraftstoff-Verteilerleitung erzielt werden. Sogar bevor eine Motorbetriebsanforderung von dem Fahrzeugführer erhalten wird und bevor der Motor angelassen wird, wird die Kraftstoffpumpe dabei zum Anfüllen der Kraftstoff-Verteilerleitung betrieben. Unter Bezugnahme auf das Fahrzeugsystem von 1, kann das Fahrzeugsystem 6 eine oder mehrere Türen enthalten, einschließlich der Fahrertür 90, durch die der Fahrer in einen Innenraum des Fahrzeugs gelangen kann. Die Fahrertür kann weiterhin mit einem Türsensor 92 gekoppelt sein, um eine Anzeige über den Status der Fahrertür ("driver_door") bereitzustellen. Als Reaktion darauf, dass die Fahrertür geöffnet ist (oder nicht vollständig geschlossen ist), kann eine Anzeige "für nicht vollständig geschlossene Fahrertür" durch den Türsensor 92 an das Steuersystem 14 gegeben werden. Als Reaktion auf die empfangene Anzeige "für nicht vollständig geschlossene Fahrertür" kann das Steuersystem Kraftstoffpumpen- und Solenoidbetrieb gezielt einleiten, so dass das Kraftstoffsystem zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Fahrer im Innenraum befindet und Motorbetrieb angefordert hat, bereits mit dem gasförmigen Kraftstoff in flüssiger Phase angefüllt ist und der Motor zum Anlassen und Neustart bereit ist. Hier wird die Kraftstoffpumpe in Erwartung einer unmittelbar bevorstehenden Motorneustartanforderung (auf Grundlage dessen, dass die Fahrertür geöffnet worden ist) gestartet, um das Kraftstoffsystem von Dampf zu reinigen und diesen zum Tank zurückzuführen, sogar bevor der Fahrzeugführer einen Zündschlüssel eingeschaltet hat oder einen Motorstartknopf gedrückt hat. Infolgedessen kann die Kraftstoff-Verteilerleitung zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrzeugführer den Motorstart anfordert, ausreichend flüssigen Kraftstoff besitzen. Als Beispiel können Vorbefüllungsvorgänge Motorneustartzeiten um 8 Sekunden reduzieren.
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Obgleich 1 einen mit der Fahrertür gekoppelten Türsensor zeigt, versteht sich, dass auch andere Fahrersensoren verwendet werden können. Zum Beispiel kann ein Fahrersensor in oder für einen Fahrzeugsitz verwendet werden. Der Sensor kann mit einem aktiven Sitzrückhaltesystem, das bestimmt, ob ein Fahrer oder Insasse im Fahrersitz sitzt, gekoppelt sein. Als Alternative dazu kann der Sensor ein Sitzsensor sein. Es können noch anderen Sensoren verwendet werden. Unabhängig von der Art des Fahrersensors kann das Fahrzeugsteuersystem 14 die Anzeige von dem Fahrersensor zur Aktivierung der Kraftstoffanfüllung (oder Vorbefüllung) verwenden, um zu gewährleisten, dass der Motor startbereit ist, wenn sich der Fahrer im Fahrzeug befindet. Dies hilft auch dabei, eine wahllose Anfüllung zu reduzieren, die ansonsten elektrische Fahrzeuglasten unnötig erhöhen und das Erfordernis einer größeren Batterie und Lichtmaschine verstärken würde.
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Die Anfüllungs-(oder Vorbefüllungs-)Vorgänge können auf Grundlage der geschätzten Kraftstoffzusammensetzung (zum Beispiel dem Verhältnis von Propan zu Butan usw.) eingestellt werden, um die Verdampfungswirkung des Kraftstoffs zu kompensieren. Ebenso können die Anfüllungsvorgänge auf Grundlage der Kraftstoff-Verteilerleitungs- und Tankbedingungen und Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit oder Barometerdruck, eingestellt werden. In einem Beispiel können geeignete Temperatur-, Druck- und/oder Feuchtigkeitssensoren an einer Stelle, die mit der Umgebungsluft in Verbindung steht (zum Beispiel außerhalb des Fahrzeugs, Fahrzeuglufteinlasssystem usw.), mit dem Fahrzeugsystem gekoppelt sein. Als Beispiel enthält das Fahrzeugsystem 6 in der Darstellung einen Temperatursensor 94 zur Zuführung einer Schätzung einer Umgebungstemperatur (T_amb) an das Steuersystem 14.
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Das Steuersystem 14 empfängt in der Darstellung Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) und sendet Steuersignale an mehrere Aktoren 81 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben werden). Als Beispiel können die Sensoren 16 MAP- und MAF-Sensoren 124 und 125 im Einlass, den Abgassensor 126, den Temperatursensor 127, die im Auslass positioniert sind, den Umgebungslufttemperatursensor 94, die Kraftstofftank- und Kraftstoff-Verteilerleitungstemperatursensoren 103 bzw. 105, die Kraftstofftank- und Kraftstoff-Verteilerleitungsdrucksensoren 102 bzw. 104, den Türsensor 92, den Kraftstofffüllstandsensor 57 usw. umfassen. Andere Sensoren, wie zum Beispiel Druck-, Temperatur-, Kraftstofffüllstands-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis-und Zusammensetzungssensoren, können mit verschiedenen Stellen im Fahrzeugsystem 6 gekoppelt sein. Als anderes Beispiel können die Aktoren die Kraftstoffpumpe 58, das Kraftstoffeinspritzventil 66, die Magnetventile 32 und 36, den Druckregler 34 und die Drosselklappe 62 umfassen. Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 enthalten. Die Steuerung kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage von darin programmierten Anweisungen oder Code entsprechend einer oder mehreren Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen werden hier mit Bezug auf die 2–5 beschrieben.
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Die verschiedenen Komponenten des Systems von 1 ermöglichen ein Verfahren für einen Motorbetrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff, wobei ein Kraftstofftankauffüllungsereignis auf Grundlage einer Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks abgeleitet werden kann, und als Reaktion auf das Auffüllungsereignis kann eine geschätzte Kraftstoffzusammensetzung gezielt aktualisiert werden. Dann kann während eines anschließenden Motorneustarts eine Kraftstoff-Verteilerleitung angefüllt werden, wobei eine Anfüllungsdauer auf der aktualisierten Zusammensetzung basiert.
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Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, wird eine beispielhafte Routine 200 zur Aktualisierung einer Kraftstoffzusammensetzungsschätzung als Reaktion auf das Auffüllen eines Kraftstofftanks und entsprechenden Einstellung von Motorbetriebsvorgängen gezeigt. Durch Einstellung der Motorbetriebsvorgänge nach einer genauen Kraftstoffzusammensetzungsschätzung kann die Motorleistung verbessert werden.
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Bei 202 können Kraftstofftankbedingungen für einen gasförmigen Kraftstoff des Motorsystems geschätzt und/oder gemessen werden. In einem Beispiel ist der im Motorsystem verwendete gasförmige Kraftstoff ein LPG-Kraftstoff. Die geschätzten Bedingungen können zum Beispiel Kraftstofftanktemperatur (zum Beispiel von einem Kraftstofftanktemperatursensor), Kraftstofftankdruck (zum Beispiel von einem Kraftstofftankdrucksensor), Kraftstofffüllstand (zum Beispiel von einem Kraftstofffüllstandssensor), Kraftstofftankluftgehalt (zum Beispiel auf Grundlage von anhand von Kraftstofftanktemperatur- und Kraftstofftankdruckwerten geschätzten Sättigungsdampfdruckdaten) usw. umfassen. Darüber hinaus können bei 202 Umgebungsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Diese können zum Beispiel die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeit und den Barometerdruck umfassen.
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Bei 204 kann bestimmt werden, ob ein Kraftstofftankauffüllungsereignis erfolgt ist. Wie unter Bezugnahme auf die 3A–B dargelegt, kann ein Kraftstofftankauffüllungsereignis auf Grundlage von Änderungen (zum Beispiel einer Absolutänderung oder Änderungsrate) eines Kraftstofftankdrucks (wie durch einen Kraftstofftankdrucksensor in 3B gezeigt) und/oder einer Änderung des Kraftstofffüllstands (wie durch einen Kraftstofffüllstandsgeber in 3A gezeigt) abgeleitet werden. Eine große Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks kann eine Änderung des Sättigungsdrucks des Kraftstoffs im Kraftstofftank anzeigen, die auf eine Änderung der Zusammensetzung oder der Temperatur zurückzuführen sein kann. Somit kann eine Kraftstoffzusammensetzungsschätzung vor einem anschließenden Motorneustart gezielt aktualisiert werden, um zu gestatten, dass die Kraftstoff-Verteilerleitung vor Motorbetrieb mit dem gasförmigen Kraftstoff in einem flüssigen Zustand ausreichend angefüllt wird. Somit kann das Auffüllungsereignis in einem Beispiel eine gezielte Aktualisierung der geschätzten Kraftstoffzusammensetzung auslösen. In einem anderen Beispiel kann die Kraftstoffzusammensetzung, wie hier dargelegt, selbst wenn kein auf Tankdruck basierendes Auffüllungsereignis erfolgt ist, aber ein auf dem Kraftstofffüllstand nach Motorneustart basierendes Auffüllungsereignis erfolgt ist und wenn gewählte Abtastbedingungen erfüllt worden sind, geschätzt und aktualisiert werden.
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Bei Bestätigung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses bei 208 umfasst die Routine gezielte Aktualisierung der geschätzten Kraftstoffzusammensetzung vor einem anschließenden Motorneustart. Wie hier unter Bezugnahme auf 5 dargelegt, umfasst die gezielte Aktualisierung Aktualisieren der geschätzten Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage von Kraftstofftankdruck sowie eines Kraftstofftankluftgehalts und einer Kraftstofftanktemperatur oder einer Umgebungstemperatur. Insbesondere kann die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage der niedrigeren der (oder des Geringstwerts der) Kraftstofftanktemperatur und der Umgebungstemperatur aktualisiert werden. Durch Wahl der niedrigeren (oder des Geringstwerts) der geschätzten Temperaturen kann eine konservativere Kraftstoffzusammensetzungsschätzung berechnet werden, auf deren Grundlage die Kraftstoff-Verteilerleitung dann angefüllt werden kann. Durch Anfüllung der Kraftstoff-Verteilerleitung auf Grundlage der konservativeren Zusammensetzungsschätzung, kann ausreichende Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung vor einem anschließenden Motorstart gewährleistet werden. Somit kann die auf einem Tankauffüllungsereignis basierende Aktualisierung der geschätzten Kraftstoffzusammensetzung erfolgen, während der Motor nicht mit dem gasförmigen Kraftstoff in Betrieb ist. Zum Beispiel kann die Aktualisierung während Motorabschaltungszuständen, die einem Motorneustart unmittelbar vorausgehen, erfolgen. Als Alternative dazu kann die Aktualisierung, wenn der gasförmige Kraftstoff (zum Beispiel LPG) ein Primärkraftstoff ist, erfolgen, während der Motor mit einem Sekundärkraftstoff (zum Beispiel Benzin) betrieben wird. In einem Beispiel wird die Kraftstoffzusammensetzung bei abgeschaltetem Motor nur während eines auf Grundlage der Änderungsrate des Tankdrucks angezeigten Auffüllungsereignisses (3B) aktualisiert. Im Vergleich dazu kann eine typische Zusammensetzungsaktualisierung eine laufende Kraftstoffpumpe (und deshalb einen laufenden Motor) benötigen, um Kraftstofffluss über den Tankthermistor zu gewährleisten. Wie in 4 dargelegt, kann dies als eine der gewählten 'Aktualisierungsbedingungen' verwendet werden.
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Als Nächstes kann bei 210 ein Motorneustart bestätigt werden. Das heißt, es kann bestätigt werden, dass der Fahrzeugführer einen Wunsch auf einen Neustart des Motors aus dem abgeschalteten Zustand und Betrieb des Motors mit dem gasförmigen Kraftstoff angezeigt hat. Bei Bestätigung kann die Steuerung bei 212 die Kraftstoff-Verteilerleitung während des (anschließenden) Motorneustarts auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung anfüllen. Das Anfüllen der Kraftstoff-Verteilerleitung während des Motorneustarts umfasst Anfüllen der Kraftstoff-Verteilerleitung für eine Dauer vor Anlassen des Motors. Insbesondere können die Kraftstoffpumpe und Solenoide für die bestimmte Dauer vor Anlassen und Start des Motors betrieben werden, so dass die Verteilerleitung zur Unterstützung eines flüssigen Kraftstoffs bei erhöhten Kraftstoff-Verteilerleitungstemperaturen (erhöht bezüglich des Kraftstofftanks, der den Kraftstoff auf Sättigungspunkt enthält) konditioniert werden kann.
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Eine Einstellung eines berechneten Kraftstoffsättigungsdrucks auf der Kraftstoff-Verteilerleitung auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzung zum Anfüllen der Verteilerleitung kann zum Beispiel zu einer Erhöhung der Anfüllungsdauer mit Zunahme eines Propangehalts des LPG-Kraftstoffs (oder Zunahme des Propan-zu-Butan-Verhältnisses) führen. In noch anderen Beispielen kann die Anfüllungsdauer auf Grundlage einer anderen Kraftstoffeigenschaft, die durch die Kraftstoffzusammensetzung beeinflusst wird, wie zum Beispiel einer Kraftstoffdichte oder eines Kraftstoffoktangehalts, eingestellt werden. Es versteht sich, dass das Anfüllungsmerkmal beendet werden kann, wenn sich der berechnete Sättigungsdruck auf der Verteilerleitung (der eine Funktion der Kraftstoffzusammensetzung und der Kraftstoff-Verteilerleitungstemperatur ist) auf einer Höhe befindet, die ein Flüssigphasenkraftstoff unterstützt. Somit kann die Anfüllungsdauer nicht direkt modelliert werden, kann aber auf den eingestellten berechneten Kraftstoffsättigungsdruck basiert werden.
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Bei einigen Ausführungsformen kann das Anfüllen Vorbefüllen umfassen. Dabei kann die Bestätigung eines Motorneustarts Bestätigen, dass die Fahrertür geöffnet worden ist (zum Beispiel durch eine Anzeige von einem Fahrertürsensor) und ein Motorstart unmittelbar bevorsteht, umfassen. Als Reaktion darauf, dass die Fahrertür geöffnet ist und in Erwartung des unmittelbar bevorstehenden Motorstarts kann die Kraftstoff-Verteilerleitung auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung angefüllt werden.
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Als Nächstes können bei 214 ein oder mehrere Motorbetriebsvorgänge auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen Zündzeitpunkt während des Motorneustarts auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzung einstellen. Als Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzmenge mit Zunahme des Propangehalts des LPG in der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung aufgrund einer Änderung der Dichte vergrößert werden. Als anderes Beispiel kann der Zündzeitpunkt zu MBT (MBT – minimum spark advance for best torque/geringste Vorzündung für bestes Drehmoment) nach früh verstellt werden, wenn der Propangehalt des LPG in der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung zunimmt.
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Erneut auf 204 Bezug nehmend, kann, wenn die Änderungsrate des Tankdrucks den Schwellwert nicht überschritten hat (3B), dies anzeigen, dass sich die Zusammensetzung in dem Kraftstofftank nicht wesentlich geändert hat, und somit wird die Zusammensetzung bei 206 nicht aktualisiert.
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Als Nächstes kann bei 218 ein Motorneustart bestätigt werden. Das heißt, es kann bestätigt werden, dass der Fahrzeugführer einen Wunsch nach Neustart des Motors aus dem abgeschalteten Zustand und Betrieb des Motors mit dem gasförmigen Kraftstoff angezeigt hat. Bei Bestätigung kann die Steuerung bei 220 die Kraftstoff-Verteilerleitung während des (anschließenden) Motorneustarts auf Grundlage der nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung anfüllen. Da sich die Zusammensetzung (oder die Sättigungsdampfdruckeigenschaften des Kraftstoffs) möglicherweise nicht wesentlich geändert haben (wie bei 204 bestimmt), kann der Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllungsvorgang unter Verwendung einer nicht aktualisierten Zusammensetzungsschätzung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen das Anfüllen Vorbefüllen als Reaktion darauf, dass die Fahrertür geöffnet wird, und in Erwartung des unmittelbar bevorstehenden Motorneustarts umfasst, kann die Kraftstoff-Verteilerleitung für die bestimmte Dauer auf Grundlage der nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung vorbefüllt werden. Dann können bei 222 ein oder mehrere Motorbetriebsvorgänge auf Grundlage der nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Kraftstoffeinspritzmenge sowie einen Zündzeitpunkt während des Motorneustarts auf Grundlage der beibehaltenen nicht aktualisierten Zusammensetzung bestimmen.
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Von sowohl 214 als auch 222 kann die Routine zu 223 übergehen. Hier kann nach Neustarten des Motors und bei Bestätigung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses über einen Anstieg des Kraftstofffüllstands (3A) bestimmt werden, ob gewählte Kraftstoffzusammensetzungsabtastbedingungen erfüllt worden sind (4). Das heißt, es kann bestimmt werden, ob die Kraftstofftankbedingungen eine genaue Schätzung der Kraftstoffzusammensetzung gestatten. Somit kann es Kraftstofftankbedingungen geben, die sich auf die Kraftstoffzusammensetzungsschätzung auswirken und zu einer fehlerhaften Kraftstoffzusammensetzungsschätzung führen. Wie unter Bezugnahme auf 4 dargelegt, können die Abtastbedingungen erfüllt werden, wenn die Kraftstofftanktemperaturen und -drücke innerhalb eines definierten Fensters liegen, und weiterhin auf Basis eines Kraftstofftankluftgehalts. Wenn der Kraftstofftankluftgehalt zum Beispiel über einem Schwellwert liegt (wie durch die Kraftstofftanktemperatur und durch ein Fallen des Kraftstofftankflüssigkeitsfüllstands außerhalb des Fensters bestimmt), kann sich die Luft im Kraftstofftank auf die Kraftstoffzusammensetzungsschätzung auswirken, und eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung kann nicht gestattet werden. Im Vergleich dazu, wenn der Kraftstofftankluftgehalt unter dem Schwellwert liegt (wie durch die Kraftstofftanktemperatur und durch ein Fallen des Kraftstofftankflüssigkeitsfüllstands innerhalb des Fensters bestimmt), kann sich die Luft im Kraftstofftank nicht auf die Kraftstoffzusammensetzungsschätzung auswirken, und es kann eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung gestattet werden.
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Wenn die Abtastbedingungen erfüllt werden, kann somit bei 228 eine Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage der Kraftstofftankbedingungen (einschließlich eines Kraftstofftankdrucks, einer Kraftstofftanktemperatur und eines Kraftstofftankluftgehalts) aktualisiert werden, wie weiter in 5 dargelegt. Dann kann bei 229 während einer anschließenden Anfüllungsanforderung ein Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllungsvorgang auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung durchgeführt werden. Des Weiteren können bei 230 Motorbetriebsvorgänge (zum Beispiel Kraftstoffeinspritzmenge und Zündzeitpunkt) auf Grundlage der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung eingestellt werden.
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Auf diese Weise kann durch Gestatten, dass eine geschätzte Kraftstoffzusammensetzung im Anschluss an Kraftstofftankauffüllung aktualisiert wird und durch Ermöglichung einer Durchführung der Aktualisierungen nur unter Kraftstofftankbedingungen, die ein Erreichen zuverlässiger Kraftstofftankdruck- und -temperaturdaten gestatten, die Kraftstoffzusammensetzung mit einer höheren Genauigkeit und Zuverlässigkeit aktualisiert werden. Durch Einstellung einer Anfüllungsberechnung und von Motorbetriebsvorgängen auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzung kann eine ausreichende Anfüllung gewährleistet werden, und die Motorleistung kann bei Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff verbessert werden.
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Wenn die Abtastbedingungen von 223 nicht erfüllt werden, dann kann die Kraftstoffzusammensetzung bei 225 nicht aktualisiert werden. Darüber hinaus kann ein Zusammensetzungsstatus-Flag gesetzt werden, um anzuzeigen, dass die Zusammensetzungsschätzung fehlerhaft sein kann, bis sie genau aktualisiert werden kann. Bei 226 kann bei anschließenden Neustartversuchen die Anfüllungsberechnung auf der beibehaltenen, nicht aktualisierten Zusammensetzung basiert werden und kann die Anzeige, dass die Kraftstoffzusammensetzung im Anschluss an das Tankauffüllungsereignis nicht aktualisiert worden ist, weiterhin kompensieren. Als Beispiel kann ein Korrekturfaktor oder Kompensationsfaktor verwendet werden, und die Anfüllungsdauer kann eingestellt (zum Beispiel erhöht) werden. Das heißt, nach einem Kraftstofftankauffüllungsereignis kann die Anfüllungsdauer im Anschluss an eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung kürzer sein als eine Anfüllungsdauer, die sich an keine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung anschließt. Durch Verlängerung der Anfüllungsdauer als Reaktion auf die Anzeige, dass die Kraftstoffzusammensetzung nach einer Auffüllung eines Kraftstofftanks nicht aktualisiert wurde, kann ein konservativerer Anfüllungsvorgang durchgeführt werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer beeinträchtigten Motorleistung, die sich durch nicht ausreichende Anfüllung ergibt, reduziert.
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Ebenso können die Motorbetriebseinstellungen bei 227 auf der beibehaltenen, nicht aktualisierten Zusammensetzung basiert werden. Als Beispiel kann die Steuerung den Korrekturfaktor verwenden, um die Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung einzustellen, während eine Kraftstoffeinspritzungs- und Zündzeitpunkteinstellung entsprechend der neuesten oder letzten nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung aufrechterhalten wird. Da sich die Einspritzungs- oder Zündsteuerung auf Grundlage der Richtungsänderung der Zusammensetzung (zum Beispiel auf Grundlage darauf, ob der Kraftstoff von niedrigem zu hohem Propangehalt oder niedrigem zu hohem Butangehalt wechselte) ändern kann, kann somit die Verwendung einer Kraftstoffeinspritzungs- und Zündeinstellung, die der neuesten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung entspricht, zuverlässiger sein, da ein Korrekturfaktor möglicherweise nicht definiert werden kann.
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Somit kann die Steuerung kontinuierlich die Abtastbedingungen bewerten (das heißt, die Steuerung kann kontinuierlich von 227 zu 223 springen), bis die gewählten Abtastbedingungen erfüllt werden und die Kraftstoffzusammensetzung aktualisiert ist. Zum Beispiel kann die Steuerung kontinuierlich die Abtastbedingungen bewerten, bis sich das Zusammensetzungsstatus-Flag auf der Einstellung befindet, die anzeigt, dass die Zusammensetzungsschätzung fehlerhaft sein kann. Wenn die Abtastbedingungen erfüllt werden, kann das Flag dann zurückgestellt werden, um anzuzeigen, dass die Kraftstoffzusammensetzung genau aktualisiert worden ist und die Routine enden kann.
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Nunmehr auf die 3A–B Bezug nehmend, zeigen die Routinen 300 und 350 beispielhafte Verfahren zur Bestätigung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses. Somit kann die Bestätigung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses eine anschließende Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung auslösen. Das Kraftstofftankauffüllungsereignis kann auf Grundlage einer oder mehrerer Tankbedingungen abgeleitet werden. Insbesondere kann die Routine von 3A auf einem Kraftstofffüllstand basieren und kann nach einem Motorneustart durchgeführt werden, während die Routine von 3B auf einer Kraftstofftankdruckänderung basieren und mit ausgeschaltetem Motor durchgeführt werden kann.
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Nunmehr auf 3A Bezug nehmend, können bei 302 Tankbedingungen für einen gasförmigen Kraftstoff des Motorsystems nach einem Neustart des Motors geschätzt und/oder gemessen werden. Insbesondere kann die Ausgabe eines Kraftstofffüllstandsgebers bestimmt werden. Bei 304 kann bestimmt werden, ob der Kraftstofffüllstand (oder Anstieg des Kraftstofffüllstandsgebers) über einem Schwellwert liegt. Wenn ja, dann kann die Steuerung bei 306 ein Auffüllungsereignis auf Grundlage dessen, dass der Anstieg des Kraftstofffüllstands größer ist als der Schwellwert, ableiten.
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Es versteht sich, dass in dem Beispiel von 3A der Kraftstofffüllstandsgeberanstieg erst dann registriert wird, wenn der Motor neu gestartet worden ist. Zur Ermöglichung einer Bestimmung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses unter Motorabschaltungsbedingungen kann ein auf einer Änderungsrate des Tankdrucks basierendes Auffüllungsereignis in 3B durchgeführt werden. Die Routine von 3B gestattet eine Identifizierung eines Auffüllungsereignisses, während der Motor abgeschaltet ist, und eine entsprechende Auslösung einer Zusammensetzungsaktualisierung. Infolgedessen kann eine Zusammensetzungsaktualisierung vor einem anschließenden Motorneustart- und Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllungsvorgang durchgeführt werden.
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Nunmehr auf die Routine von 3B Bezug nehmend, können bei 352 die Tankbedingungen für einen gasförmigen Kraftstoff des Motorsystems über eine Zeitdauer, während der der Motor abgeschaltet ist, geschätzt und/oder gemessen werden. Diese können zum Beispiel die Kraftstofftanktemperatur, den Kraftstofftankdruck, den Kraftstofffüllstand, den Kraftstofftankluftgehalt usw. umfassen. In einem Beispiel kann eine Steuerung die Kraftstofftankbedingungen intermittierend über eine Dauer, während der der Motor abgeschaltet ist, schätzen.
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Bei 354 kann eine Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks (FTP – fuel tank pressure) geschätzt oder gemessen werden, und es kann bestimmt werden, ob die Absolutänderungsrate größer ist als eine Schwellrate. Wenn ja, dann kann die Steuerung bei 306 ein Auffüllungsereignis auf Grundlage dessen, dass eine Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks größer ist als eine Schwellrate, ableiten. Somit kann eine schnelle Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks eine Änderung des Kraftstoffsättigungsdrucks reflektieren, was auf einer Änderung der Zusammensetzung und/oder einer Änderung der Kraftstofftanktemperatur zurückzuführen sein kann. Die Steuerung kann demgemäß ein Flag setzen, um das Kraftstofftankauffüllungsereignis anzuzeigen.
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Wenn die (Absolut)-Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks nicht größer ist als die Schwellrate, dann haben sich die Kraftstoffsättigungsdampfdruckeigenschaften möglicherweise nicht wesentlich geändert (und somit auch nicht die Zusammensetzung). Dies kann anzeigen, dass die beibehaltene, nicht aktualisierte Zusammensetzungsschätzung für den nächsten anschließenden Neustart und somit die Kraftstoff-Verteilerleitung gültig ist.
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Es versteht sich, dass die Anzeige eines Tankauffüllungsereignisses (das eine anschließende Zusammensetzungsaktualisierung auslöst) bei anderen Umgebungsbedingungen, Fahrzeugtankkraftstoffeigenschaften (Zusammensetzung & Temperatur) und den Tankstellen-Kraftstoffeigenschaften (Zusammensetzung & Temperatur) eine andere Grundlage haben kann. Es ist zum Beispiel möglich, dass zwei Kraftstoffe mit verschiedenen Zusammensetzungen aufgrund einer verschiedenen Temperatur einen ähnlichen Sättigungsdruck haben. Es kann auch das Umgekehrte wahr sein. Das heißt, zwei Kraftstoffe mit der gleichen Zusammensetzung, aber auf verschiedenen Temperaturen, können verschiedene Sättigungsdrücke haben. Infolgedessen ist es möglich, dass ein Auffüllungsereignis die Tankdruckschwellwertänderungsrate nicht übersteigt und über einen Anstieg des Kraftstofffüllstands identifiziert wird.
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Nach Bestätigung eines Kraftstofftankauffüllungsereignisses nach einem Motorneustart (3A) kann eine Kraftstoffzusammensetzung aktualisiert werden (5), wenn die erforderlichen Abtastbedingungen zur Aktualisierung der Kraftstoffzusammensetzung erfüllt worden sind (223, 4).
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Nunmehr auf 4 Bezug nehmend, wird eine beispielhafte Routine 400 zur Bestätigung, dass gewählte Abtastbedingungen zur Ermöglichung der Durchführung einer Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung vorliegen. Insbesondere verifiziert die Routine 400, dass die Kraftstofftankbedingungen innerhalb definierter Fenster liegen, in denen Kraftstoff im Tank stabilen Sättigungsdruckbedingungen unterliegt, die Kraftstofftanktemperatur- und -druckdaten zuverlässig sind und durch Kraftstofftankluftdaten oder externe Eingaben (zum Beispiel Unterbodentemperatureingaben, die Sensordaten beeinträchtigen) nicht beeinflusst oder beeinträchtigt werden können. Somit kann das Vorliegen von Restluft in einem Kraftstofftank die Zusammensetzungsschätzung beeinflussen. Deshalb sollte der Kraftstofftank bei Routinewartungsbetriebsvorgängen gespült werden. Unter einigen Bedingungen, wenn der Kraftstofftank zum Beispiel während eines Wartungsereignisses nicht ausreichend gespült wird, kann die Luftmenge im Kraftstofftank groß sein, was dazu führt, dass ein Kraftstofftankluftpartialdruck den Sättigungsdruck des LPG-Kraftstoffs übersteigt. In solchen Situationen kann der Kraftstofftankdruck erhöht sein, was zu einer ungenauen LPG-Zusammensetzungsschätzung führt. Insbesondere kann ein Propanprozentanteil der Kraftstoffzusammensetzung zu hoch sein. Mit anderen Worten, das Vorhandensein von Restluft im Kraftstofftank kann den Kraftstofftankdruck von einer Isthöhe, die dem Istkraftstofffüllstand und dem Istpropangehalt entspricht, auf eine größere Höhe ansteigen, die einem höheren Kraftstofffüllstand und einem höheren Propangehalt entspricht. Durch bessere Identifizierung und Kompensierung von Fehlern, die sich durch das Vorhandensein von Restluft im Kraftstofftank ergeben, kann eine Kraftstoffzusammensetzungsschätzung somit genauer oder gezielter aktualisiert werden. Ebenso können instabile und/oder ungenügende Nachheizbedingungen für die beim Schätzen von Kraftstofftankdaten verwendeten Sensoren auch zu ungenauen Zusammensetzungsschätzungen führen. Durch Verifizieren, dass Sensornachheizbedingungen und Zusammensetzungsabtastbedingungen erfüllt worden sind, kann die Zuverlässigkeit der Kraftstofftankdaten verbessert werden, und weiterhin kann die Genauigkeit der unter Verwendung der Daten geschätzten Kraftstoffzusammensetzung verbessert werden.
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Bei 406 umfasst die Routine Bestimmen, ob der Kraftstofftankluftgehalt höher ist als ein Schwellwert. In einem Beispiel kann der Kraftstofftankluftgehalt durch Vergleichen des Kraftstofffüllstandsgebers und der Kraftstofftanktemperatur (FTT – fuel tank temperature) abgeleitet werden. Bei LPG, unter Annahme eines Kraftstoffs mit niedrigstem Sättigungsdruck/im ungünstigsten Fall, kann der Sättigungsdruck bei einer gegebenen Temperatur geschätzt werden. Ebenso kann unter Annahme der Quantität und Bedingungen, unter denen die Luft in den Tank eingeleitet wird (das heißt während einer Kundendienst-/Wartungsprozedur) bei einem gegebenen Tankflüssigkeitsfüllstand der Partialdruck der Luft geschätzt werden. Wenn die Kraftstofftanktemperatur zum Beispiel unter 10°C liegt und die Kraftstofftankflüssigkeitsfüllstände über ca. 75% (Tankwasserkapazität) liegen, kann bestimmt werden, dass der sich ergebende Tankluftpartialdruck die Kraftstoffzusammensetzungsschätzung beeinflussen kann, was zu einer ungenauen Schätzung führt. Wenn der Kraftstofftankluftgehalt höher als der Schwellwert ist, wie durch die Kraftstofftanktemperatur- sowie die Kraftstofffüllstandsdaten bestimmt, dann kann somit bei 408 bestimmt werden, dass der Restluftgehalt des Kraftstofftanks die Kraftstofftankdaten beeinträchtigen und die Kraftstoffzusammensetzungsschätzung beeinflussen kann. Demgemäß wird die Kraftstoffzusammensetzungsschätzung bei 410 nicht aktualisiert, und die vorhergehende nicht aktualisierte Zusammensetzung wird beibehalten.
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Wenn der Kraftstofftankluftgehalt unter dem Schwellwert liegt, dann kann die Steuerung bei 412 bestimmen, dass die Restluft im Kraftstofftank die Kraftstofftanksensormesswerte nicht beeinträchtigen kann und eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung nicht beeinflussen kann. Die Routine kann dann zu 414 übergehen, wo die Abtastbedingungen bewertet werden, bevor die Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage von Kraftstofftankbedingungen aktualisiert werden kann. Mit anderen Worten, eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung kann gezielt ermöglicht werden.
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Wenn bestimmt wird, dass der Tankluftgehalt in einem Bereich liegt, der die Zusammensetzungsberechnung nicht beeinflussen kann, dann können die Abtastbedingungen für 'kalte' Zusammensetzungsaktualisierungsbedingungen bei 414 bestätigt werden, unabhängig davon, ob eine Tankauffüllung erfasst worden ist. Diese können Bestätigen, dass eine Nachheizzeit bei abgeschaltetem Motor länger war als eine Schwelldauer, umfassen, wodurch gewährleistet wird, dass die Tankbedingungen und Sensoren stabil sind und dass die Kraftstoffpumpe läuft, um Kraftstofffluss über den Thermistor zu gewährleisten. Somit können diese Bedingungen den stabilen oder genauen Tankbedingungen zur Aktualisierung der Kraftstoffzusammensetzung unter Bedingungen eines kalten Motors oder Unterbaus entsprechen. Insbesondere können diese Bedingungen bestätigen, dass dem Thermistor keine Wärme vom Unterbau zugeführt wurde und dass Kraftstofftankdampf- und -flüssigkeitstemperaturen im Wesentlichen gleich sind. Ein Rauschfaktor, der mit einer 'kalten' Aktualisierung gehandhabt wird, sind die externen Eingaben, wie zum Beispiel die Unterbauwärmeeingabe in den Tankthermistor, wodurch die Zusammensetzungsschätzung beeinflusst wird. Wenn der Tankthermistormesswert 5°C beträgt oder höher ist als die Istkraftstoffvolumentemperatur, kann die Zusammensetzungsberechnung fehlerhaft einen 12% niedrigeren Propangehalt berechnen. Somit variieren diese Zahlen auf Grundlage der Startkraftstofftemperatur und -zusammensetzung. Wie hier verwendet, kann sich der Thermistor auf einen Kraftstofftankthermistor beziehen, der am Tank (oder in der Kraftstoffversorgungsleitung) im Kraftstoffflussweg direkt stromabwärts der Kraftstoffpumpe angebracht ist.
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Wenn 'kalte' Zusammensetzungsbedingungen bei 414 bestätigt werden, dann geht die Routine zu 422 über, um eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung zu ermöglichen. Wenn die kalten Zusammensetzungsbedingungen nicht bestätigt werden, dann wird die Zusammensetzungsschätzung nicht aktualisiert, sondern behält die vorherige nicht aktualisierte Kraftstoffzusammensetzungsschätzung bei.
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Wenn die Abtastbedingungen für eine 'kalte' Zusammensetzungsaktualisierung nicht erfüllt worden sind, dann kann bei 415 die Auffüllungsereignisanzeige bestimmt werden. Bei 416 kann bestimmt werden, ob die Auffüllung als Reaktion auf eine Zunahme des Kraftstofffüllstands erfolgt. Wenn ja, dann müssen zusätzliche Abtastbedingungen möglicherweise bestätigt werden. Zum Beispiel kann eine als Reaktion auf eine Erhöhung des Kraftstofffüllstands angezeigte Kraftstofftankauffüllung unter warmen oder heißen Motorbedingungen erfolgt sein, wobei die 'kalten' Zusammensetzungskriterien nicht erfüllt worden sind. Infolgedessen müssen die 'warmen' oder 'heißen' Zusammensetzungsaktualisierungsbedingungen möglicherweise bestätigt werden, um die Zuverlässigkeit der zur Aktualisierung der Zusammensetzung verwendeten Kraftstofftankdaten zu bestätigen.
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Bei 418 können die 'warmen' Zusammensetzungsaktualisierungsbedingungen bestätigt werden. Diese können Bestätigen, dass die Kraftstofftanktemperatur bezüglich der Umgebungs- und Motortemperatur niedriger ist als ein Schwellwert und dass die Kraftstoffpumpe läuft, um Kraftstofffluss über den Thermistor zu gewährleisten, umfassen. Somit können diese Bedingungen stabilen oder genauen Tankbedingungen zur Aktualisierung der Kraftstoffzusammensetzung unter warmen Bedingungen entsprechen. Insbesondere können diese Bedingungen bestätigen, dass dem Thermistor minimale Wärme vom Unterbau zugeführt worden ist und dass der Motor keinen heißen Neustart aufweist. Das heißt, der Motor war vor dem Auffüllen nur für eine kurze Zeitdauer betrieben worden und dann neu gestartet worden. Wenn warme Zusammensetzungsbedingungen bestätigt werden, dann geht die Routine zu 422 über, um eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung zu ermöglichen. Wenn die warmen Bedingungen nicht bestätigt werden, dann geht die Routine bei 420 dazu über, heiße Zusammensetzungsbedingungen zu bestätigen. Diese können Bestätigen, dass bestimmte Fahrzyklusbedingungen erfüllt werden (zum Beispiel dass das Fahrzeug für eine Schwelldauer über einer definierten Fahrzeuggeschwindigkeit fährt), dass die Temperatur der Nachkat-Lambdasonde unter einem Schwellwert liegt und die Kraftstoffpumpe läuft, um Kraftstofffluss über den Thermistor zu gewährleisten, umfassen. Somit können diese Bedingungen den stabilen oder genauen Tankbedingungen zur Aktualisierung der Kraftstoffzusammensetzung unter heißen Bedingungen entsprechen. Insbesondere können diese Bedingungen bestätigen, dass vom Auslass zum Thermistor reduzierte Wärmezufuhr vorliegt, dass die Unterbautemperatur nicht übermäßig ist und dass ausreichend Luftstrom vorliegt, um die Unterbautemperaturzufuhr zum Tank zu reduzieren. Wenn heiße Zusammensetzungsbedingungen bestätigt werden, dann geht die Routine zu 422 über, um eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung zu ermöglichen. Heiße Zusammensetzungsbedingungen können jedoch kontinuierlich überwacht werden, wenn sie nicht bestätigt werden, dann geht die Routine zu 410 über und aktualisiert nicht die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung. Stattdessen wird die vorherige nicht aktualisierte Kraftstoffzusammensetzungsschätzung beibehalten, und das Zusammensetzungsstatus-Flag wird gesetzt, um anzuzeigen, dass die Zusammensetzung nicht aktualisiert worden ist und fehlerhaft sein kann. Auf diese Weise werden 'kalte', 'warme' und 'heiße' Zusammensetzungsaktualisierungen bewertet, um zu gewährleisten, dass immer die genaueste Zusammensetzungsaktualisierung, die zur Verfügung steht, eingesetzt wird, wobei eine 'kalte' Aktualisierung die höchste Zusammensetzungsschätzungsgenauigkeit hat.
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Wenn der Kraftstofftankluftgehalt unter einem Schwellwert liegt und sowohl der Kraftstofftankdruck als auch die Kraftstofftanktemperatur innerhalb eines Fensters liegen, dann kann auf diese Weise die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung aktualisiert werden. Wenn der Kraftstofftankluftgehalt höher ist als der Schwellwert, dann kann die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung nicht aktualisiert werden. Mit anderen Worten, die Kraftstoffzusammensetzung wird auf Grundlage der Kraftstofftankbedingungen gezielt aktualisiert.
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Nunmehr auf 5 Bezug nehmend, wird eine beispielhafte Routine 500 zur gezielten Aktualisierung einer geschätzten Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage des Kraftstofftankdrucks und der Kraftstofftanktemperatur gezeigt.
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Bei 502 umfasst die Routine Bestätigen, dass keine Beeinträchtigung irgendwelcher der Primärsensoren (das heißt des Kraftstofftankdruck- und -temperatursensors (P-, T-Sensors)) vorliegt. In einem Beispiel können Diagnoseroutinen intermittierend oder kontinuierlich durchgeführt werden (zum Beispiel einmal pro Antriebszyklus usw.), um zu verifizieren, dass die Primärsensoren funktional sind. Wenn eine Beeinträchtigung eines Primärsensors bestimmt wird, dann kann die Primärsensorbeeinträchtigung bei 504 durch Einstellung eines Diagnosecodes angezeigt werden. Des Weiteren kann eine Standard- oder nicht aktualisierte Kraftstoffzusammensetzungsschätzung verwendet und angelegt werden. Zum Beispiel kann die Standard-Kraftstoffschätzung unter Verwendung gleitender Mittelwerte integriert werden. Wenn bekannt ist, dass die Primärsensoren nicht zuverlässig sind, dann wird die Zusammensetzung nicht aktualisiert.
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Wenn die Primärsensoren nicht beeinträchtigt sind, dann kann bei 506 bestätigt werden, dass keine Beeinträchtigung des Kraftstofffüllstandssensors vorliegt. Somit kann eine Kraftstofffüllstandsanzeige neben anderen Kraftstofftankbedingungen (zum Beispiel der Kraftstofftanktemperatur) verwendet werden, um einen Luftgehalt im Kraftstofftank abzuleiten, was wiederum eine Auswirkung auf Kraftstoffzusammensetzungsschätzungen haben kann. Wenn eine Kraftstofffüllstandssensorbeeinträchtigung bestimmt wird, dann wird bei 508 die Kraftstofffüllstandssensorbeeinträchtigung durch Einstellung eines Diagnosecodes angezeigt. Die Steuerung kann dann eine Kraftstoffzusammensetzung schätzen, während eine obere Begrenzung angewendet wird. Die aktualisierte Kraftstoffschätzung kann dann unter Verwendung gleitender Mittelwerte integriert werden. Hier kann durch Anwendung der oberen Begrenzung die potenzielle Auswirkung des unbekannten Luftgehalts des Tanks reduziert werden. In einem Beispiel kann die obere Zusammensetzungsbegrenzung auf einem typischen Kraftstoff mit mittlerem bis hohem Propangehalt basieren, der auf dem Gebiet erwartet wird. Zum Beispiel kann ein typischer Kraftstoff mit mittlerem bis hohem Propangehalt 85% Propan enthalten. Da nicht bestimmt werden kann, ob sich der Tankluftgehalt auf die Zusammensetzungsberechnung auswirken kann, was den Propangehalt zu stark werden lassen kann, wird gestattet, dass sich die Zusammensetzung normalerweise bis zu der Begrenzung aktualisiert, wodurch die Auswirkung des Tankluftgehalts begrenzt wird.
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Wenn der Kraftstofffüllstandssensor nicht beeinträchtigt ist, dann kann die Steuerung bei 510 die Kraftstoffzusammensetzung auf Grundlage des Kraftstofftankdrucks und der Kraftstofftanktemperatur aktualisieren. Die aktualisierte Schätzung kann unter Verwendung gleitender Mittelwerte integriert werden. Wie zuvor dargelegt, kann die Steuerung dann eine Anfüllungsdauer bei einem anschließenden Motorneustart auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzung einstellen. Zum Beispiel kann die Kraftstoff-Verteilerleitung für eine erste, kürzere Anfüllungsdauer angefüllt werden, wenn die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung aktualisiert ist, und für eine zweite, längere Anfüllungsdauer, wenn die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung nicht aktualisiert ist (das heißt, mit hinzugefügtem zusätzlichen Korrekturfaktor). Die erste Dauer kann auf die aktualisierte Kraftstoffzusammensetzung basiert werden, während die zweite Dauer auf die nicht aktualisierte Kraftstoffzusammensetzung und einen Grad, zu dem der Kraftstofftankdruck und die Kraftstofftanktemperatur außerhalb des Fensters liegen, basiert werden kann. Zum Beispiel kann mit Zunahme einer Differenz zwischen dem Kraftstofftankdruck oder der Kraftstofftanktemperatur und den Grenzen des Abtastfensters die zweite Dauer verlängert werden.
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In einem Beispiel kann ein Zusammensetzungsstatus-Flag verwendet werden, wobei 1 eine aktualisierte Zusammensetzung anzeigt, 0 anzeigt, dass die Zusammensetzung seit der letzten Auffüllung nicht aktualisiert worden ist, und –1 anzeigt, dass die Zusammensetzung unbekannt ist oder ein Standard-Wert verwendet worden ist. Bei einem Zusammensetzungsstatus von 1 kann eine normale Anfüllung die Maßnahme sein, wenn der Status 0 ist, kann eine kurze zusätzliche Zeitdauer jedem anschließenden Anfüllungsereignis hinzugefügt werden, und wenn der Status –1 ist, kann eine längere Zeitdauer jedem anschließenden Anfüllungsereignis hinzugefügt werden.
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In einem Beispiel kann während eines ersten Tankauffüllungsereignisses, wenn ein Kraftstofftankluftgehalt unter einem Schwellwert liegt, eine geschätzte Kraftstoffzusammensetzung aktualisiert werden. Im Vergleich dazu kann während eines zweiten Tankauffüllungsereignisses, wenn der Kraftstofftankluftgehalt über dem Schwellwert liegt, die geschätzte Kraftstoffzusammensetzung nicht aktualisiert werden. Das heißt, eine nicht aktualisierte, neueste Kraftstoffzusammensetzungsschätzung kann weiter verwendet werden. Das erste sowie das zweite Tankauffüllungsereignis können auf Grundlage dessen, dass eine Änderungsrate des Kraftstofftankdrucks unter Motorabschaltungsbedingungen über einem Schwellwert liegt und/oder auf Grundlage einer Änderung des Kraftstofffüllstands im Kraftstofftank abgeleitet werden.
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Während eines ersten Motorneustarts im Anschluss an das erste Tankauffüllungsereignis kann eine Steuerung die Kraftstoff-Verteilerleitung für eine erste Dauer auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzung anfüllen. Das heißt, die Kraftstoffpumpe und Solenoide können für die erste Dauer betrieben werden, um die Kraftstoff-Verteilerleitung anzufüllen, so dass ein flüssiger Kraftstoff auf der erhöhten Kraftstoff-Verteilerleitungstemperatur gehalten werden kann. Im Vergleich dazu kann die Kraftstoff-Verteilerleitung während eines zweiten Motorneustarts im Anschluss an das zweite Tankauffüllungsereignis für eine zweite Dauer auf Grundlage der nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung (zum Beispiel Zusammensetzungsstatus-Flag von 0) angefüllt werden. Hier kann die zweite Dauer länger sein als die erste Dauer. Zum Beispiel kann die Steuerung während des zweiten Tankauffüllungsereignisses einen Diagnosecode oder einen Zusammensetzungsstatus-Flag setzen, um anzuzeigen, dass die Kraftstoffzusammensetzung nicht aktualisiert worden ist. Folglich kann die Steuerung während des zweiten Motorneustarts die (zweite) Dauer, über die die Kraftstoffpumpe betrieben wird, verlängern, und die Kraftstoffleitung wird als Reaktion auf die Anzeige angefüllt. Die (zweite) Dauer kann mit einem auf dem Kraftstofffüllstand (oder Kraftstofftankdruck) und der Kraftstofftanktemperatur basierenden Faktor verlängert werden. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Dauer bestimmen, die auf der nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung (wie zum Beispiel die während eines vorhergehenden Anfüllungsvorgangs verwendete) basiert, und dann die Dauer mit einem Faktor (zum Beispiel einem Korrekturfaktor oder Kompensationsfaktor), der auf einer aktuellen Schätzung der Kraftstofftanktemperatur und des Kraftstofftankdrucks basiert, verlängern.
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Eine beispielhafte Einstellung eines Anfüllungsvorgangs während eines Motorstarts auf Grundlage einer (aktualisierten oder nicht aktualisierten) Kraftstoffzusammensetzungsschätzung wird in 6 gezeigt. Das Kennfeld 600 vergleicht einen Anfüllungsvorgang vor einem Motorneustart als Reaktion auf eine Anzeige einer aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung (gestrichelte Linien) mit einem Anfüllungsvorgang vor einem Motorneustart als Reaktion auf eine Anzeige einer nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung (durchgezogene Linien). Insbesondere zeigt das Kennfeld 600 eine Anzeige über einen Motor-Ein/Aus-Status bei den Kurven 602 und 603, eine Anzeige über einen Auffüllungsstatus (oder Auffüllung-erfasst-Flag) bei Kurve 604, eine Anzeige über einen Kraftstofftankluftgehalt bei den Kurven 606 und 607, Änderung eines Zusammensetzungsaktualisierungs-Flags bei den Kurven 608 und 609, eine Anzeige über eine Motorneustart- und -zündungsanforderung bei Kurve 610 und eine Anzeige über einen Kraftstoffpumpenbetrieb bei den Kurven 612 und 613.
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In dem gezeigten Beispiel kann der Motor bei t1 (Kurve 602) abgeschaltet werden. Obgleich der Motor abgeschaltet ist, können die Kraftstofftankbedingungen überwacht werden, um zu bestimmen, ob ein Kraftstofftankauffüllungsereignis aufgetreten ist. Zum Beispiel können Tankdruck- und -temperaturbedingungen überwacht werden. Bei t2 kann eine Auffüllung auf Grundlage dessen, dass eine Änderungsrate des Tankdrucks über einem Schwellwert liegt, erfasst werden. Demgemäß wird bei t2 ein Auffüllung-erfasst-Status-Flag gesetzt (Kurve 604). Obgleich der Motor abgeschaltet ist, kann somit auch ein Kraftstofftankluftgehalt auf Grundlage der Kraftstofftanktemperatur- und -druckbedingungen abgeleitet werden. Als erstes Beispiel kann bei t2 abgeleitet werden, dass der Kraftstofftankluftgehalt (Kurve 607, gestrichelte Linie) unter einem Schwellwert 605 liegt. Als Reaktion darauf, dass der Kraftstofftankluftgehalt unter dem Schwellwert 605 liegt, kann bestimmt werden, dass der Kraftstofftankluftgehalt keine Auswirkung auf eine Kraftstoffzusammensetzungsschätzung hat, die auf Kraftstofftankdruck und -temperatur basiert. Das heißt, der Kraftstofftankluftgehalt kann die Zusammensetzungsschätzung nicht beeinträchtigen. Deshalb wird als Reaktion darauf, dass das Auffüllungsereignis erfasst wird, und aufgrund dessen, dass der Kraftstofftankluftgehalt bei t2 unter dem Schwellwert liegt, eine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung durchgeführt, und es wird ein Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierungs-Flag gesetzt (Kurve 609, gestrichelte Linie).
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Bei 610 kann eine Zündung eingeschaltet werden, und es kann eine Motorneustartanforderung erhalten werden. Als Reaktion auf die Motorneustartanforderung kann ein Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllungsvorgang bei t4 eingeleitet werden, wobei die Kraftstoffpumpe betrieben wird. Hier kann der Anfüllungsvorgang auf der kürzlich aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung basiert werden. Zum Beispiel kann eine Pumpenbetriebsdauer d1 zur Anfüllung der Kraftstoff-Verteilerleitung auf der aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung basiert werden. Im Anschluss an die Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung kann der Motor bei t5 neu gestartet werden.
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In einem anderen Beispiel kann bei t2 abgeleitet werden, dass der Kraftstofftankluftgehalt (Kurve 606, durchgezogene Linie) über dem Schwellwert 605 liegt. Als Reaktion darauf, dass der Kraftstofftankluftgehalt über dem Schwellwert 605 liegt, kann bestimmt werden, dass der Kraftstofftankluftgehalt eine Auswirkung auf eine Kraftstoffzusammensetzungsschätzung hat, die auf dem (der) Kraftstofftankdruck und -temperatur basiert. Das heißt, der Kraftstofftankluftgehalt kann die Zusammensetzungsschätzung beeinträchtigen. Obgleich ein Auffüllungsereignis erfasst worden ist (Kurve 604), wird aufgrund dessen, dass der Kraftstofftankluftgehalt über dem Schwellwert liegt, bei t2 keine Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung durchgeführt, und es wird kein Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierungs-Flag gesetzt (Kurve 608, durchgezogene Linie). Es kann hingegen ein Flag gesetzt werden, um anzuzeigen, dass die Kraftstoffzusammensetzung nicht aktualisiert worden ist und die neueste Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung, die zur Verfügung steht, möglicherweise nicht der Istkraftstoffzusammensetzung im Kraftstofftank entspricht. Darüber hinaus kann ein Korrekturfaktor bestimmt werden.
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Bei 610 kann eine Zündung eingeschaltet werden, und es kann eine Motorneustartanforderung erhalten werden. Als Reaktion auf die Motorneustartanforderung kann ein Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllungsvorgang bei t4 eingeleitet werden, wobei die Kraftstoffpumpe betrieben wird. Hier kann der Anfüllungsvorgang auf der neusten nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzung und weiterhin auf dem Korrekturfaktor basieren. Eine Pumpenbetriebsdauer d2 zum Anfüllen der Kraftstoff-Verteilerleitung kann auf der nicht aktualisierten Kraftstoffzusammensetzungsschätzung (zum Beispiel der letzten aktualisierten Zusammensetzungsschätzung) mit einer hinzugefügten auf dem Korrekturfaktor basierenden Kompensation basieren. Folglich ist die Anfüllungsdauer d2 als Reaktion auf eine nicht aktualisierte Kraftstoffzusammensetzungsschätzung länger als die Anfüllungsdauer d1 als Reaktion auf die aktualisierte Kraftstoffzusammensetzungsschätzung. Im Anschluss an die längere Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung kann dann der Motor bei t6 neu gestartet werden. Das heißt, der Kraftstoffpumpenbetrieb kann verlängert werden, um eine ausreichende Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung zu gewährleisten, und ein Motorneustart kann verzögert werden.
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Auf diese Weise kann eine Kraftstoffzusammensetzungsschätzung im Anschluss an ein Kraftstofftankauffüllungsereignis in Erwartung einer durch das Auftanken ausgelösten Zusammensetzungsänderung aktualisiert werden. Des Weiteren kann die Kraftstoffzusammensetzungsaktualisierung nur dann ermöglicht werden, wenn gewählte Kraftstofftankbedingungen erfüllt werden, wobei die Kraftstofftankdaten zuverlässig sind. Die auf zuverlässigen Tankdaten basierende aktualisierte Zusammensetzung kann dann zur Bestimmung einer Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllungsdauer bei einem anschließenden Motorneustart verwendet werden. Durch Ermöglichung der Durchführung der Zusammensetzungsaktualisierung nur bei Bestätigung der Zuverlässigkeit der Daten kann eine genauere Kraftstoffzusammensetzung unter Motorabschaltungsbedingungen geschätzt werden. Durch Einstellung der Anfüllungsdauer bei dem anschließenden Motorneustart auf Grundlage der aktualisierten Zusammensetzungsschätzung kann ausreichende Anfüllung erreicht werden, wodurch die Motorstartbarkeit mit gasförmigen Kraftstoffen verbessert wird. Insgesamt kann die Motorleistung verbessert werden, und Motorabwürgen aufgrund ungenügender Kraftstoff-Verteilerleitungsanfüllung kann reduziert werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Betätigungen oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend nötig, um die Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, zu erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Handlungen einen in das computerlesbare Speichermedium im Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen.
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Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen rein beispielhaft sind und dass diese bestimmten Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden sollen, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt somit alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart sind, ein.
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Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden.
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Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss von einem oder mehreren solchen Elementen umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.