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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Einstellung einer Zündung eines Motors in einem Fahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Motorsteuergerät.
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Die sogenannte Klopfgrenze eines Motors ist abhängig von der Qualität des Kraftstoffs, wie z.B. von der sogenannten Oktanzahl des Kraftstoffs. Der Motor fährt dabei zur Einstellung der Klopfgrenze diese experimentell im Betrieb an, was zu einer gewissen Belastung der Bauteile des Motors führt.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Informationen bezüglich der Qualität von Kraftstoffen von Fahrzeugen nach einem Tankvorgang an weitere Fahrzeuge übermittelt werden, um das Tanken von Kraftstoffen minderer Qualität und damit einhergehende Belastungen des Motors zu verhindern.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 102013106586 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Überwachen eines Verbrennungsablaufs in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem der Standort des Kraftfahrzeugs beim Tanken mittels Navigationsdaten ermittelt wird, und Warnmeldungen erzeugt und ausgegeben werden, falls Störungen nach dem Betankungsvorgang im Verbrennungsablauf auftreten. Die mit einer bestimmten Tankstelle verknüpften Warnmeldungen können wiederum verwendet werden, um weitere Betankungsvorgänge an dieser Tankstelle zu vermeiden, wobei die Zusammenhänge zwischen Tankstellen und Warnmeldungen auch an einer zentralen Stelle außerhalb des Fahrzeugs gespeichert werden können.
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Derartige Warnungen vor Kraftstoffen einer bestimmten Tankstelle können somit verwendet werden, um Beschädigungen aufgrund von Störungen nach dem Betankungsvorgang im Verbrennungsablauf zu verhindern.
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Wünschenswert wären allerdings auch eine einfache und flexible Möglichkeit den Kraftfahrzeugbetrieb mit Kraftstoffen unterschiedlicher Qualität durchzuführen, ohne dass dadurch Beschädigungen des Motors entstehen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Motorsteuergerät zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein Kraftfahrzeugbetrieb mit Kraftstoffen unterschiedlicher Qualität einfach und flexibel und ohne Schädigung des Motors durchgeführt werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Einstellung einer Zündung eines Motors in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einstellung der Zündung des Motors die Klopfgrenze des Motors unter Berücksichtigung von mindestens einer Information bezüglich der Qualität eines getankten Kraftstoffs ermittelt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs in einer Datenbank gespeichert ist und an das Fahrzeug übermittelt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein weiteres Fahrzeug den Kraftstoff getankt hat, die Klopfgrenze im Betrieb ermittelt hat, und die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs direkt an das Fahrzeug übermittelt hat.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein weiteres Fahrzeug den Kraftstoff getankt hat, die Klopfgrenze im Betrieb ermittelt hat, und die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs an einen Server übermittelt hat.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine statistische Mittelung der Qualität des getankten Kraftstoffs aufgrund der mindestens einen Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs von mehreren Fahrzeugen durchgeführt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs basierend auf der Differenz eines Füllstand eines Kraftstofftanks des mindestens eines weiteren Fahrzeugs vor und nach einem Tankvorgang und basierend auf der im Betrieb ermittelten Klopfgrenze vor und nach dem Tankvorgang ermittelt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Klopfgrenze des Motors ausschließlich durch die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs von mindestens einem weiteren Fahrzeug ermittelt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Tankstelle die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs an den Server übermittelt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs eine von mindestens einem weiteren Fahrzeug, welches den Kraftstoff getankt hat, im Betrieb ermittelte Information bezüglich eines Zündzeitpunkts an der Klopfgrenze oder einer Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze umfasst.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs Informationen für eine Identifikation einer Tankstelle umfasst.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe der Fahrzeuge eine Klopfsensorik zur Ermittlung der Klopfgrenze im Betrieb aufweist und eine zweite Gruppe der Fahrzeuge keine Klopfsensorik zur Ermittlung der Klopfgrenze im Betrieb aufweist, und dass bei der ersten Gruppe der Fahrzeuge die Klopfgrenze im Betrieb ermittelt und mindestens eine Information bezüglich der Qualität des getankten Kraftstoffs von der ersten Gruppe der Fahrzeuge an die zweite Gruppe der Fahrzeuge für die Einstellung der Zündungen der Motoren übermittelt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Motorsteuergerät zur Einstellung einer Zündung eines Motors in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät eine Prozessierungseinheit aufweist, die für die Einstellung der Zündung des Motors die unter Berücksichtigung von mindestens einer Information bezüglich der Qualität eines getankten Kraftstoffs ermittelte Klopfgrenze des Motors verwenden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Motorsteuergerät in einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei das Fahrzeug die mindestens eine Information bezüglich der Qualität eines getankten Kraftstoffs über eine Luftschnittstelle empfängt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Einstellung einer Zündung eines Motors in einem Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine schematische Ansicht von Fahrzeugen, die mittels eines Kommunikationsnetzwerkes mit einem Server zur Übertragung von Informationen bezüglich der Qualität eines getankten Kraftstoffs, und zum Abruf von Informationen zur Einstellung einer Zündung eines Motors verbunden sind gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Viertaktmotors.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Viertaktmotors nach einem Tankvorgang, bei dem aufgrund von Informationen bezüglich der Qualität eines getankten Kraftstoffs der Zündzeitpunkt im Vergleich zu 3 zeitlich und prozessmäßig nach hinten verschoben ist.
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Bei dem in
1 dargestellten Verfahren ermittelt in einem ersten Schritt S1 ein Fahrzeug eine Information bzgl. einer Qualität eines getankten Kraftstoffs mittels Bestimmung der Klopfgrenze im Fahrzeugbetrieb. Die Information bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs kann dabei z.B. in Form eines Zündzeitpunkts an der Klopfgrenze oder in Form einer Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze angegeben werden. Zur Verbesserung der Genauigkeit der ermittelten Qualität des getankten Kraftstoffs kann dabei auch der Anteil des getankten Kraftstoffs an der Gesamtmenge des sich im Tank befindenden Kraftstoffs basierend auf einem Vergleich des Füllstands des Tanks vor und nach dem Tankvorgang und die Veränderung der Klopfgrenze vor und nach dem Tankvorgang berücksichtigt werden. Dadurch kann z.B. der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des getankten Kraftstoffs durch die folgende Formel ermittelt werden:
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Hierbei steht Kg für den Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des getankten Kraftstoffs, Kv für den Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze vor dem Tankvorgang, Kn für den Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze nach dem Tankvorgang, Fv für den Füllstand des Tanks vor dem Tankvorgang und Fn für den Füllstand des Tanks nach dem Tankvorgang. Hierbei wird ein linearer Zusammenhang zwischen dem Anteil des getankten Kraftstoffs an der Gesamtmenge des sich im Tank befindenden Kraftstoffs und der Veränderung der Klopfgrenze angenommen.
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In einem zweiten Schritt S2 werden dann die im ersten Schritt S1 ermittelten Informationen bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs mittels eines Kommunikationsnetzwerkes über eine Luftschnittstelle vom Fahrzeug an einen Server übermittelt und in einer Datenbank gespeichert. Zudem werden Informationen zur Identifikation der Tankstelle an der der Kraftstoff getankt wurde, wie z.B. die Geokoordinaten oder eine Identifikationsnummer der Tankstelle, an den Server übermittelt. Falls Informationen bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs von mehreren Fahrzeugen an den Server übermittelt wurden, kann eine statistische Mittelung der Qualität des getankten Kraftstoffs durchgeführt werden. Ferner kann die Ermittlung des Zündzeitpunkts an der Klopfgrenze oder der Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des getankten Kraftstoffs mittels der im ersten Schritt S1 erwähnten Formel auch erst im Server erfolgen. Hierzu müssen vom Fahrzeug der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze vor und nach dem Tankvorgang und der Füllstand des Tanks vor und nach dem Tankvorgang an den Server übermittelt werden.
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In einem dritten Schritt S3 wird von einem weiteren Fahrzeug vor einem Tankvorgang eine Information bzgl. der Qualität des an der Tankstelle zur Verfügung stehenden Kraftstoffs mittels des Kommunikationsnetzwerkes über die Luftschnittstelle vom Server erfragt. Eine solche Anfrage kann entweder aktiv durch den Fahrer des weiteren Fahrzeugs oder automatisch bei Annäherung an die Tankstelle erfolgen.
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In einem vierten Schritt S4 wird dann im Server die Information bzgl. der Qualität des an der Tankstelle zur Verfügung stehenden Kraftstoffs von der Datenbank abgerufen und mittels des Kommunikationsnetzwerkes über die Luftschnittstelle an ein Motorsteuergerät des weiteren Fahrzeugs übertragen.
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In einem fünften Schritt S5 wird in einer Prozessierungseinheit des Motorsteuergeräts die Zündung des Motors unter Berücksichtigung der vom Server übermittelten Information bzgl. der Qualität des an der Tankstelle zur Verfügung stehenden Kraftstoffs eingestellt. Zur Verbesserung der Genauigkeit der eingestellten Zündung des Motors kann dabei auch der Anteil des getankten Kraftstoffs an der Gesamtmenge des sich im Tank befindenden Kraftstoffs basierend auf einem Vergleich des Füllstands des Tanks vor und nach dem Tankvorgang und die Klopfgrenze des getankten und des sich bereits vor dem Tankvorgang im Tank befindlichen Kraftstoffs berücksichtigt werden. Dadurch kann z.B. der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des sich im Tank befindlichen Kraftstoffgemisches durch die folgende Formel ermittelt werden:
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Hierbei steht Kg für den Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des getankten Kraftstoffs, Kv für den Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze vor dem Tankvorgang, Kn für den Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des sich im Tank befindlichen Kraftstoffgemisches nach dem Tankvorgang, Fv für den Füllstand des Tanks vor dem Tankvorgang und Fn für den Füllstand des Tanks nach dem Tankvorgang. Ferner kann die Ermittlung des Zündzeitpunkts an der Klopfgrenze oder der Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des sich im Tank befindlichen Kraftstoffgemisches mittels der o.g. Formel auch bereits im Server erfolgen. Hierzu müssen vom weiteren Fahrzeug der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze vor dem Tankvorgang und der Füllstand des Tanks vor und nach dem Tankvorgang an den Server übermittelt werden. Anschließend kann dann der ermittelte Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze oder die ermittelte Winkelstellung der Kurbelwelle zum Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des sich im Tank befindlichen Kraftstoffgemisches vom Server an das weitere Fahrzeug übermittelt werden.
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In einem sechsten Schritt S6 kann mittels einer in einer Prozessierungseinheit des Motorsteuergeräts implementierten Klopfregelung bestehend aus Klopfsensoren, Signalauswertung und Algorithmen zur Erkennung von Klopfen die Einstellung der Zündung des Motors weiter verbessert werden, wobei diese verbesserte Einstellung der Zündung des Motors zum Betrieb des Fahrzeugs nicht unbedingt notwendig ist.
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Somit kann also aufgrund der bereits vorhandenen Information bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs die Zündung des Motors eingestellt werden, ohne dass zur Einstellung der Klopfgrenze des Motors diese experimentell im Betrieb angefahren werden muss. Durch die Nutzung von Flottendaten bzgl. der Kraftstoffqualität an verschiedenen Tankstellen kann die Zündung des Motors prädiktiv in Abhängigkeit von der jeweils angefahrenen Tankstelle eingestellt werden. Wenn man z.B. weiß, dass an bestimmten Tankstellen Schlechtkraftstoffe verkauft werden, muss der Motor nicht mehr die Klopfgrenze experimentell anfahren, was zu einer geringeren Belastung der Motorbauteile führen wird.
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In einer alternativen Ausführungsform können Fahrzeuge Informationen bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs speichern und direkt mittels drahtloser Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug austauschen, so dass kein Server benötigt wird. Wenn nun z.B. ein Fahrzeug einer Fahrzeugflotte, das mit Klopfsensoren ausgerüstet ist feststellt, dass der Kraftstoff einer Tankstelle von schlechter Qualität ist und dies den anderen Fahrzeugen der Fahrzeugflotte mitteilt, dann kann bei einem Teil der Fahrzeugflotte z.B. auf die Klopfsensoren des Motors verzichtet werden, da diese Fahrzeuge die Informationen zum Kraftstoff aus den Schwarmdaten der anderen Fahrzeuge beziehen können. Dadurch können Einzelteilkosten eingespart werden.
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2 zeigt eine schematische Ansicht von Fahrzeugen, die mittels eines Kommunikationsnetzwerkes mit einem Server zur Übertragung von Informationen bezüglich der Qualität eines getankten Kraftstoffs, und zum Abruf von Informationen zur Einstellung einer Zündung eines Motors verbunden sind gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung z.B. zur Durchführung des unter 1 beschriebenen Verfahrens.
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Ein erstes Fahrzeug 10 umfasst dabei einen Fahrzeugbus 11, an den mehrere Steuergeräte 12 bis 15 angeschlossen sind, wobei das Steuergerät 12 ein Motorsteuergerät zur Steuerung eines Motors 17 ist.
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Das Motorsteuergerät 12 ermittelt eine Information bzgl. einer Qualität eines getankten Kraftstoffs mittels Bestimmung der Klopfgrenze im Fahrzeugbetrieb z.B. durch Klopfsensoren, wie z.B. unter 1 im ersten Schritt S1 beschrieben.
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Die vom Motorsteuergerät 12 ermittelte Information bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs wird an das Steuergerät 15 übermittelt, und für die Übertragung über eine Luftschnittstelle zu einem Kommunikationsnetzwerk vorbereitet, wie z.B. unter 1 im zweiten Schritt S2 beschrieben. Hierfür werden die Daten, die die Information bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs enthalten, gemäß einem bestimmten Modulations- und Kodierschema moduliert und kodiert, und auf eine Trägerfrequenz hochgemischt.
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Anschließend werden die Daten über eine Antenne 16 über die Luftschnittstelle an eine Antenne 20 einer Basisstation 21 des Kommunikationsnetzwerkes übertragen. Die Übertragung über die Luftschnittstelle kann dabei z.B. gemäß einem der Mobilfunkstandards GSM, UMTS, oder LTE erfolgen.
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Von der Basisstation 21 werden die Daten über weitere Komponenten des Kommunikationsnetzwerkes, die der Einfachheit halber nicht in 2 dargestellt sind, an einen Server 30 übermittelt.
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Der Server 30 sendet die Daten, die die Information bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs enthalten, zur Speicherung an eine Datenbank 31, wobei zuvor im Server 30 noch eine statistische Mittelung der Qualität des getankten Kraftstoffs durchgeführt werden kann, falls Informationen bzgl. der Qualität des getankten Kraftstoffs von mehreren Fahrzeugen übermittelt wurden, wie z.B. unter 1 im zweiten Schritt S2 beschrieben.
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Weitere Fahrzeuge können nun Informationen bzgl. der Qualität des an einer Tankstelle zur Verfügung stehenden Kraftstoffs vom Server erfragen, und diese Informationen zur Einstellung der Zündung des Motors verwenden, wie im Folgenden beschrieben ist.
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Ein zweites Fahrzeug 40 umfasst analog zum ersten Fahrzeug 10 einen Fahrzeugbus 41, an den mehrere Steuergeräte 42 bis 45 angeschlossen sind, wobei das Steuergerät 42 ein Motorsteuergerät zur Steuerung eines Motors 47 ist.
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In einer Situation, in der das zweite Fahrzeug 40 einen Tankvorgang an einer Tankstelle starten will, kann das zweite Fahrzeug 40 zuvor eine Information bzgl. der Qualität des an der Tankstelle zur Verfügung stehenden Kraftstoffs vom Server erfragen, wie z.B. unter 1 im dritten Schritt S3 beschrieben. Auf eine solche Anfrage hin wird dann im Server 30 die Information bzgl. der Qualität des an der Tankstelle zur Verfügung stehenden Kraftstoffs von der Datenbank 31 abgerufen und mittels des Kommunikationsnetzwerkes über die Luftschnittstelle an das Motorsteuergerät 42 des zweiten Fahrzeugs 40 übertragen, wie z.B. unter 1 im vierten Schritt S4 beschrieben.
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Das Motorsteuergerät 42 stellt die Zündung des Motors 47 unter Berücksichtigung der vom Server 30 übertragenen Information bzgl. der Qualität des an der Tankstelle zur Verfügung stehenden Kraftstoffs ein, wie z.B. unter 1 im fünften Schritt S5 beschrieben.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Viertaktmotors.
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Der Viertaktmotor 50 umfasst dabei eine Zündkerze 51, ein Abgasventil 52, ein Luftzufuhrventil 53, einen Kolben 54, eine Pleuelstange 55, und eine Kurbelwelle 56.
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Die Stellung der Kurbelwelle 56 in 3 entspricht dabei der Stellung zum Zeitpunkt der Zündung an der Klopfgrenze des Motors.
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Wird nun Kraftstoff mit schlechterer Qualität als dem sich bereits im Tank befindlichen getankt, wird gemäß dem unter 1 in den Schritten S3, S4 und S5 beschriebenen Verfahren die Zündung des Motors prädiktiv eingestellt, wie in 4 dargestellt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Viertaktmotors 50 nach einem Tankvorgang, bei dem aufgrund von Informationen bezüglich der Qualität eines getankten Kraftstoffs der Zündzeitpunkt im Vergleich zu 3 zeitlich und prozessmäßig nach hinten verschoben ist.
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Analog zum in 3 abgebildeten Viertaktmotor umfasst der Viertaktmotor 50 dabei die Zündkerze 51, das Abgasventil 52, das Luftzufuhrventil 53, den Kolben 54, die Pleuelstange 55, und die Kurbelwelle 56.
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Die Stellung der Kurbelwelle 56 in 4 entspricht dabei wiederum der Stellung zum Zeitpunkt der Zündung an der Klopfgrenze des Motors. Aufgrund der schlechteren Qualität des getankten Kraftstoffs ist der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze des Motors im Vergleich zu 3 zeitlich und prozessmäßig nach hinten verschoben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013106586 A1 [0004]
