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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffmischvorrichtung. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren um Kraftstoffgemische, insbesondere mittels der Kraftstoffmischvorrichtung, bereitzustellen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Diagnose der Kraftstoffmischvorrichtung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung Computerprogramme, die jeden Schritt eines der Verfahren ausführen, sowie maschinenlesbare Speichermedien, welche die Computerprogramme speichern. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um mindestens eines der Verfahren auszuführen.
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Stand der Technik
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Ein an den Kraftstoff anpassungsfähiges Fahrzeug (Flexible Fuel Vehicle; FFV) ist ein Fahrzeug, das mit Benzin, den Alkoholen Methanol und Ethanol sowie beliebigen Mischungen dieser Kraftstoffe betrieben werden kann. Der Begriff des FFV ist klar abzugrenzen zu einem Fahrzeug mit einem Vielstoffmotor, der verschiedenste Kraftstoffe verbrennt sowie zu Motoren, die mit Dieselkraftstoff oder Biodiesel betrieben werden. Der Sinn des FFV-Konzepts besteht darin, eine vorzugsweise Verwendung von Alkoholen, insbesondere von Bioalkoholen zu ermöglichen, wobei bei deren zeitlicher oder regional begrenzter Nicht-Verfügbarkeit ebenfalls ein Benzinbetrieb möglich ist. Daher bleibt im Gegensatz zur reinen Alkoholfahrzeugen die Mobilität für den Fahrzeugbetreiber gewährleistet.
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Sowohl Methanol- als auch Ethanolkraftstoffe enthalten üblicherweise einen Zusatz von 15 % speziellen leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen oder im einfachsten Fall von Benzin. Dieser Zusatz dient hauptsächlich der Verbesserung der bei reinen Alkoholen kritischen Kaltstart- und Kaltlaufeigenschaften unterhalb einer Temperatur von etwa 15 °C sowie aus Sicherheitsgründen der Verschiebung der oberen Explosionsgrenzen. Bei reinen Alkoholen kann es unter bestimmten Bedingungen zur Entzündung von Kraftstoffdampf im Tank kommen. Kraftstoffe mit hoher Alkoholbeimischung können sowohl für Kraftfahrzeuge mit reiner Saugrohreinspritzung oder mit reiner Direkteinspritzung sowie ebenfalls für Kraftfahrzeuge mit einem Dualsystem verwendet werden, welches die Kraftstoffeinspritzung auf eine Saugrohreinspritzung und eine Direkteinspritzung aufteilt. Derartige Dualsysteme weisen einen Kraftstoffniederdruckspeicher auf, der zur Kraftstoffversorgung der Saugrohreinspritzung dient. Weiterhin weisen sie einen Kraftstoffhochdruckspeicher auf, der die Direkteinspritzung mit Kraftstoff versorgt.
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FFVs, die ein Dualsystem aufweisen, können über einen einzigen Kraftstofftank verfügen, der sowohl den Kraftstoffniederdruckspeicher als auch den Kraftstoffhochdruckspeicher mit Kraftstoff versorgt. Alternativ kann auch jeder Kraftstoffspeicher über einen eigenen Kraftstofftank verfügen, wobei die beiden Tanks mit unterschiedlichen Kraftstoffen befüllt werden können. Es ist auch möglich, zwei Kraftstofftanks mit einem Umschaltventil zu versehen, so dass die Kraftstoffversorgung immer nur aus einem der beiden Tanks erfolgt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Kraftstoffmischvorrichtung weist einen ersten Kraftstofftank mit einer ersten elektrischen Kraftstoffpumpe auf. Weiterhin weist sie einen zweiten Kraftstofftank mit einer zweiten elektrischen Kraftstoffpumpe auf. Derartige elektrische Kraftstoffpumpen werden herkömmlicherweise verwendet, um einen Kraftstoffniederdruckspeicher mit Kraftstoff zu befüllen oder sie dienen als Vorförderpumpen vor einer Hochdruckkraftstoffpumpe eines Kraftstoffhochdruckspeicher. Beide Kraftstoffpumpen der Kraftstoffmischvorrichtung sind fluidisch mit einem ersten Mischpunkt verbunden, der fluidisch mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher verbunden ist. Außerdem sind beide Kraftstoffpumpen fluidisch mit einem zweiten Mischpunkt verbunden, der fluidisch mit einem Kraftstoffniederdruckspeicher verbunden ist. Die beiden Mischpunkte ermöglichen es, beliebige Mischungsverhältnisse aus einem ersten Kraftstoff, der in dem ersten Kraftstofftank enthalten ist, und einem zweiten Kraftstoff, der in dem zweiten Kraftstofftank enthalten ist, zu erzeugen und dem Kraftstoffhochdruckspeicher sowie dem Kraftstoffniederdruckspeicher zuzuführen.
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Unter einem Kraftstoffniederdruckspeicher wird ein Kraftstoffspeicher verstanden, der zur Versorgung von Saugrohreinspritzventilen eingerichtet ist. Unter einem Kraftstoffhochdruckspeicher wird ein Kraftstoffspeicher verstanden, der zur Versorgung von Kraftstoffdirekteinspritzungsventilen vorgesehen ist. Um in dem Kraftstoffhochdruckspeicher den für die Kraftstoffdirekteinspritzung notwendigen Kraftstoffdruck erzeugen zu können, wird eine Kraftstoffhochdruckpumpe benötigt. Diese ist vorzugsweise in der fluidischen Verbindung zwischen dem ersten Mischpunkt und dem Kraftstoffhochdruckspeicher angeordnet. So erfolgt die Erzeugung des Kraftstoffgemisches, bevor dieses der Kraftstoffhochdruckpumpe zugeführt wird. So kann es anschließend einheitlich auf den für den Kraftstoffhochdruckspeicher benötigen Druck gebracht werden.
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Es ist bevorzugt, dass in jeder der beiden fluidischen Verbindungen der beiden elektrischen Kraftstoffpumpen mit dem ersten Mischpunkt und in jeder der beiden fluidischen Verbindungen der beiden elektrischen Kraftstoffpumpen mit dem zweiten Mischpunkt jeweils ein Rückschlagventil angeordnet ist. Die Rückschlagventile sind so angeordnet, dass sie eine Fluidbewegung in Richtung der elektrischen Kraftstoffpumpen verhindern. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass von den Mischpunkten kein Kraftstoffgemisch in einen der Kraftstofftanks zurücklaufen kann. Ein solches Zurücklaufen würde die Zusammensetzung des im betroffenen Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoffs verändern und dadurch den zukünftigen Betrieb der Kraftstoffmischvorrichtung stören.
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Vorzugsweise ist in jedem der Mischpunkte jeweils ein Mischventil angeordnet. Dieses kann beispielsweise als elektrisch verstellbares 2/3-Wegeventil ausgeführt sein. Alternativ kann das Mischventil beispielsweise auch realisiert sein, indem jeder Mischpunkt in jeder seiner Zuführungen ein separates elektrisch verstellbares Ventil aufweist, so dass die beiden Mischventile durch vier Einzelventile realisiert sind. Das Vorsehen von Mischventilen hat den Vorteil, dass für den Kraftstoffhochdruckspeicher ein anderes Mischungsverhältnis der Kraftstoffe als für den Kraftstoffniederdruckspeicher eingestellt werden kann.
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In dem Verfahren zum Bereitstellen von Kraftstoffgemischen werden ein erster Kraftstoff mit einem ersten Alkoholgehalt und ein zweiter Kraftstoff mit einem zweiten Alkoholgehalt zu zwei Kraftstoffgemischen vermischt. Dabei unterscheidet sich der zweite Alkoholgehalt von dem ersten Alkoholgehalt. Das erste Kraftstoffgemisch wird einem Kraftstoffhochdruckspeicher eines Verbrennungsmotors zugeführt. Das zweite Kraftstoffgemisch wird einem Kraftstoffniederdruckspeicher des Verbrennungsmotors zugeführt. Dieses Verfahren ermöglicht die variable Einstellung des Alkoholgehalts des Kraftstoffgemisches, welches in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird. Je größer der Unterschied zwischen dem ersten Alkoholgehalt und dem zweiten Alkoholgehalt ist, desto größer ist dabei auch der Bereich, in dem der Alkoholgehalt der Kraftstoffgemische eingestellt werden kann. Eine solche Einstellung hat eine Vielzahl von Vorteilen. So können die besseren Verdampfungs- und Gemischbildungseigenschaften eines stark benzinhaltigen Kraftstoffgemisches bei kaltem Verbrennungsmotor beim Kaltstart und während des Warmlaufs genutzt werden. Außerdem kann bei warmem Verbrennungsmotor die Partikelbildung des Verbrennungsmotors verringert werden, indem ein alkoholreiches Kraftstoffgemisch eingespritzt wird. Hierbei wird genutzt, dass hohe Alkoholanteile zu einer besonders sauberen Verbrennung führen. Über den Alkoholgehalt des Kraftstoffgemisches kann seine Verdampfungsenthalpie eingestellt werden, so dass Kolben- und Zylinderwandbenetzungen und damit Ablagerungs- und Ölverdünnungseffekte vermieden werden. Dies trägt zum Komponentenschutz bei. Bei hohen Motorlasten kann ein alkoholreiches Kraftstoffgemisch eingespritzt werden, um dessen hohe Verdampfungsenthalpie und damit seine Klopffestigkeit bei frühen Zündwinkeln auszunutzen. Dies führt zu einer Kraftstoffverbrauchsreduktion.
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Der erste Kraftstoff kann dem ersten Kraftstofftank der Kraftstoffmischvorrichtung entnommen werden und der zweite Kraftstoff kann dem zweiten Kraftstofftank der Kraftstoffmischvorrichtung entnommen werden, wobei in einer Ausführungsform des Verfahrens ein Mischungsverhältnis der beiden Kraftstoffe durch eine unterschiedliche Ansteuerung der beiden elektrischen Kraftstoffpumpen eingestellt wird. Die unterschiedlichen Förderdrücke der beiden elektrischen Kraftstoffpumpen ermöglichen hierbei die Einstellung des Mischungsverhältnisses der beiden Kraftstoffe und damit des Alkoholgehalts des Kraftstoffgemisches, ohne dass hierzu weitere Komponenten vorgesehen werden müssten. Allerdings werden in dieser Ausführungsform des Verfahrens der Kraftstoffhochdruckspeicher und der Kraftstoffniederdruckspeicher mit demselben Kraftstoffgemisch versorgt.
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In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens, in der eine Kraftstoffmischvorrichtung verwendet wird, die in jedem der Mischpunkte jeweils ein Mischventil aufweist, wird ein Mischungsverhältnis der beiden Kraftstoffe durch eine unterschiedliche Ansteuerung der beiden Mischventile eingestellt. Dies ermöglicht es, die beiden Kraftstoffspeicher mit Kraftstoffgemischen zu versorgen, die unterschiedliche Alkoholgehalte aufweisen. Hierdurch kann beispielsweise eine Verringerung der Kohlenstoffdioxidemissionen des Verbrennungsmotors durch individuelle Erhöhung des Alkoholanteils im Kraftstoffhochdruckspeicher und/oder im Kraftstoffniederdruckspeicher erreicht werden. Dabei wird der höhere Anteil an Wasserstoffverbindungen im Alkohol gegenüber Benzin genutzt.
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Die Ansteuerung der beiden Mischventile erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit von einem maximalen inneren Motormoment des Verbrennungsmotors und in Abhängigkeit von einem maximal möglichen Kraftstoffdirekteinspritzungsvolumen in den Verbrennungsmotor. Das maximal mögliche Kraftstoffdirekteinspritzungsvolumen kann insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur in den Brennräumen des Verbrennungsmotors, von der Motortemperatur, der Ansauglufttemperatur, der Kraftstofftemperatur, einer Brennraumströmung, einer Tropfengröße des direkt eingespritzten Kraftstoffs, welcher abhängig vom Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher ist, und von einer Zeit, die zur Kraftstoffverdunstung zur Verfügung steht, bevor das Kraftstoffluftgemisch in einem Brennraum des Verbrennungsmotors gezündet wird, wobei diese Zeit abhängig von der Motordrehzahl ist, ermittelt werden. Auch kann insbesondere die maximal mögliche Wärmeenergie, die durch die Saugrohreinspritzung dem Saugrohr und durch die Direkteinspritzung dem Brennraum entzogen werden darf, ohne dass es dabei zu nachteiligen Kraftstoffbenetzungseffekten kommt, berücksichtigt werden. Dadurch werden unzulässig hohe Kraftstoffvorlagerungen bei der Saugrohreinspritzung und Kraftstoffbenetzungen von Komponenten im Brennraum mit ausreichender rechtzeitiger Verdampfung und Verbrennung im Arbeitstrakt bei der Direkteinspritzung verhindert. Ist das mit der maximal möglichen Direkteinspritzungskraftstoffmenge mit einem Alkoholgehalt von 100 % erreichbare innere Motormoment nicht ausreichend, so kann die maximal mögliche Saugrohreinspritzmenge mit 100 % Alkoholgehalt des Kraftstoffs bestimmt werden. Ist das damit erreichbare innere Motormoment nicht ausreichend, so kann der Alkoholgehalt des Kraftstoffs im Hochdruckkraftstoffspeicher so lange verringert werden, bis das geforderte innere Motormoment erreicht wird. Wenn allerdings ein Alkoholgehalt im Hochdruckkraftstoffspeicher von 0 % erreicht wurde und das erreichbare innere Motormoment immer noch nicht erreicht ist, so kann der Alkoholgehalt im Niederdruckkraftstoffspeicher so lange verringert werden, bis das geforderte innere Motormoment erreicht wird. Dabei wird berücksichtigt, dass der Brennwert von Methanol und von Ethanol geringer als der von Benzin ist. Dies bedeutet, um ein Drehmoment mit einem Alkoholgehalt von 100 % im Vergleich zu 0 % zu erreichen, muss ca. ein Drittel mehr Kraftstoffvolumen eingespritzt werden. Die auf diese Weise berechneten Alkoholgehalte des Kraftstoffs im Hochdruckkraftstoffspeicher und im Niederdruckkraftstoffspeicher können nun durch die zugeordneten Mischventile eingestellt werden.
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Die Ermittlung des Alkoholgehalts in den beiden Kraftstoffspeichern kann hierzu beispielsweise mittels Ethanolsensoren realisiert werden. In einem adaptiven System kann auch mittels Daten einer Lambdasonde im Abgasstrang des Verbrennungsmotors auf den Alkoholgehalt des jeweils eingespritzten Kraftstoffgemisches geschlossen werden. Aufgrund des bekannten ersten Alkoholgehalts und des bekannten zweiten Alkoholgehalts können der Alkoholgehalt im Kraftstoffhochdruckspeicher und der Alkoholgehalt im Kraftstoffniederdruckspeicher auch aus den Stellungen der Mischventile, den Förderdrücken, der elektrischen Kraftstoffpumpen und den durch die Saugrohreinspritzung und die Direkteinspritzung entnommenen Kraftstoffmengen berechnet werden.
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Die Ansteuerung der beiden Mischventile erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem aktuellen Alkoholgehalt des Kraftstoffs im Kraftstoffhochdruckspeicher und einem aktuellen Alkoholgehalt des Kraftstoffs im Kraftstoffniederdruckspeicher. Wenn der Alkoholgehalt im Kraftstoffniederdruckspeicher zu niedrig ist, was unkritisch ist, da mehr Kraftstoff verdampfen kann als vorhanden ist, so wird das zugehörige Mischventil insbesondere voll auf Versorgung mit dem alkoholhaltigeren Kraftstoff gestellt, bis sich im Kraftstoffniederdruckspeicher der gewünschte Alkoholgehalt eingestellt hat. Bis dahin kann die maximal mögliche Direkteinspritzungsmenge eingespritzt und die fehlende Menge über die Saugrohreinspritzung eingespritzt werden. Wenn der Alkoholgehalt im Kraftstoffhochdruckspeicher zu niedrig ist, was ebenfalls unkritisch ist, da mehr Kraftstoff verdampfen kann als vorhanden ist, so wird das zugehörige Mischventil insbesondere voll auf Versorgung mit dem alkoholhaltigeren Kraftstoff gestellt, bis sich im Kraftstoffhochdruckspeicher der gewünschte Alkoholgehalt eingestellt hat. Bis dahin wird die maximal mögliche Direkteinspritzungsmenge eingespritzt und die fehlende Menge über die Saugrohreinspritzung eingespritzt. Ist der Alkoholgehalt im Niederdruckkraftstoffspeicher zu hoch, so ist dies kritisch, da mehr Alkohol im Kraftstoff vorhanden ist als verdampfen kann. In diesem Fall wird das zugehörige Mischventil insbesondere voll auf Versorgung mit dem alkoholärmeren Kraftstoff gestellt, bis sich im Kraftstoffniederdruckspeicher der gewünschte Alkoholgehalt eingestellt hat. Bis dahin wird der Saugrohreinspritzungsanteil bis auf das realisierbare Maß zurückgestellt und der Direkteinspritzungsmenge zugeschlagen. Mit abnehmendem Alkoholgehalt im Niederdruckkraftstoffspeicher kann die Verstellung sukzessive rückgängig gemacht werden. Wenn der Alkoholgehalt im Hochdruckkraftstoffspeicher zu hoch ist, so ist dies ebenfalls kritisch, da mehr Alkohol vorhanden ist als verdampfen kann. Das zugehörige Mischventil wird insbesondere voll auf Versorgung mit dem alkoholärmeren Kraftstoff gestellt, bis sich im Hochdruckkraftstoffspeicher das gewünschte Mischungsverhältnis eingestellt hat. Bis dahin wird der Direkteinspritzungsmengenanteil bis auf das realisierbare Maß zurückgestellt und der Saugrohreinspritzungsmenge zugeschlagen. Mit abnehmendem Alkoholanteil im Hochdruckkraftstoffspeicher wird die Verstellung sukzessive rückgängig gemacht.
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Bei einem Übergang des Verbrennungsmotors in einen Teillastbetrieb oder in einen Leerlaufbetrieb wird der Alkoholgehalt des Kraftstoffs in mindestens einem der beiden Kraftstoffspeicher vorzugsweise verringert. Hierdurch wird die Kaltstartfähigkeit für den nächsten Motorstart sichergestellt. Ein bevorstehendes Abschalten des Verbrennungsmotors aufgrund einer Start/Stopp-Funktion kann hierbei insbesondere unterdrückt werden, bis der Alkoholgehalt in den jeweiligen Kraftstoffspeichern einen gewünschten Wert erreicht hat.
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In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der Alkoholgehalt in einem der beiden Kraftstoffspeicher immer mindestens auf einem Wert gehalten, der eine Kaltstartfähigkeit des Verbrennungsmotors gewährleistet. Nach Abschalten des Verbrennungsmotors und vor dem Ende eines Steuergerätenachlaufs werden dann die Alkoholgehalte in den beiden Kraftstoffspeichern in einem nicht flüchtigen Speicher im Steuergerät hinterlegt, um beim nächsten Start des Verbrennungsmotors erkennen zu können, welche Einspritzart für den Kaltstart verwendet werden soll.
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Um insbesondere für den Fall, dass der Alkoholgehalt in einem Kraftstoffspeichern bezogen auf einen geänderten Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zu hoch ist, vorzubeugen, kann vorgesehen werden, dass bei der Berechnung der Einspritzmengenaufteilung zwischen Direkteinspritzung und Saugrohreinspritzung der jeweilige Alkoholgehalt in den beiden Kraftstoffspeichern nicht maximiert wird, sondern mit einem Abstand zum maximal möglichen Anteil eingestellt wird. Damit ergibt sich eine Dynamikreserve, so dass der Alkoholgehalt durch Einspritzungen und nachströmendes Benzin in den Kraftstoffspeicher schnell genug verringert werden kann, ohne dass er das zulässige Maximum überschreitet.
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Neben den oben beschriebenen Berechnungsmethoden kann in einer Ausführungsform des Verfahrens auch vorgesehen sein, dass der Fahrer eines Kraftfahrzeugs, welches von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, über eine Wahlvorrichtung, den für ihn wirtschaftlich oder strategisch günstigsten Kraftstoff, der vorzugsweise verbrannt werden soll, auswählen kann. Ist vor Fahrtantritt bekannt, dass kurzfristig keine Möglichkeit besteht, einen bestimmten Kraftstoff nachzutanken, so kann der Fahrer beispielsweise strategisch vorsehen, dass vorzugsweise der andere Kraftstoff verbrannt werden soll, damit auch weiterhin beide Kraftstoffe zur Verfügung stehen. Wenn es durch Preisschwankungen am Kraftstoffmarkt dazu kommt, dass ein bestimmter Kraftstoff günstiger erworben werden kann, so kann der Fahrer unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten auch die vorzugsweise Verwendung des preislich attraktiveren Kraftstoffs vorsehen. Die strategische Priorisierung der Nutzung eines bestimmten Kraftstoffs kann auch automatisch in Abhängigkeit der ausgewählten Route in einem Navigationssystem und der damit vorliegenden Informationen über die auf der Route zu erwartenden Tankstellen und Kraftstoffverfügbarkeit durchgeführt werden. Auch wenn beispielsweise aus Schadstoffsemissionsgründen oder aufgrund der Klopfeigenschaften bestimmter Kraftstoffgemische dem Fahrerwunsch nicht voll entsprochen werden kann, so wird doch ermöglicht, zumindest einen erhöhten Anteil des vom Fahrer priorisierten Kraftstoffs zu verwenden.
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In dem Verfahren zur Diagnose der Kraftstoffmischvorrichtung wird aus einer Drehzahl des Verbrennungsmotors oder aus dem Signal einer Lambdasonde, welche in einem Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordnet ist, auf eine Abweichung zwischen einem Sollwert eines von der Kraftstoffmischvorrichtung einzustellenden Alkoholgehalts eines Kraftstoffs in einem der Kraftstoffspeicher und seinem tatsächlichen Alkoholgehalt geschlossen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass Benzin einen höheren Heizwert als Alkohole aufweist. Ist der Alkoholgehalt zu hoch, so würde bei gleicher Kraftstoffeinspritzmenge der Lambdawert in Richtung mager abweichen bzw. das innere Motormoment einen nicht ausreichend hohen Drehzahlverlauf wiedergeben. Die Abweichung zum jeweiligen Erwartungswert wäre dann ein Maß für die Abweichung des jeweiligen Alkoholgehalts. Vorzugsweise wird während der Diagnose nur eine Saugrohreinspritzung oder nur eine Direkteinspritzung gefahren, um bei Verwendung von Mischventilen in der Kraftstoffmischvorrichtung einen Fehler einer der Mischventile zuordnen zu können. Solange eine auf diese Weise erkannte Abweichung im Rahmen des Zulässigen liegt, kann die erkannte Abweichung adaptiert werden. Dies bedeutet, dass sie in der Ansteuerung des jeweiligen Mischventils berücksichtigt wird.
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Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens zum Bereitstellen von Kraftstoffgemischen oder zur Diagnose einer Kraftstoffmischvorrichtung durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder elektronischen Steuergerät abläuft. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, Kraftstoffgemische mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen und/oder eine Kraftstoffmischvorrichtung mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu diagnostizieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt schematisch eine Kraftstoffmischvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 zeigt schematisch eine Kraftstoffmischvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Eine Kraftstoffmischvorrichtung eines FFVs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Sie weist einen ersten Kraftstofftank 11 auf, der einen ersten Kraftstoff 111 enthält. Bei diesem ersten Kraftstoff 111 handelt es sich vorliegend um Benzin mit einem Ethanolgehalt von 10 Vol.-%. Weiterhin weist die Kraftstoffmischvorrichtung einen zweiten Kraftstofftank 12 auf, der einen zweiten Kraftstoff 121 enthält. Bei dem zweiten Kraftstoff 12 handelt es sich vorliegend um Ethanol mit einem Zusatz von 15 % leicht flüchtiger Kohlenwasserstoffe, so dass sein Alkoholgehalt 85 % beträgt. Der erste Kraftstofftank 11 ist über eine erste fluidische Verbindung 21 mit einem Kreuzungspunkt 31 verbunden, der über zwei zweite fluidische Verbindungen 411, 412 mit zwei Mischpunkten 51, 52 verbunden ist. Der zweite Kraftstofftank 12 ist über eine erste fluidische Verbindung 22 mit einem Kreuzungspunkte 32 verbunden, der über zwei zweite fluidische Verbindungen 421, 422 ebenfalls mit den beiden Mischpunkten 51, 52 verbunden ist. Der erste Mischpunkt 51 ist über eine dritte fluidische Verbindung 61 mit einem Hochdruckkraftstoffspeicher 71 verbunden. Der zweite Mischpunkt 52 ist über eine andere dritte fluidische Verbindung 62 mit einem Niederdruckkraftstoffspeicher 72 verbunden. In jeder ersten fluidischen Verbindung 21, 22 ist jeweils eine elektrische Kraftstoffpumpe 211, 221 angeordnet. In jeder zweiten fluidischen Verbindung 411, 412, 421, 422 ist jeweils ein Rückschlagventil 4111, 4121, 4211, 4221 so angeordnet, dass es ein Zurücklaufen von Kraftstoff hinter die Kreuzungspunkte 31, 32 verhindert. In der dritten fluidischen Verbindung 61, welche den ersten Mischpunkt 51 mit dem Hochdruckkraftstoffspeicher 71 verbindet, ist eine Hochdruckkraftstoffpumpe 611 angeordnet. Dem Hochdruckkraftstoffspeicher 71 kann mittels Direkteinspritzungsventilen 711 Kraftstoff entnommen werden, um ihn im Zylinder 81 eines Verbrennungsmotors 8 einzuspritzen, welcher das FFV antreibt. Dem Niederdruckkraftstoffspeicher 72 kann Kraftstoff entnommen werden, um mittels Saugrohreinspritzventilen 721 Kraftstoff in den Einlassbereich eines Saugrohrs 82 des Verbrennungsmotors 8 einzuspritzen. Eine Steuerung der elektrischen Kraftstoffpumpen 211, 221, der Hochdruckkraftstoffpumpe 611, der Direkteinspritzungsventile 711 und der Saugrohreinspritzungsventile 721 erfolgt durch ein elektronisches Steuergerät 9.
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Durch eine unterschiedliche Ansteuerung der beiden elektrischen Kraftstoffpumpen 211, 221 können in den ersten fluidischen Verbindungen 21, 22 unterschiedliche Förderdrücke erzeugt werden, um an den beiden Mischpunkten 51, 52 jeweils ein einheitliches Kraftstoffgemisch zu erzeugen, welches in die beiden Kraftstoffspeicher 71, 72 eingespeist wird. Dadurch sind der Alkoholgehalt A(71) im Kraftstoffhochdruckspeicher 71 und der Alkoholgehalt A(72) im Kraftstoffniederdruckspeicher 72 gleich. Dieser Alkoholgehalt kann aufgrund der Alkoholgehalte der beiden für die Mischung zur Verfügung stehenden Kraftstoffe 111, 121 zwischen 10 % und 85 % variiert werden. Hierzu kann im Steuergerät 9 ein vom Fahrer des Kraftfahrzeugs präferierter Alkoholgehalt hinterlegt sein. Liegt eine Präferenz nicht vor, so wird in Abhängigkeit von einem maximalen inneren Motormoment des Verbrennungsmotors, einem maximal möglichen Einspritzungsvolumen in den Verbrennungsmotor 8, welches mittels der Direkteinspritzungsventile 711 realisiert werden kann und in Abhängigkeit von den aktuellen Werten der Alkoholgehalte A(71), A(72) in den Kraftstoffspeichern 71, 72 eine Ansteuerung der elektrischen Kraftstoffpumpen 211, 221 vorgegeben. Dabei wird ein Dynamikvorhalt in den Kraftstoffspeichern 71, 72 erzeugt. Sollte ein bevorstehendes Abschalten des Verbrennungsmotors 8 erkannt werden, beispielsweise weil dieser in einen Teillastbetrieb oder in einen Leerlaufbetrieb wechselt oder aufgrund einer Start/Stopp-Automatik, so werden die Alkoholgehalte A(71), A(72) in den Kraftstoffspeichern 71, 72 so weit erhöht, dass eine Kaltstartfähigkeit des Verbrennungsmotors 8 gewährleistet ist.
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Zur Diagnose, ob die Alkoholgehalte A(71), A(72) in den Kraftstoffspeichern 71, 72 den vom Steuergerät 9 angeforderten Wert aufweisen, wird aus einer Drehzahl des Verbrennungsmotors oder aus dem Signal einer Lambdasonde (nicht dargestellt), welche im Abgasstrang (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 8 angeordnet ist, auf eine Abweichung zwischen einem Sollwert des einzustellenden Alkoholgehalts A(71), A(72) und dem tatsächlichen Alkoholgehalt in den Kraftstoffspeichern 71, 72 geschlossen.
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2 zeigt eine Kraftstoffmischvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist im ersten Mischpunkt 51 ein erstes Mischventil 511 angeordnet. Im zweiten Mischpunkt 52 ist ein zweites Mischventil 521 angeordnet. Die beiden Mischventile 511, 521 sind als 2/3-Wegeventile ausgeführt. Die Mischventile 511, 521 können so angesteuert werden, dass in den Hochdruckkraftstoffspeicher 71 ein Kraftstoffgemisch mit einem Alkoholgehalt A(71) eingespeist wird, der sich vom Alkoholgehalt A(72) des Kraftstoffgemisches im Niederdruckkraftstoffspeicher 72 unterscheidet. Das Steuergerät 9 kann eine für den Betrieb des Verbrennungsmotors 8 optimale Kombination aus Alkoholgehalten A(71), A(72) in den beiden Kraftstoffspeichern 71, 72 sowie aus einem Einspritzungsverhältnis zwischen einer Kraftstoffdirekteinspritzung und einer Saugrohreinspritzung wählen und die Mischventile 511, 521 demgemäß ansteuern.
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Bei einer Diagnose der Kraftstoffmischvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird grundsätzlich so wie bei der Diagnose der Kraftstoffmischvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgegangen. Allerdings wird während der Diagnose eine Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor 8 nur entweder mit den Direkteinspritzungsventilen 711 oder mit den Saugrohreinspritzungsventilen 721 durchgeführt, so dass eine Abweichung zwischen einem Sollwert und einem tatsächlichen Wert einer der Alkoholkonzentrationen A(71), A(72) einem der Mischventile 511, 521 zugeordnet werden kann.
