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Die Erfindung betrifft ein System zum Bestimmen einer Erdgasqualität eines Erdgasfahrzeugs und ein Erdgasfahrzeug mit einem solchen System.
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Stand der Technik
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In der modernen Gesellschaft ist der Umweltschutz von immer größerer Bedeutung, womit die umweltfreundlichen Fahrzeuge, die Erdgas als Kraftstoff verwendet, nämlich die Erdgasfahrzeuge, zunehmend von Leuten bevorzugt sind.
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Die Erdgasfahrzeuge sind wegen drei Eigenschaften – Aufweisen niedriger Emissionen, Unterdrücken des Treibhauseffekts und Befreiung von der Abhängigkeit vom Öl – zurzeit weltweit verbreitet und stellen eine wichtige Entwicklungsrichtung der gegenwärtigen Automobilindustrie dar. Die Erdgasfahrzeuge haben momentan auch in China eine bemerkenswerte Entwicklung erlebt und in vielen Städten bereits Gestalt angenommen.
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Es ist allgemein bekannt, dass die Erdgasfahrzeuge in der Regel Flüssigerdgas verwendet, d.h. dass das Erdgas zum Erhalten eines Flüssigerdgases unter Druck gesetzt wird und danach das Flüssigerdgas in einem Flüssigerdgastank gespeichert wird. Für ein Fahrzeug können Qualitätsunterschiede jeweiliger befüllter Flüssigerdgasse aus verschiedenen Gründen, z.B. verschiedene Regionen und Tankstelle, existieren. Die Qualitätsunterschiede können Leistungen und Emissionen eines Motors eines Fahrzeugs beeinflussen, wobei beispielsweise der Motor nicht aktiv gesteuert werden kann, um den Motor immer in einem guten Zustand zu betreiben.
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Für diese Situation gibt es allerdings zurzeit keine gezielte Lösungen und Gegenmaßnehmen. Insbesondere kann die Qualität eines gemischten Flüssigerdgases, das nach einem ergänzenden Befüllen von neuem Flüssigerdgas in dem Flüssigerdgastank gebildet ist, nicht genau vorabschätzt werden. In diesem Fall ist es selbstverständlich unmöglich, in Abhängigkeit von der Erdgasqualität einige Betriebsparameter des Motors so einzustellen, dass der Motor in einem guten Zustand betrieben wird.
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Daher ist es dringend erforderlich, die Qualität des Flüssigerdgases automatisch bestimmt werden zu können, insbesondere nach jedem Befüllen von neuem Erdgas.
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Nach einer genauen Bestimmung der Qualität des Flüssigerdgases wird es ermöglicht, die Steuerung des Motors zu optimieren und für einen Fahrer Informationen über Qualität des befüllten Erdgases bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein System zum Bestimmen einer Erdgasqualität eines Erdgasfahrzeugs und ein Erdgasfahrzeug mit einem solchen System bereitzustellen, um die Mängel im Stand der Technik zu beseitigen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein System zum Bestimmen einer Erdgasqualität eines Erdgasfahrzeugs bereitgestellt, umfassend:
- – einen Füllstandsensor, der zumindest zum Messen einer Steigerung eines Flüssigkeitsstands eines Erdgases in einem Flüssigerdgastank eines Erdgasfahrzeugs ausgebildet ist, und
- – eine elektronische Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, von einem Motor des Erdgasfahrzeugs zumindest einen Betriebsparameter des Motors und von dem Füllstandsensor ein Signal für die Steigerung des Flüssigkeitsstands als ein Anforderungssignal zum Lernen zu empfangen,
- – wobei die elektronische Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, in einem Zustand, dass das Anforderungssignal zum Lernen empfangen ist und der Motor vorgegebene Lernbedingungen erfüllt, aufgrund des Betriebsparameters eine Erdgasqualität zu bestimmen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das System ferner eine mit der elektronischen Steuereinheit verbundene Anzeigeeinrichtung, die zur Anzeige von Informationen der Erdgasqualität ausgebildet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung ein Fahrzeugarmaturenbrett.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die vorgegebenen Lernbedingungen,
- 1) dass ein Sauerstoffsensor zum Detektieren einer Konzentration brennbaren Gasgemisches des Motors ordnungsgemäß funktioniert,
- 2) dass eine Belastung des Motors innerhalb eines vorgegebenen Belastungsbereichs liegt, und
- 3) dass eine Drehzahl des Motors innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlbereichs liegt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die vorgegebenen Lernbedingungen, 4) dass ein Messwert des Sauerstoffsensors innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die elektronische Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet, basierend auf einer bestimmten Erdgasqualität einen Betrieb des Motors zu steuern, und/oder der Füllstandsensor ein Füllstandsensor, der zum Bestimmen des Flüssigkeitsstands des Erdgases ausgebildet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Betriebsparameter ein Messwert des zum Detektieren der Konzentration des brennbaren Gasgemisches des Motors ausgebildeten Sauerstoffsensors.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Betriebsparameter ein Betriebsparameter innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der vorgegebene Zeitbereich ein Zeitbereich von zwei Minuten.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Erdgasfahrzeug bereitgestellt, wobei das Erdgasfahrzeug das System umfasst.
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Durch einen Selbstlernprozess der Erdgasqualität können genauere Informationen der Erdgasqualität bereitgestellt werden, die als die Grundlage für eine Steuerung des Motors sowie eine Auswahl einer Tankstelle dient.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung die Erfindung detailliert dargestellt, wodurch das Prinzip, die Merkmale sowie die Vorteile der Erfindung bessert verstanden werden können. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Grundprinzips eines Systems zum Bestimmen einer Erdgasqualität eines Erdgasfahrzeugs gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Konkrete Ausführungsformen
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Um die zu lösende technische Aufgabe, die technischen Ausgestaltungen sowie die vorteilhaften technischen Wirkungen der Erfindung deutlicher sowie klarer zu machen, wird die Erfindung im Folgenden anhand von Zeichnung und mehreren Ausführungsbeispielen weiter detailliert beschrieben. Es versteht sich, dass das hier beschriebene konkrete Ausführungsbeispiel keine Beschränkung des Umfangs der Erfindung darstellt. Es dient lediglich dem Zweck, die Erfindung zu erläuten.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Grundprinzips eines Systems zum Bestimmen einer Erdgasqualität eines Erdgasfahrzeugs gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst das System eine elektronische Steuereinheit (ECU) 1 und einen Füllstandsensor 3, der einen Flüssigkeitsstand eines Erdgases in einem Flüssigerdgastank 2 messen kann. Die elektronische Steuereinheit 1 kann von einem Motor 4 einige Betriebsparameter des Motors empfangen, z.B. mit einigen im Motor 4 angeordneten Sensoren kommunizierend verbunden werden. Die elektronische Steuereinheit 1 kann auch vom Füllstandsensor 3 Signale empfangen. Vorzugsweise umfasst das System noch eine mit der elektronischen Steuereinheit 1 verbundene Anzeigeeinrichtung 5.
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Beim Betreiben des Erdgasfahrzeugs führt der Flüssigerdgastank 2 dem Motor 4 das Flüssigerdgas zu, so dass der Motor 4 das Erdgas als Kraftstoff verwenden kann. Die elektronische Steuereinheit 1 kann vorzugsweise auch Aktionen des Motors 4 steuern, z.B. ein Spritzen einer Erdgasdüse des Motors 4. Die Anzeigeeinrichtung 5 ist zum Aussenden einer entsprechenden Information, z.B. einer berechneten Erdgasqualität, an die Anzeigeeinrichtung 5 ausgebildet. Die Anzeigeeinrichtung 5 ist vorzugsweise ein Fahrzeugarmaturenbrett.
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Der Füllstandsensor 3 kann beispielsweise ein Ultraschallsensor und selbstverständlich ein anderer angemessener Sensor sein.
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Der Füllstandsensor 3 kann aktiv den Flüssigkeitsstand des Flüssigerdgases messen und auch passiv von der elektronischen Steuereinheit 1 zum Messen des Flüssigkeitsstands des Flüssigerdgases gesteuert werden. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist es nur erforderlich, dass der Füllstandsensor 3 bei einer Steigerung des Flüssigkeitsstands des Flüssigerdgases ein Anforderungssignal zum Lernen an die elektronische Steuereinheit 1 aussenden kann, weil normalerweise die Qualität des Flüssigerdgases erst beim Befüllen von neuem Erdgas geändert wird. Deswegen erfolgt ein Selbstlernen der Erdgasqualität vorzugsweise erst nach jedem Befüllen vom Erdgas und beim Betreiben des Fahrzeugs. Natürlich kann mit dem Füllstandsensor 3 auch andere Änderungen des Flüssigkeitsstands des Flüssigerdgases detektiert werden, wobei beispielsweise der Füllstandsensor 3 bestimmt, ob der Flüssigkeitsstand zu niedrig ist.
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Wie oben beschrieben, ist vorzugsweise das Selbstlernen der Erdgasqualität erst nach jedem Befüllen vom Erdgas und beim Betreiben des Fahrzeugs durchgeführt. Daher führt die elektronische Steuereinheit 1 nicht nach Empfangen des vom Füllstandsensor 3 ausgesendeten Anforderungssignals zum Lernen das Selbstlernen sofort durch, sondern beim anschließenden Betreiben des Fahrzeugs. Um die Zuverlässigkeit des Selbstlernens zu gewährleisten soll das Selbstlernen nur dann beginnt, wenn der Motor 4 vorgegebene Lernbedingungen erfüllt. Mit anderen Worten: Nur wenn die elektronische Steuereinheit 1 bestimmt, dass zugehörige Betriebsparameter des Motors 4 die vorgegebenen Lernbedingungen erfüllen, beginnt ein Selbstlernprozess der Erdgasqualität.
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Die vorgegebenen Lernbedingungen können situationabhängig bestimmt werden, solange sie förderlich für eine Verbesserung der Zuverlässigkeit sowie der Genauigkeit des Selbstlernens sind. Beispielsweise können die vorgegebenen Lernbedingungen folgende Bedingungen umfassen:
- 1) Ein Sauerstoffsensor funktioniert ordnungsgemäß, der zum Detektieren einer Konzentration brennbaren Gasgemisches des Motors ausgebildet ist;
- 2) Eine Belastung des Motors liegt innerhalb eines vorgegebenen Belastungsbereichs; und
- 3) Eine Drehzahl des Motors liegt innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlbereichs.
Gemäß einem bevorzugten beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst die vorgegebenen Lernbedingungen noch eine Zusatzbedingung: 4) Ein Messwert des Sauerstoffsensors liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs.
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Es versteht sich, dass die oben aufgelistete zusätzlich Lernbedingung nur beispielhaft ist. Der Fachmann kann auch andere zusätzliche Lernbedingungen dazu ergänzen oder die oben genannte zusätzliche Lernbedingung durch andere zusätzliche Lernbedingungen ersetzen.
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Wenn die vorgegenbenen Lernbedingungen erfüllt sind, wird der Selbstlernprozess der Erdgasqualität gestartet. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Selbstlernprozess gemäß der Formel k = k1 × f1 + k2 × f2 erfolgen, wobei k eine Variable für das Lernergebnis ist, die die Erdgasqualität angeben kann, wobei k1 eine Steady-State-Variable, f1 eine Steady-State-Anpassungskoeffizient, k2 eine dynamische Variable und f2 eine dynamische Anpassungskoeffizient ist. Bevorzugt ist f1 größer als f2, so dass der Lernprozess zuverlässiger werden kann. Bevorzugter ist f1 mehr als das Fünffache von f2.
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Nach dem Starten des Selbstlernprozesses ist er vorzugsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs vollendet. D.h. basierend auf den innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs erhaltenen zugehörigen Betriebsparametern des Motors wird das Selbstlernen durchgeführt. Der vorgegebene Zeitbereich kann Lernphase genannt werden. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der vorgegebene Zeitbereich ein Zeitbereich von zwei Minuten.
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Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist k1 ein Mittelwert von Sauerstoffsensorsignalen in der Lernphase, k2 eine Änderung eines Momentanwerts eines Sauerstoffsensorsignals in Bezug auf den Mittelwert. Selbstverständlich ist dem Fachmann nicht ausgeschlossen, mit anderen angemessenen Betriebsparametern des Motors ein Selbstlernen durchzuführen, solange die Lernergebnisse die Erdgasqualität korrekt repräsentieren können.
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Die Lernergebnisse können einerseits zum Steuern des Betriebs des Motors dienen und andererseits auch an die Anzeigeeinrichtung 5 zum Informieren des Fahrers ausgegeben werden. Vorzugsweise werden die Lernergebnisse nach Umwandeln in Parameter, die die Erdgasqualität anschaulicher darstellen können, auf das Armaturenbrett angezeigt. Der Fahrer kann abhängig von den gezeigten Ergebnissen die Erdgasqualität des befüllten Erdgases bestimmen und weiterhin bestimmen, ob die Tankstelle gut ist, was als die Grundlage für nachfolgende Auswahl einer Tankstelle dienen kann.
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Die Grundidee der Erfindung liegt darin, mit dem von dem den Flüssigkeitsstands des Erdgases im Flüssigerdgastank messenden Füllstandsensor ausgesendeten Anforderungssignal zum Lernen unter der Bedingung, dass die vorgegebenen Lernbedingungen erfüllt sind, den Selbstlernprozess der Erdgasqualität auszulösen, womit genauere Informationen der Erdgasqualität bereitgestellt werden können, was eine Grundlage für eine Steuerung des Motors sowie eine Auswahl der Tankstelle bereitstellt.
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Obwohl hier Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben sind, dienen sie lediglich dem Zweck, die Erfindung zu erläuten und sollen als keine Beschränkung des Umfangs der Erfindung angesehen werden. Alle Alternativen, Änderungen sowie Umgestaltungen sind denkbar, ohne von dem Geist sowie dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
