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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten Bestimmung eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung sowie ein System, das dazu eingerichtet ist, dieses Verfahren auszuführen.
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Stand der Technik
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Nach dem Stand der Technik wird eine Kraftstoffverbrauchsbestimmung z.B. mittels eines Durchflusssensors gelöst. Alternativ wird die in den Motor eingespritzte Kraftstoffmenge anhand der ermittelten Solleinspritzmenge, d.h. über ein mathematisches Modell des Injektors, berechnet. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird dann aufsummiert und so die verbrauchte Kraftstoffmenge bestimmt. Im Detail werden darüber hinaus noch weitere Effekte berücksichtigt, wie z.B. die über die Tankentlüftung zugeführte Kraftstoffmenge, die hier aber nicht weiter behandelt werden.
Das verwendete mathematische Modell des Injektors ist in der Regel für einen spezifischen Injektor nicht exakt, da das Verhalten des Injektors von Fertigungstoleranzen, Alterung und von den Kraftstoffeigenschaften beeinflusst wird. Dadurch kommt es immer zu Abweichungen zwischen der Verbrauchsberechnung und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge. Diese Abweichungen kommen umso stärker zum Tragen, je stärker das Injektorverhalten vom erwarteten, nominellen Verhalten abweicht.
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Die
DE 10 2018 212 124 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem ausgehend von einer Solleinspritzmenge eine erste Größe, die den Kraftstoffverbrauch charakterisiert ermittelt wird, ausgehend von einer Messgröße wird eine zweite Größe, die den Kraftstoffverbrauch charakterisiert ermittelt. Der Kraftstoffverbrauch wird ausgehend von der ersten und der zweiten Größe ermittelt.
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Die
DE 10 2019 202 298 A1 offenbart ein Verfahren zur verbesserten Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs eines Verbrennungsmotors, umfassend das Erhalten (100) eines ersten Kraftstoffmengenwerts aus dem Ausgabesignal eines Durchflusssensors (20) in einem ersten vorgegebenen Zeitraum, wobei der Durchflusssensor eine durch einen Abschnitt (10) geführte erste Kraftstoffmenge erfasst, das Erhalten (110) eines zweiten Kraftstoffmengenwerts, welcher einer Kraftstoffmenge entspricht, die in dem ersten vorgegebenen Zeitraum zur Einspritzung (40) in einen Verbrennungsmotor (42) vorgegeben ist, und das Berechnen (120) eines angepassten Kraftstoffmengenwerts für den ersten vorgegebenen Zeitraum auf Grundlage des ersten und zweiten Kraftstoffmengenwerts.
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Offenbarung der Erfindung
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In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur verbesserten Bestimmung eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine, mit folgenden Schritten vorgestellt:
- - Ermitteln eines ersten Kraftstoffmengenwerts aus einer Einspritzmenge mindestens eines Injektors der Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren Zeitintervall, startend mit einem ersten Zeitpunkt und endend mit einem zweiten Zeitpunkt, wobei der Kraftstoffmengenwert über die Einspritzmenge in Abhängigkeit eines Injektormodells modelliert wird,
- - Ermitteln eines zweiten Kraftstoffmengenwerts aus einer Kraftstofffüllstandsmessung eines Kraftstofftanks in dem vorgebbaren Zeitintervall, und
- - Ermitteln eines adaptierten Kraftstoffmengenwerts für das vorgebbare Zeitintervall auf Grundlage des ersten und zweiten Kraftstoffmengenwerts.
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Die Idee des obigen Verfahrens besteht darin, eine Verbesserung der Verbrauchsberechnung im Kraftstoffsystem, insbesondere im Hinblick auf den Langzeitbetrieb über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs, zu gewährleisten. Das Signal eines Tankfüllstandssensors wird als zusätzliche Information genutzt, um die Genauigkeit der Verbrauchsberechnung zu verbessern. Die Messgenauigkeit eines Tankfüllstandssensors ist jedoch in der Regel zu grob, um dessen Messwerte mit einzelnen Einspritzungen oder kurzen Einspritzphasen zu Vergleichen. Stattdessen wird z. B. die Differenz zwischen zwei Tankfüllständen über einen längeren Zeitraum betrachtet, z.B. voller Tank, leerer Tank. Diese kann dann mit einer hohen relativen Genauigkeit bestimmt werden. Die so bestimmte Differenz wird mit dem herkömmlich berechneten Verbrauch verglichen und eine etwaige Abweichung für eine Korrektur oder Adaption der Verbrauchsberechnung genutzt.
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Durch diese Adaption wird, insbesondere auf lange Sicht, eine Verbesserung der Verbrauchsberechnung erreicht.
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Da ein Tankfüllstandssensor im Fahrzeug bereits vorhanden ist, wird diese Verbesserung ohne den Einbau zusätzlicher Sensoren erreicht.
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Es ist vorteilhaft, wenn der erste Zeitpunkt einem ersten Kraftstofffüllstand und der zweite Zeitpunkt einem zweiten Kraftstofffüllstand für den Kraftstofftank entsprechen, wobei der erste Kraftstofffüllstand größer ist als der zweite Kraftstofffüllstand.
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Durch diese Adaption wird, insbesondere auf lange Sicht, eine Verbesserung der Verbrauchsberechnung erreicht.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ermitteln des adaptierten Kraftstoffmengenwerts folgende weitere Schritte umfasst:
- - Ermitteln einer Abweichung zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftstoffmengenwert,
- - Ermitteln eines Adaptionswerts in Abhängigkeit der Abweichung.
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In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Figurenliste
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- 1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Kraftstofftank und einem Tankfüllstandssensor,
- 2 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur verbesserten Bestimmung eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine.
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1 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Systems zur Bestimmung eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine 10. Um den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungskraftmaschine 10 mit verbesserter Genauigkeit bestimmen zu können, wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Tankfüllstandssensor 20 innerhalb eines Kraftstofftanks 15 genutzt, der die im Kraftstofftank 15 befindliche Kraftstoffmenge messen kann. Der Tankfüllstandssensor 20 sendet dabei ein Signal zu einem Steuergerät 100, wobei der Tankfüllstandssensor 20 vorzugsweise kontinuierlich ein Signal an das Steuergerät 100 sendet. Alternativ kann der Tankfüllstandssensor 20 diskrete Füllzustände des Kraftstofftanks anzeigen, wie z.B. voller Tank, halbvoller Tank oder leerer Tank.
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Der Tankfüllstandssensor 20 kann dabei vorzugsweise als ein bekannter Ultraschall- oder Schwimmer-Sensor oder als ein kapazitiver oder hydrostatischer Sensor ausgeführt sein.
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Auf dem Steuergerät 100 wird mittels eines Injektormodells aus Parametern für die Kraftstoffeinspritzung, die Menge an eingespritzten Kraftstoff in die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 modelliert.
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Für das Injektormodell werden vorzugsweise folgende Größen verwendet, wie die Solleinspritzmenge des Kraftstoffs für die Verbrennungskraftmaschine 10, die Temperatur und der Druck des Kraftstoffs, die Öffnungszeit der Einspritzventile. Die Solleinspritzmengen werden in der Steuergerät 100 auf Grundlage einer aktuellen Momentenanforderungen festgelegt. Die modellierte Einspritzmenge Injmod wird im Steuergerät 100 als Mengenangabe mit einer Zeit und/oder Kilometerangabe gespeichert. Diese ermittelten Größen können auch an das On-Board-Diagnose-System übergeben werden, um ein Auslesen der gewünschten Daten über eine entsprechende Schnittstelle zu ermöglichen.
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Die Übertragung der Signale, kann dabei vorzugsweise kabelgebunden, z.B. per Can Area Network, oder alternativ auch kabellos an das Steuergerät 100 erfolgen.
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In der 2 ist der beispielhafte Ablauf des Verfahrens zur verbesserten Bestimmung eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine dargestellt.
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In einem ersten Schritt 200 wird eine Freigabebedingung für das Verfahren geprüft. Eine Freigabe für das Verfahren zur verbesserten Bestimmung eines Kraftstoffverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine 10 wird erteilt, wenn ein vorgebbarer Kraftstofffüllstand bzw. ein vorgebbarer Zustand für den Kraftstofffüllstand durch das Steuergerät 100 für den Kraftstofftank 15 erkannt wird.
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Hierzu wird vorzugsweise kontinuierlich der Kraftstofffüllstand des Kraftstofftanks 15 mittels des Tankfüllstandssensors 20 durch das Steuergerät 100 ermittelt. Eine Freigabe für das Verfahren wird z. B. erteilt, wenn ein vollständiges Auffüllen des Kraftstofftanks 15 erkannt wird. Weitere vorteilhafte Zustände sind z. B. ein zu dreiviertel gefüllter oder ein halb gefüllter Kraftstofftank 15.
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Zusätzlich wird der Füllstand des Kraftstofftanks 15 als ein zweiter Kraftstoffmengenwert qtank und ein erster Zeitpunkt t1 im Steuergerät 100 gespeichert. Der erste Zeitpunkt t1 entspricht dabei vorzugsweise einem aktuellen Kilometerstand der Verbrennungskraftmaschine 10 bei einer Zeit, welche fortlaufend auf dem Steuergerät 100, ermittelt und gespeichert wird.
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Der Tankfüllstand wird vorzugsweise über ein im Steuergerät 100 hinterlegtes Kennfeld Ktank ermittelt, wobei in dem Kennfeld Ktank ein Kraftfüllstand in Abhängigkeit der Tankgeometrie gespeichert ist. Als Eingangssignal für das Kennfeld Ktank dient dabei das Signal des Tankfüllstandsensors 20. Dieses ist vorzugsweise in einer Applikationsphase für die Geometrie des Kraftstofftanks 15 ermittelt und im Steuergerät 100 im Kennfeld Ktank hinterlegt. Weiterhin kann die Neigung eines Fahrzeugs bzw. des mit dem Fahrzeug verbundenen Kraftstofftanks 15, z. B. über Neigungssensoren des Fahrzeugs, mit in die Berechnung einbezogen werden.
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Anschließend wird das Verfahren im Schritt 210 fortgesetzt
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In einem Schritt 210 wird kontinuierlich der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine 10 ermittelt. Dies geschieht einerseits mittels eines ersten Kraftstoffmengenwerts qinj, wobei kontinuierlich die Einspritzmenge von Kraftstoff mindestens eines Injektors der Verbrennungskraftmaschine 10 aufsummiert und im Steuergerät 100 gespeichert wird. Hierzu wird ein auf dem Steuergerät 100 berechnetes Modell verwendet, welches in Abhängigkeit der Solleinspritzmenge und ggf. weiteren Größen wie der Temperatur des Kraftstoffs, dem Druck des Kraftstoffs und der Öffnungszeit des Injektors die Eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt.
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Ein zweiter Kraftstoffmengenwert qtank wird über die Kraftstofffüllstandsmessung für den Kraftstofftank 15 ermittelt. Der zweite Kraftstoffmengenwert qtank entspricht dabei der Differenz zwischen dem im Schritt 200 ermittelten ersten Kraftstofffüllstand qtank,1 zum ersten Zeitpunkt t1 und einem zweiten Kraftstofffüllstand qtank,2 zu einem zweiten Zeitpunkt t2 ermittelt durch den Tankfüllstandssensor 20.
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Vorzugsweise entspricht der zweite Zeitpunkt t2 einem vorgebbaren Ereignis, wie z. B. der Detektion eines halb gefüllten oder eines leeren Kraftstofftanks 15 oder dem Verbrauch einer vorgebbaren Mindestmenge an Kraftstoff, z. B. einer halben Tankfüllung.
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Ein Erkennen oder Detektieren des vorgebbaren Ereignisses, kann über mehrerer Fahrzyklen stattfinden. Wird ein z. B. ein erneuter Tankvorgang vor dem Erkennen des vorgebbaren Ereignisses erkannt, wird das Verfahren vorzugsweise im Schritt 200 von vorne begonnen.
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Der erste Zeitpunkt t1 und der zweite Zeitpunkt t2 bilden dabei ein Zeitintervall I über welches der verbesserte Kraftstoffverbrauch für das Verfahren auswertet wird.
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Wurde ein zweiter Zeitpunkt t2 durch das Steuergerät 100 erkannt, wird das Verfahren in einem Schritt 220 fortgesetzt.
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Im Schritt 220 wird der zweite Kraftstoffmengenwert qtank aus der Differenz zwischen dem ersten Kraftstofffüllstand qtank,1 und dem zweiten Kraftstofffüllstand qtank,2 ermittelt.
Anschließend wird eine Differenz zwischen dem ersten Kraftstoffmengenwert qinj und dem zweiten Kraftstoffmengenwert qtank durch das Steuergerät 100 ermittelt. Anschließend wird das Verfahren im Schritt 230 fortgesetzt.
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Im Schritt 230 wird ein Adaptionswert qadapt in Abhängigkeit der Differenz oder dem Verhältnis zwischen dem ersten Kraftstoffmengenwert qinj und dem zweiten Kraftstoffmengenwert qtank ermittelt. Der Adaptionswert qadapt dient dabei als Eingangswert für ein Adaptionskennfeld Kadapt für den Kraftstoffverbrauch, wobei als Ausgangswert ein Adaptionswert A für die Kraftstoffverbrauchsberechnung erhalten wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Eingangswert mit einem PT1-Filter gefiltert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Adaption der Verbrauchsberechnung mittels eines multiplikativen Faktors in der Verbrauchsberechnung, der je nach Ergebnis des Vergleichs vergrößert oder verkleinert wird, durchgeführt werden. Weiterhin ist eine Anpassung des Adaptionswertes anhand des multiplikativen Anteils der Gemischadaption denkbar.
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Anschließend kann das Verfahren beendet oder im Schritt 200 von Vorne begonnen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018212124 A1 [0003]
- DE 102019202298 A1 [0004]
