DE10251837A1 - Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und ein Computerprogramm für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, die mit einem Kraftstoff betrieben wird, wobei die Kraftstoffart bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und ein Computerprogramm für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung der Kraftstoffart. Insbesondere bei modernen Brennkraftmaschinen ist die Kenntnis der aktuell verwendeten Kraftstoffart von großer Bedeutung. Viele moderne Brennkraftmaschinen weisen – primär aus Gewichtsgründen-Komponenten aus Aluminium auf. Falls diese Komponenten in Kontakt mit alkoholischen bzw. ethanolhaltigen Kraftstoffen gelangen, kann dies zu einer Schädigung der Komponente, insbesondere durch Korrosion, führen.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 42 10 860 C2 ist ein System für die Erfassung der Benzinart bekannt. Hierbei wird mittels eines kapazitiven Sensors die Dielektrizitätskonstante des Benzins sowie mittels eines Temperatursensors die Temperatur des Benzins bestimmt. Aus diesen Informationen wird die Art des Benzins und die vorhandene Additivkonzentration bestimmt.
  • Aus der DE 692 26 453 T2 ist ein Verfahren und Gerät zur Bestimmung der Zusammensetzung einer Brennstoffmischimg bekannt. Entsprechend der Offenbarung der DE 692 26 453 T2 wird ein Lichtstrahl mit zwei oder mehr Wellenlängen durch die Kraftstoffmischung gesendet, deren Zusammensetzung bestimmt werden soll. Im Anschluss wird die relative Extinktion dieser Kraftstoffmischung bei jeder der Wellenlängen bestimmt. Zudem wird die Temperatur der Kraftstoffmischung erfasst. Die Analyse der relativen Extinktion und der Temperatur lässt Rückschlüsse auf die Kraftstoffmischung zu.
  • Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Brennkraftmaschinen bekannt, die nach dem Prinzip der direkten Benzineinspritzung (Benzindirekteinspritzung, BDE oder auch als FSI, Fuel Stratified Injektion, bezeichnet) funktionieren. Hierbei wird Benzin aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (Tank) mittels einer ersten Pumpe (Elektrokraftstoffpumpe, EKP) auf ein Niederdruckniveau gebracht. Ausgehend von diesem Niederdruckniveau wird der Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe (HDP) in einen Kraftstoffspeicher, ein sogenanntes Fuel Rail gefördert, worin der Kraftstoff unter Hochdruck gespeichert wird. Werden kraftstoffführende Komponenten, beispielsweise die genannte Hochdruckpumpe oder das Fuel Rail, aus Aluminium gefertigt, besteht bei der Verwendung alkoholischer bzw. ethanolhaltiger Kraftstoffe, insbesondere bei höheren Kraftstofftemperaturen, die Gefahr einer beginnenden Korrodierung.
  • Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Beschädigung von kraftstoffführenden Komponenten durch alkoholische bzw. ethanolhaltige Kraftstoffe zu verhindern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 oder 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Dadurch, dass bei einem Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, die mit einem Kraftstoff betrieben wird, wobei die Kraftstoffart bestimmt wird, eine für die Brennkraftmaschine kritische Kraftstoffart erkannt wird und Maßnahmen eingeleitet werden, die eine Beschädigung der Brennkraftmaschine mit dein kritischen Kraftstoff möglichst vermeiden und/oder einen weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine möglichst verhindern oder beschränken, wird erfindungsgemäß eine Beschädigung von kraftstoffführenden Komponenten durch alkoholische bzw. ethanolhaltige Kraftstoffe weitestgehend verhindert.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergeräts für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
  • 1 zeigt ein Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird im Schritt 10 das Verfahren gestartet. Im anschließenden Schritt 11 wird die Kraftstoffart bestimmt. Die Bestimmung der Kraftstoffart wird hierbei mittels eines Sensors und/oder eines Detektionsverfahrens bestimmt.
  • Ein möglicher erfindungsgemäßer Sensor zur Bestimmung der Kraftstoffart bestimmt zunächst die elektrische Leitfähigkeit des Kraftstoffs und bestimmt im Anschluss unter Berücksichtigung einer Temperatur des Kraftstoffs die Kraftstoffart. Ein solcher Sensor beruht auf der Erkenntnis, dass ethanolhaltige Kraftstoffe im Gegensatz zu nichtethanolhaltigen Kraftstoffen eine deutlich höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen, welche bei den kritischen höheren Temperaturen des Kraftstoffs zusätzlich zunimmt. Diese Unterschiede in der elektrischen Leitfähigkeit können ausgenutzt werden, um erfindungsgemäß die Kraftstoffart mittels eines Sensors zu bestimmen, der die Leitfähigkeit des Kraftstoffes misst.
  • Zusätzlich oder alternativ kann mittels eines Detektionsverfahrens die Kraftstoffart bestimmt werden. Hierbei wird ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine analysiert und aus dieser Analyse bestimmt, ob die Brennkraftmaschine mit einem kritischen Kraftstoff betrieben wird. Eine solche Analyse des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine kann beispielsweise anhand von eingespritzten Kraftstoffmengen und daraus resultierenden Drehmomentwerten der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Weitere alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten der Analyse des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine sind möglich.
  • Nachdem im Schritt 11 die Kraftstoffart bestimmt wurde, wird im Schritt 12 überprüft, ob es sich bei der detektierten Kraftstoffart um einen kritischen Kraftstoff handelt. Als kritischer Kraftstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alkoholhaltige Kraftstoffe, insbesondere ethanolhaltige Kraftstoffe, angesehen, da diese zu einer Korrosion von Motorkomponenten führen können, die aus Aluminium gefertigt sind und in direktem Kontakt mit dem alkoholhaltigen oder ethanolhaltigen Kraftstoff stehen. Wird im Schritt 12 festgestellt, dass es sich nicht um einen kritischen Kraftstoff handelt, wird zurück zum Schritt 10 verzweigt.
  • Wird hingegen im Schritt 12 festgestellt, dass es sich um einen kritischen Kraftstoff handelt, wird zum Schritt 13 übergegangen.
  • Im Schritt 13 wird überprüft, ob eine bestimmte Zeitdauer des Betriebs mit der kritischen Kraftstoffart verstrichen ist. In diesem Schritt können beispielsweise auch mehrere Zeiträume bzw. Zeitabschnitte des Betriebs mit kritischem Kraftstoff erfasst werden. Erfindungsgemäß kann hierbei unterschieden werden, ob der kritische Kraftstoff über einen zusammenhängenden längeren Zeitraum oder über wiederholte kürzere Zeitabschnitte in der Brennkraftmaschine verwendet wird. Im letztgenannten Fall kann es unter Umständen sein, dass sich eine möglicherweise beginnende Korrosion einer Motorkomponente während einer Betriebpause des Kraftfahrzeugs durch Oxidation zurückbildet. Diesem Umstand wird Rechnung getragen, in dem wiederholte kürzere Zeitabschnitte anders gewichtet werden als ein zusammenhängender längerer Zeitraum.
  • Im genannten Schritt 13 kann die erfasste Zeitdauer des Betriebs mit kritischem Medium mit weiteren Größen verknüpft werden. Ein solches Modell kann beispielsweise das gefahrene Last-Drehzahl-Profil, die Zeitdauer, in denen sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befunden hat, die Motortemperatur, Lüftersteuerungsgrößen oder weitere Größen berücksichtigen. Im Ergebnis ergibt sich hierbei eine Ersatzgröße, die eine bestimmte Zeitdauer des Betriebs mit kritischem Kraftstoff repräsentiert. Im Schritt 13 wird nun geprüft, ob diese repräsentative Ersatzgröße eine vorgegebene Zeitdauer für den kritischen Betrieb überschreitet. Ist dies nicht der Fall, wird nach Schritt 13 wiederum zum Schritt 10 verzweigt.
  • Zusätzlich kann im Schritt 13 vor der Verzweigung zum Schritt 10 eine Information an den Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder eine Eintragung in einen Fehlerspeicher eines Steuergerätes des Kraftfahrzeuges erfolgen. Die Information an den Fahrer kann auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise akustisch oder durch eine Anzeige im Sichtfeld des Fahrers. Durch die Information wird der Fahrer auf die Betankung mit kritischem Kraftstoff hingewiesen und kann gegebenenfalls aufgefordert werden, eine Werkstatt aufzusuchen.
  • Wird im Schrift 13 hingegen festgestellt, dass die maximale Zeitdauer des Betriebs mit kritischem Kraftstoff erreicht ist, wird auf einen besonders kritischen Zustand der Brennkraftmaschine geschlossen und zum Schritt 14 verzweigt.
  • Im Schritt 14 erfolgt ein Eingriff in den Motor bzw. in das Motorsteuerungssystem der Brennkraftmaschine, um die Brennkraftmaschine vor einem kritischen Korrosionszustand zu schützen. Hierbei kann die Brennkraftmaschine beispielsweise mittels der Ansteuerung in einen gezielt schlechten Betriebszustand gebracht werden. Hierbei ist beispielsweise eine zeitlich zunehmende stärkere Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitsbegrenzung oder im Extremfall die Erzeugung eines Liegenbleibers vorgesehen. Durch diese Maßnahmen wird ein zu langer Betrieb der Brennkraftmaschine in korrosionskritischem Zustand erschwert bzw, verhindert. Die zuvor geschilderten Maßnahmen durch Eingriff in die Motorsteuerung stellen hierbei jedoch extreme Maßnahmen dar, die erst bei einer unmittelbaren Gefahr für den Motor angewendet werden. An den Schritt 14 schließt sich ein Schritt 15 an, in dem zum Einen ebenfalls, wie bereits nach Schritt 13, eine Warnung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs erfolgt, was mittels eines akustischen oder eines optischen Signals erfolgen kann. Im Falle eines Fahrzeugs mit Benzindirekteinspritzung kann die Warnung beispielsweise über eine sogenannte Check-Engine-Warnlampe erfolgen, die dem Fahrer anzeigt, dass er eine Werkstatt aufzusuchen hat, da mit dem Motor, der Abgasanlage oder der Verbrennung etwas nicht in Ordnung ist. Parallel dazu wird in einen Fehlerspeicher des Motorsteuerungssystems die detektierte Fehlerursache abgespeichert. Im konkreten Fall könnte dies eine Fehlermeldung „Betrieb mit kritischem bzw. nicht zugelassenem Kraftstoff sein. Bei einem folgenden Werkstattbesuch wird die gespeicherte Fehlermeldung aus dein Fehlerspeicher ausgelesen, und der Betreiber des Kraftfahrzeugs kann auf die Falschbetankung hingewiesen werden und die zur Korrosion neigenden Komponenten können einer Prüfung unterzogen werden.
  • Wird vorausgesetzt, dass die Korrosion nicht so schnell voranschreitet, dass eine unmittelbare Gefahr für die Beschädigung des Motors durch den kritischen Kraftstoff besteht, so hat der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Möglichkeit, durch die Hinweise mittels eines akustischen oder optischen Signals rechtzeitig vor Erreichen eines durch Korrosion verursachten Schadens der kraftstoffführenden Komponenten eine Werkstatt aufzusuchen. In der Werkstatt kann der Fehlerspeicher ausgelesen werden und der Fahrer auf die Fehlbetankung hingewiesen werden.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich, dass nach erkannten kritischen Kraftstoff unmittelbar parallel eine Information an den Fahrer des Kraftfahrzeugs und ein Eingriff in die Motorsteuerung vorgenommen wird, sowie ein Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher erzeugt wird. Die Reihenfolge der Maßnahmen kann hierbei individuell vom Hersteller des Kraftfahrzeugs festgelegt werden.
  • 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Hierbei ist mit dem Bezugszeichen 20 ein Tank des Kraftfahrzeugs bezeichnet. Ausgehend vom Tank 20 gelangt der Kraftstoff über Kraftstoffleitungen 21a und 21b zur eigentlichen Brennkraftmaschine 23. In die Kraftstoffleitung 21a bzw. 21b ist ein Sensor 22 integriert, der zur Erfassung der Kraftstoffart bzw. zur Messung der Leitfähigkeit des Kraftstoffs geeignet ist. Das erfindungsgemäße Steuergerät ist mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet. Das Steuergerät ist über Leitungen 25 mit der Brennkraftmaschine 23 verbunden. Über die Leitungen 25 werden die Verbrennungen in den Brennräumen der Brennkraftmaschine sowie die Ansteuerung möglicher Kraftstoffpumpen und anderer Motorkomponenten angesteuert. Das Steuergerät ist weiterhin über eine Leitung 26 mit dem Kraftstoffartsensor 22 verbunden, von dem aus Informationen über die verwendete aktuelle Kraftstoffart an das Motorsteuergerät 24 übertragen werden. Das Steuergerät 24 ist weiterhin über eine Leitung 27 mit einem Temperatursensor 28 verbunden, der am Tank 20 angeordnet ist und die Temperatur des Kraftstoffes erfasst. Alternativ kann die Temperatur des Kraftstoffs auch an anderer Stelle des Kraftstoffsystems, bevorzugt in der Nähe von kraftstoffführenden Komponenten aus Aluminium, angeordnet sein. In dem Steuergerät 24 befindet sich wenigstens ein Programmspeicher 29 und ein Fehlerspeicher 30, die in der Darstellung nach Figur symbolisch dargestellt sind. In dein Programmspeicher 29 ist ein Computerprogramm abgelegt, das bei seinem Ablauf im Steuergerät 24 eine Ausführung des zuvor beschriebenen Verfahrens bewirkt. Zusätzlich kann das Steuergerät 24 über eine Leitung 31 mit einem Korrosionssensor 32 verbunden sein, der unmittelbar an kraftstoffführenden Komponenten aus Aluminium angebracht ist, um dort einen möglichen Korrosionszustand zu erkennen. Diese Information wird dann als Erweiterung in dem Verfahren nach 1 berücksichtigt.
  • Das Steuergerät 24 steuert weiterhin über eine Steuerleitung 33 eine Warnlampe 34 an, die den Fahrer des Kraftfahrzeugs im Falle eines Betriebs mit kritischem Kraftstoff auf die Verwendung von kritischem Kraftstoff hinweist. Alternativ zur gezeigten Warnlampe 34 kann, wie bereits vorstehend erwähnt, eine akustische Signalisierung für den Fahrer erfolgen. Durch die gestrichelt gezeigte Verbindung 35 zwischen dein Steuergerät 24 und dem Tank 20 ist eine optionale Ansteuermöglichkeit einer möglicherweise in die Tankeinheit 20 integrierte Kraftstoffpumpe angedeutet, falls die in die Tankeinheit 20 integrierte Kraftstoffpumpe in ihrer Fördermenge bzw. ihrer Förderleistung regelbar ist. Das Steuergerät 24 führt das im Zusammenhang mit der 1 beschriebene erfindungsgemäße Verfahren aus. In den Programmdatenspeicher 29 ist hierbei das erfindungsgemäße Computerprogramm für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gespeichert, wobei die Abfolge von gespeicherten Befehlen dazu geeignet sind, das erfindungsgemäße Verfahren nach 1 auszuführen, wenn das Computerprogramm, wie in 2 gezeigt, in dem Steuergerät ausgeführt wird.
  • In der 2 wurde auf die Darstellung einer für eine direkteinspritzende Benzinbrennkraftmaschine typischen Hochdruckpumpe verzichtet, da durch das erfindungsgemäße Verfahren im Allgemeinen auch bei verschiedensten Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen kann, bei denen eine Beschädigung durch Korrosion von kraftstoffführenden Komponenten aus Aluminium verhindert werden kann. Die bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht in der Anwendung bei einer benzindirekteinspritzenden Brennkraftmaschine, wobei hierbei die aus Aluminium gefertigte Hochdruckpumpe sowie das aus Aluminium gefertigte Fuel Rail vor Korrosion geschützt werden.

Claims (14)

  1. Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, die mit einem Kraftstoff betrieben wird, wobei die Kraftstoffart bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die Brenskraftmaschine kritische Kraftstoffart erkannt wird und Maßnahmen eingeleitet werden, die eine Beschädigung der Bremnkraftmaschine durch den kritischen Kraftstoff möglichst vermeiden und/oder einen weiteren Betrieb der Bremnkraftmaschine möglichst verhindern oder beschränken.
  2. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffart mittels eines Sensors und/oder eines Detektionsverfahrens bestimmt wird.
  3. Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine elektrische Leitfähigkeit des Kraftstoffs bestimmt und unter Berücksichtigung einer Temperatur des Kraftstoffs die Kraftstoffart bestimmt wird.
  4. Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsverfahren ein Betriebsverhalten der Bremskraftmaschine analysiert und aus dieser Analyse bestimmt, ob die Brennkraftmaschine mit einem kritischen Kraftstoff betrieben wird.
  5. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kritische Kraftstoffe alkoholhaltige Kraftstoffe, insbesondere ethanolhaltige Kraftstoffe, erkannt werden.
  6. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschädigung der Brennkraftmaschine durch Korrosion, insbesondere von Motorkomponenten, die aus Aluminium gefertigt sind, möglichst vermieden wird.
  7. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Information an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder ein Eintrag in einen Fehlerspeicher des Kraftfahrzeugs erfolgt, wenn eine kritische Kraftstoffart erkannt wird.
  8. Steuerungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Information an den Fahrer des Kraftfahrzeugs akustisch und/oder optisch erfolgt.
  9. Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Information dem Fahrer die Notwendigkeit eines umgehenden Werkstattbesuchs signalisiert.
  10. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein kritischer Zustand der Brennkraftmaschine, der zu einer Beschädigung der Brennkraftmaschine führen kann, dadurch erkannt wird, dass die Brennkraftmaschine für eine vorbestimmte Zeitdauer mit einem kritischen Kraftstoff betrieben wurde.
  11. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Betrieb der Brennkraftmaschine durch einen Eingriff in eine Motorsteuerung möglichst verhindert oder beschränkt wird, wodurch eine Belastung der Brennkraftmaschine verringert wird, insbesondere dadurch, dass eine Drehzahlbegrenzung und/oder eine Geschwindigkeitsbegrenzung und/oder eine Drehmomentbegrenzung und/oder ein deaktivieren der Brennkraftmaschine erfolgt.
  12. Steuerungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des kritischen Zustands der Brennkraftmaschine eine Zeitdauer des Betriebs mit kritischem Kraftstoff mit wenigstens einer der nachfolgenden Größen verknüpft wird: Gefahrenes Lastprofil, gefahrenes Drehzahlprofil, Anteil Leerlauf Motortemperatur, Lüftungssteuergrößen, Ethanolgehalt des Kraftstoffs.
  13. Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, die mit einem Kraftstoff betrieben wird, wobei die Kraftstoffart mittels eines mit dem Steuergerät in Verbindung stehenden Sensors und/oder eines im Steuergerät implementierten Detektionsverfahrens bestimmbar ist, wobei eine für die Brennkraftmaschine kritische Kraftstoffart erkennbar ist und wobei Maßnahmen einleitbar sind, die eine Beschädigung der Brennkraftmaschine durch den kritischen Kraftstoff möglichst vermeiden und/oder einen weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine möglichst verhindern oder beschränken.
  14. Computerprogramm für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Abfolge von Befehlen bzw. mit Programmcode, zur Durchführung aller Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche von 1 bis 10, wenn das Computerprogramm in dem Steuergerät ausgeführt wird.
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