DE4027947A1

DE4027947A1 - Kraftstoffversorgungssystem fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4027947A1
Application number: DE19904027947
Authority: DE
Inventors: John Casari
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1992-03-05
Anticipated expiration: 2010-09-05
Also published as: GB9118266D0; US5197445A; BR9103797A; DE4027947C2; GB2247720A; GB2247720B

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Versorgen einer Brenn kraftmaschine mit Kraftstoff.

Stand der Technik

Jedes übliche derartige System weist folgende Merkmale auf:

- einen Tank;
- eine Pumpe;
- eine Zumeßeinrichtung zum Zumessen von Kraftstoff zu ange saugter Luft;
- eine Zuleitung zum Zuleiten von Kraftstoff von der Pumpe zur Zumeßeinrichtung;
- und eine Steuerung zum Ansteuern der Pumpe und der Zumeßein richtung.

Fahrzeuge, deren Brennkraftmaschine dazu in der Lage ist, un terschiedlichen Kraftstoff zu verbrennen, z. B. Benzin oder Benzin/Methanol-Gemische, weisen herkömmlicherweise außerdem einen Sensor zum Messen der Zusammensetzung geförderten Kraftstoffs auf. Die Signale von einem solchen Sensor er möglichen es, adaptierte Vorsteuerwerte für die Kraft licherweise außerdem ein Sensor zum Messen der Zusammensetzung des Tankinhalts vorhanden. Die Signale von einem solchen Sen sor ermöglichen es, adaptierte Vorsteuerwerte für die Kraft stoffzumessung an die jeweilige Kraftstoffzusammensetzung an zupassen. Vorsteuerwerte werden für eine vorgegebene Art von Kraftstoff, z. B. Benzin, auf einem Prüfstand appliziert. Wäh rend des Betriebs der Brennkraftmaschine werden diese Vor steuerwerte, z. B. Einspritzzeiten, mit Hilfe einer Adaption an die jeweils aktuellen Betriebsbedingungen angepaßt. Das Anpassen an die jeweilige Kraftstoffzusammensetzung erfolgt mit Hilfe des Signals vom genannten Sensor, der die Kraft stoffzusammensetzung mißt. Wurden Einspritzzeiten für Verwen dung von Benzin appliziert, sind diese Einspritzzeiten z. B. um etwa 50% zu verlängern, wenn der genannte Sensor meldet, daß der aktuelle Tankinhalt aus etwa 50% Benzin und 50% Methanol besteht.

In der Kraftfahrzeugelektronik ist man grundsätzlich bemüht, mit so wenigen Sensoren wie möglich auszukommen. Es existieren dementsprechend auch verschiedene Vorschläge, den genannten Sensor zum Erfassen der Kraftstoffzusammensetzung einzusparen. PCT/EP-88/01 137 schlägt ein Verfahren vor, bei dem nach jedem Betanken die Regelabweichung im Lambdaregelungskreis gemessen wird und ein Adaptionswert so verändert wird, daß die ermit telte Regelabweichung verschwinden soll. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es nur dann funktioniert, wenn die Lambda regelung aktiv ist, was aber insbesondere bei kalter Brenn kraftmaschine nicht der Fall ist. Aber auch bei warmer Maschi ne ist das Verfahren aufgrund der sprunghaften Änderung des Adaptionswertes problematisch, da dieses Vorgehen leicht zu Regelschwingungen führen kann.

DE-A-40 17 733 schlägt verschiedene Verfahren vor, die auch bei kalter Brennkraftmaschine selbst dann für Betriebsfähig keit der Maschine sorgen, wenn sich die Kraftstoffzusammenset zung beim Betanken stark ändert, z. B. dadurch, daß ein Benzin enthaltender Tank fast leergefahren wurde und dann ein Kraft stoff mit überwiegend Methanol betankt wurde. Mit Hilfe der Tankstände vor und nach dem Betanken und auf Grundlage der Daten zu käuflichen Kraftstoffen wird abgeschätzt, was für Kraftstoffzusammensetzungen vorliegen können. Die Vorsteuer werte werden dann für den Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kraftstoffen der möglichen Zusammensetzungen verändert, und es wird untersucht, unter der Annahme welcher Zusammensetzung die Maschine am besten läuft. Mit diesen Werten wird dann weiter geregelt. Unabhängig davon, ob dieses Verfahren bei kalter Brennkraftmaschine angewandt wird oder nicht, wird dann, wenn die Lambdaregelung freigegeben ist, nach dem Betanken eine Adaption mit kurzer Zeitkonstante ausgeführt.

Auch die eben beschriebenen Verfahren weisen noch Probleme auf, z. B. dadurch, daß die genannte schnelle Adaption noch eine leichte Neigung zu Regelschwingungen hervorruft, aller dings bei weitem nicht so stark wie beim Verfahren der genann ten PCT-Anmeldung mit sprunghafter Änderung eines Adaptions wertes. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit Werten für die unterschiedlichen möglichen Kraftstoffzusammensetzungen kommt es dann zu schlechtem Motorlauf, wenn gerade mit denjenigen abgeschätzten Werten gesteuert wird, die am weitesten von den jenigen abliegen, die für die tatsächlich vorliegende Kraft stoffzusammensetzung gelten.

Es bestand demgemäß unverändert das Problem, ein System zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff anzugeben, das so ausgebildet ist, daß möglichst störungsfreier Lauf der Brennkraftmaschine auch dann erzielbar ist, wenn beim Betanken Kraftstoff nachgefüllt wurde, der sich in seiner Zusammenset zung stark vom Kraftstoff unterscheidet, der der Brennkraft maschine vor dem Betanken zugeführt wurde.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemäße System zum Versorgen einer Brennkraft maschine mit Kraftstoff weist folgende Merkmale auf:

- einen Tank;
- ein Reservoir für Kraftstoff;
- eine Pumpe;
- ein Umschaltventil, an das der Tank, das Reservoir und die Pumpe angeschlossen sind;
- eine Zumeßeinrichtung zum Zumessen von Kraftstoff zu ange saugter Luft;
- eine Zuleitung zum Zuleiten von Kraftstoff von der Pumpe zur Zumeßeinrichtung;
- eine Leitung ins Reservoir zum Befüllen desselben mit einem Teilstrom des von der Pumpe geförderten Kraftstoffs;
- und eine Steuerung zum Ansteuern der Pumpe, der Zumeßeinrich tung und des Umschaltventils,
- wobei die Steuerung so ausgebildet ist, daß sie bei kalter Brennkraftmaschine das Umschaltventil so schaltet, daß von der Pumpe Kraftstoff aus dem Reservoir in die Zuleitung gepumpt wird, und bei warmer Brennkraftmaschine das Um schaltventil so schaltet, daß die Pumpe Kraftstoff aus dem Tank in die Zuleitung fördert.

Wenn ein Fahrzeug mit einem derartigen Kraftstoffversorgungs system betankt wird, ändert sich nur die Zusammensetzung des Kraftstoffs im Tank, nicht jedoch die im Reservoir. Bei kalter Brennkraftmaschine wird Kraftstoff aus dem Reservoir geför dert, also genau derjenige Kraftstoff, wie er auch vor dem Be tanken der Brennkraftmaschine zugeführt wurde. Erst wenn die Brennkraftmaschine warm ist, also ein Adaptieren des Lambda regelungsverfahren ausgeführt werden kann, wird Kraftstoff aus dem Tank gefördert. Die Adaption paßt dann die Vorsteuerung an die neue Zusammensetzung des Kraftstoffs an. Das Reservoir wird gleichzeitig mit Tankkraftstoff, vorzugsweise mit Kraftstoff aus einer Rücklaufleitung, befüllt, so daß nach einem neuen Betan ken wiederum Kraftstoff der alten Zusammensetzung für einige Zeit zur Verfügung steht. Der Inhalt des Reser voirs ist so zu bemessen, daß er mit Sicherheit aus reicht, die Brennkraftmaschine mit dem alten Kraftstoff so lange zu versorgen, bis diese auch unter ungünstigen Be triebsbedingungen betriebwarm ist. Vorzugsweise wird das Re servoir so groß gewählt, daß es genügend Volumen für mehrere Aufwärmphasen nach dem Betanken enthält; dies für den Fall, daß die Brennkraftmaschine nach dem Betanken mehrfach nur so kurz betrieben wird, daß sie in keinem der Fälle ausreichend betriebswarm für adaptive Lambdaregelung wird.

Ausreichende Betriebswärme der Brennkraftmaschine kann z. B. durch Messen der Motortemperatur festgestellt werden. Vorteil hafter ist es jedoch, ausreichende Betriebswärme dann anzu nehmen, wenn das Signal zum Freigeben adaptiver Lambdaregelung ausgegeben wird. Dies, weil dies der Zeitpunkt ist, ab dem die adaptive Lambdaregelung Korrekturen an Vorsteuerwerten vorneh men kann, wie sie erforderlich sind, um die Lambdaregelung an eine geänderte Zusammensetzung des Kraftstoffs anzupassen.

Vorzugsweise ist das System so ausgebildet, daß es nach jedem Betanken abschätzt, z. B. in der weiter oben angegebenen Wei se, welche Kraftstoffzusammensetzungen möglich sind. Nur dann, wenn sich die für das Zumessen von Kraftstoff zur angesaugten Luft ungünstigste Zusammensetzung um mehr als eine vorgegebene Differenz von der zuvor vorliegenden Zusammensetzung unter scheidet, wird das Umschaltventil so geschaltet, daß Kraft stoff aus dem Reservoir statt aus dem Tank gefördert wird.

Das Umschaltventil wird auf jeden Fall für Förderung aus dem Tank umgeschaltet, wenn ein Pegelsensor im Reservoir anzeigt, daß dieses leer ist.

Zeichnung

Die einzige Figur zeigt schematisch ein Kraftstoffversorgungs system für eine Brennkraftmaschine mit einem Tank, einem Re servoir und einer Pumpe sowie einem Umschaltventil zum Hin und Herschalten des Pumpeneingangs zwischen Reservoir und Tank.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Das System gemäß der Figur weist einen Tank 1, eine Zumeßein richtung 2 an einer Brennkraftmaschine 3, eine Zuleitung 4 zwischen Tank und Zumeßeinrichtung 2, eine Rückleitung 5 zwi schen Zumeßeinrichtung 2 und einem Reservoir 8 sowie eine Steuerung 6 mit Adaption 7 auf. Innerhalb des Tanks 1 sind das Reservoir 8, eine Kräftstoffpumpe 9 mit elektrischem Antriebsmotor 10, ein elektrisch angesteuertes Umschaltventil 11, ein Ansaugfilter 12 und ein Füllstandsmesser 13 angeordnet. Nahe dem Boden des Reservoirs 8 befindet sich ein Pegelsensor 14.

Das Umschaltventil 11 ist durch Signale von der Steuerung 6 so hin- und herschaltbar, daß es den Eingang der Pumpe 9 entweder mit dem Ansaugfilter 12 oder dem Reservoir 8 verbindet. Die Steuerung ist so ausgebildet, daß sie das Umschalten nach fol genden Gesichtspunkten vornimmt.

Es sei angenommen, daß die Steuerung 6 zu einem ersten Zeit punkt einen tiefen Pegel P1 des Kraftstoffs im Tank mißt. Die ser Wert werde abgespeichert, bevor die Zündung der Brenn kraftmaschine 3 abgeschaltet wird. Nach dem Wiedereinschalten der Zündung liege ein höherer Pegel P2 vor. Liegt die Pegel differenz über einem vorgegebenen Wert, schließt die Steuerung 6 aus der Differenz, daß ein Betanken erfolgte. Es sei weiter angenommen, daß die Brennkraftmaschine 3 eine solche ist, die mit unterschiedlichen Kraftstoffen, insbesondere Benzin/Metha nol-Gemischen unterschiedlicher Zusammensetzung betrieben wer den kann. In diesem Fall ist es nicht auszuschließen, daß der Fahrzeugbenutzer eine andere Kraftstoffmischung tankte, als sie zuvor im Tank 1 vorlag. Stellt die Steuerung einen Tank vorgang fest, untersucht sie, ob durch eine eventuelle Ände rung der Kraftstoffzusammensetzung negative Auswirkungen auf die Zumessung von Kraftstoff zu Luft in bezug auf den Lambda wert zu befürchten sind. Dies kann wie folgt geschehen. Es sei angenommen, daß die Vorsteuerwerte für die Lambdaregelung für Betreiben der Brennkraftmaschine mit Benzin appliziert sind. Die Vorsteuerwerte können mit Hilfe eines adaptierten Korrek turwertes an andere Kraftstoffzusammensetzungen angepaßt wer den. Der entsprechende Adaptionswert vor dem Betanken sei 1.2, was bedeutet, daß vermutlich eine Kraftstoffmischung von etwa 80% 8enzin und 20% Methanol vorlag. Käufliche Kraftstoffe seien Benzin und eine Mischung von 20% Benzin und 80% Metha nol. Die mögliche Zusammensetzung des Kraftstoffs nach dem Be tanken hängt vom Verhältnis der Pegel P2 und P1 und den mög lichen Zusammensetzungen des getankten Kraftstoffs ab. Die Steuerung berechnet aus den genannten Werten, welche Kraft stoffzusammensetzungen abschätzungsweise vorliegen. Es sei an genommen, daß die ungünstigste mögliche neue Zusammensetzung eine Änderung von Einspritzzeiten von mehr als einigen Prozent erfordert. In diesem Fall untersucht die Steuerung 6, ob die Brennkraftmaschine 3 bereits so warm ist, daß sie die entspre chende Anpassung der Einspritzzeiten durch adaptive Lambda regelung ausgleichen kann. Ist dies nicht der Fall, steuert sie das Umschaltventil 11 so an, daß dieses den Ausgang des Reservoirs 8 mit der Pumpe 9 verbindet. Nach dem Betanken ist das Reservoir 8 noch vollgefüllt mit Kraftstoff, wie er vor dem Betanken vorlag. Die Pumpe 9 fördert also nach wie vor Kraftstoff der altbekannten Zusammensetzung. Die Steuerung untersucht weiterhin, ob für die Brennkraftmaschine 3 adaptive Lambdaregelung freigegeben werden kann.

Sobald dies der Fall ist, steuert die Steuerung 6 das Um schaltventil 11 in die in der Figur eingezeichnete Stellung, also diejenige Stellung, in der die Pumpe 9 Kraftstoff über das Ansaugfilter 12 aus dem Tank 1 fördert. Die Kraftstoff zumeßeinrichtung 2 erhält nun Kraftstoff neuer Zusammenset zung, was neue Einspritzzeiten erforderlich macht. Diese wer den mit Hilfe einer schnellen adaptiven Lambdaregelung berech net.

Die Rückleitung 5 dient dazu, das beim zuvor beschriebenen Ablauf teilweise entleerte Reservoir wieder zu befüllen. So bald es ganz befüllt ist, drückt Kraftstoff durch ein Entlüf tungsrohr 16 aus dem Reservoir in den Tank 1. Dadurch kann dauernd weiter Kraftstoff, wie er aus dem Tank 1 gefördert wird, als rücklaufender Teilstrom in das Reservoir 8 strömen, so daß dieses nach einiger Zeit dieselbe Kraftstoffzusammen setzung aufweist wie der Tank. Dadurch ist gewährleistet, daß nach einem erneuten Betanken der vorstehend beschriebene Ab lauf funktionsmäßig gleich wieder ablaufen kann.

Da die Steuerung 6 so ausgebildet ist, daß sie erst dann das Umschaltventil 11 so schaltet, daß Kraftstoff aus dem Tank 1 angesaugt wird, wenn die Brennkraftmaschine ausreichend be triebswarm ist, besteht die Gefahr, daß das Reservoir 8 leer gepumpt wird, wenn unerwartet lange Zeit bis zu ausreichender Betriebswärme verstreichen sollte, oder wenn durch Kurzfahrten mehrere Anwärmphasen ablaufen, ohne daß ausreichende Betriebs wärme erreicht wird. Um in diesem Fall ein Stillsetzen der Brennkraftmaschine 3 auszuschließen, gibt der nahe dem Boden des Reservoirs 8 angeordnete Pegelsensor 14 ein Signal aus, wenn der Kraftstoffpegel im Reservoir 8 bis auf die Höhe des Pegelsensors 14 gefallen ist. In diesem Fall schaltet die Steuerung 6 das Umschaltventil 11 für Ansaugen aus dem Tank um, selbst wenn die Brennkraftmaschine 3 noch nicht ausrei chend warm für adaptive Lambdaregelung ist.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann in ver schiedener Weise abgewandelt werden. Der Pegelsensor 14 kann z. B. direkt das Umschaltventil 11 ansteuern. Der Füllstands messer 13 kann beliebig ausgestaltet sein, muß also nicht einen Schwimmer 17 aufweisen, wie in der Figur angedeutet. Die Pumpe 9, das Umschaltventil 11 und das Reservoir 8 können außerhalb statt innerhalb des Tanks 1 angeordnet sein. Die Pumpe 9 kann statt als Pumpe, die durch Drehen des Zündschlüs sels ein- und ausgeschaltet wird, und in eingeschaltetem Zu stand dauernd mit voller Leistung fördert, oder auch als bedarfs orientierte Pumpe ausgebildet sein. Fehlt bei einem System mit einer solchen Pumpe eine Rücklaufleitung, kann ein stark gedrosselter Zulauf-Teilstrom zum Befüllen des Reservoirs ver wendet werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Steuerung 6 vorzugsweise auch dann bei betriebswarmer Brennkraftmaschine das Umschalt ventil 11 so schaltet, daß die Kraftstoffpumpe 9 mit dem Re servoir 8 verbunden wird, wenn der Füllstandsmesser 13 an zeigt, daß der Tank 1 leer ist. Gleichzeitig wird eine Warn leuchte 18 zum Aufleuchten gebracht, die dem Fahrer anzeigt, daß bereits Kraftstoff aus dem Reservoir verbraucht wird, das ja eigentlich in vollem Zustand gehalten werden sollte, um für möglichst lange Betriebsdauer Kraftstoff alter Zusammensetzung nach einem Betanken zur Verfügung zu stellen.

Claims

1. System zum Versorgen einer Brennkraftmaschine (3) mit Kraftstoff, mit

- einem Tank (1);
- einer Pumpe (9);
- einer Zumeßeinrichtung (2) zum Zumessen von Kraftstoff zu angesaugter Luft;
- einer Zuleitung (4) zum Zuleiten von Kraftstoff von der Pumpe zur Zumeßeinrichtung;
- und einer Steuerung (6) zum Ansteuern der Pumpe und der Zu meßeinrichtung;

gekennzeichnet durch

- ein Reservoir (8) für Kraftstoff;
- ein Umschaltventil (11), an das der Tank, das Reservoir und die Pumpe angeschlossen sind;
- eine solche Ausbildung der Steuerung, daß sie bei kalter Brennkraftmaschine das Umschaltventil so schaltet, daß von der Pumpe Kraftstoff aus dem Reservoir in die Zuleitung ge pumpt wird, und bei warmer Brennkraftmaschine das Umschalt ventil so schaltet, daß die Pumpe Kraftstoff aus dem Tank in die Zuleitung fördert;
- und eine Leitung (5) ins Reservoir zum Befüllen desselben mit einem Teilstrom des von der Pumpe geförderten Kraft stoffs.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung ins Reservoir (8) eine Rückleitung (15) und der Teil strom ein Rücklaufstrom ist.

3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steuerung (6) ein Adaptionsmittel (7) aufweist und sie den Zustand gesperrter Adaption als Zustand einer kalten Brennkraftmaschine und den Zustand freigegebener Adaption als Zustand einer warmen Brennkraftmaschine wertet.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

- einen Füllstandsmesser (13) zum Messen des Füllstands des Tanks (1);
- und eine solche Ausbildung der Steuerung (6), daß diese
- untersucht, ob sich der Füllstand von einer Messung zur nächsten um mehr als einen vorgegebenen Betrag verändert;
- falls dies der Fall ist, die für das Zumessen von Kraft stoff zur angesaugten Luft ungünstigste mögliche Zusammen setzung des Tankinhalts abschätzt;
- und das Umschaltventil (11) auch bei kalter Brennkraft maschine so schaltet, daß die Pumpe (9) Kraftstoff aus dem Tank (1) in die Zuleitung (4) fördert, wenn sich die abge schätzte Zusammensetzung um weniger als eine vorgegebene Dif ferenz von der vor dem Ansteigen des Tankinhalts vermut lich vorliegenden Zusammensetzung unterscheidet.

5. System nach einem der Ansprüphe 1-4, gekennzeichnet durch

- einen Pegelsensor (14) im Reservoir (8);
- und eine solche Ausbildung der Steuerung (6), daß sie das Umschaltventil (11) auch bei kalter Brennkraftmaschine so schaltet, daß die Pumpe (9) Kraftstoff aus dem Tank (1) in die Zuleitung (4) fördert, wenn das Signal vom Pegelsensor anzeigt, daß das Reservoir leer ist.