DE4027947A1 - Kraftstoffversorgungssystem fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftstoffversorgungssystem fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zum Versorgen einer Brenn
kraftmaschine mit Kraftstoff.
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.
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.
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.
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 (6)
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.
Priority Applications (4)
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