DE60012298T2

DE60012298T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Brennstoffzusatz für die Verwendung an Bord eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE60012298T2
Application number: DE60012298T
Authority: DE
Inventors: Rolf Backes; Sarah Jane Rishworth Gadd
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: EP1114923B1; EP1114923A3; US6276310B1; EP1114923A2; DE60012298D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftstoffadditiv-Dosiermethoden und Systeme um Additive zu Kraftstoff in einem Fahrzeug zuzugeben, und spezieller ein Verfahren und System zur Zugabe eines Additivs zu Kraftstoff, indem man den zu einem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoff direkt überwacht, in Verbindung mit der Verwendung der elektronischen Regeleinheit des Fahrzeugs, um den Kraftstoffverbrauch und den im Kraftstofftank verbleibenden Kraftstoff zu überwachen.
Verbrennungsmotoren aufweisende Fahrzeuge können Filter einsetzen, um aus den Motoren emittierte Partikel zu sammeln. Von einem Filter gesammelte Motorpartikel bewirken daß der Abgas-Gegendruck steigt, was sich nachteilig auf die Kraftstoffersparnis und Fahrzeugleistung auswirkt. Für den erfolgreichen Betrieb der Motor-Partikelfilter wird ein Regenerierungsverfahren benötigt.
Ein Weg einen Partikelfilter zu regenerieren ist es die angesammelten Partikel zu oxidieren. Ein Problem mit diesem Ansatz ist es, daß die Oxidationstemperatur der angesammelten Partikel (Kohlenstoff) oberhalb des Temperaturbereichs der Abgase der meisten Fahrzeuge liegt, die Verbrennunsmotoren aufweisen. Irgendeine Form externer Energie wird benutzt um die Filtertemperatur derart zu steigern, daß die Oxidationstemperatur erreicht wird und der Filter regenerieren kann. Elektrische Heizer und Kraftstoffbrenner sind zwei derartige externe Energiesysteme, sind aber für Fahrzeuge aufgrund erhöhter Kosten, Komplexität und der Verläßlichkeit nicht realisierbar.
Ein anderer Weg einen Partikelfilter zu regenieren ist es, einen Katalysator zu verwenden um die Oxidationstemperatur der angesammelten Partikel zu senken. Katalysatoren können entweder als eine Filterbeschichtung aufgebracht oder als ein Additiv zu dem Kraftstoff des Fahrzeugs zugegeben werden. Der Vorteil von Kraftstoffadditiven, um eine Regenerierung zu fördern, ist es daß der Katalysator innerhalb der durch den Filter abgefangenen Partikel enthalten ist. Ein Kraftstoffadditiv-Dosiersystem gibt das Additiv zu dem Kraftstoff hinzu.
Das Kraftstoffadditiv-Dosiersystem muß eine bestimmte Menge des Additivs zu dem Kraftstoff hinzugeben, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additv-Verhältnis beizubehalten. Typische Kraftstoffadditiv-Dosiersysteme verwenden das in dem Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffpegel-Sendermeßgerät um den Kraftstoffpegel in dem Kraftstofftank zu überwachen. Die typischen Kraftstoffadditiv-Dosiersysteme erhalten Informationen über die Tankvorgänge, wie etwa die während des Tankens zugegebene Kraftstoffmenge, durch Verwendung des Kraftstoffpegel-Meßgeräts.
Ein Problem mit dem Gebrauch des Kraftstoffpegel-Meßgeräts in dem Kraftstofftank ist es, daß die Messung von dem Kraftstoffpegel-Meßgerät typischerweise nicht genau genug für Kraftstoffadditiv-Dosiersysteme ist. Kraftstoffpegel-Meßgeräte sind außerdem anfällig dafür fehlerhafte Kraftstoffmessungen zu zeigen, wenn der Kraftstofftank voll oder nahezu leer ist. Weil die Kraftstoffpegel-Messung betreffend der Menge an Kraftstoff in dem Kraftstofftank typischerweise nicht genau ist, geben die Kraftstoffadditiv-Dosiersysteme eine ungeeignete Menge des Additivs zu dem Kraftstoff hinzu. Die ungeeignete Menge kann mehr oder weniger als die Menge sein, die benötigt wird um das gewünschte Mischungsverhältnis Kraftstoff/Additiv beizubehalten. Dies bringt das tatsächliche Kraftstoff/Additiv-Verhältnis dazu von dem gewünschten Kraftstoff/Additiv-Verhältnis verschieden zu sein. Abweichung von dem gewünschten Kraftstoff/Additiv-Verhältnis muß für geeignete Filterleistung auf einem Minimum gehalten werden.
Das französische Patent 2668203 beschreibt ein Verfahren ein Additiv zu Kraftstoff in dem Kraftstofftank eines Fahrzeugs zuzugeben, in welchem eine elektronische Einheit den Pegel an Kraftstoff in dem Kraftstofftank überwacht, während er gefüllt wird, und die Einspritzung von Additiv in den Kraftstofftank hinein regelt. Die elektronische Einheit verläßt sich auf ein Signal von einem Kraftstoffpegel-Meßgerät in dem Kraftstofftank, um den während des Auftankens hinzugefügten Kraftstoff zu bestimmen. Die Verwendung eines internen Kraftstofftank-Meßgeräts ist ungenau.
Was gebraucht wird ist ein genauerer Weg die in einem Fahrzeug vorhandene oder die zu einem Fahrzeug hinzugefügte Menge an Kraftstoff für Kraftstoffadditiv-Dosiermethoden und -systeme zu bestimmen.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein System zur Zugabe eines Additivs zu Kraftstoff bereitzustellen, basierend auf direkter Überwachung des zu einem Kraftstofftank hinzugefügten Kraftstoffs.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stellen wir ein Verfahren zur Zugabe eines Additivs zu Kraftstoff in einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs – als Funktion der Menge während des Auftankens zu dem Kraftstofftank hinzugefügten Kraftstoffs – bereit, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Direktes Messen der zu dem Kraftstofftank des Fahrzeugs während des Auftankens hinzugefügten Menge an Kraftstoff, ungeachtet der Menge an Kraftstoff in dem Kraftstofftank des Fahrzeugs vor dem Auftanken; Bestimmen der Menge an zu dem Kraftstoff in dem Kraftstofftank zuzugebenden Additiv, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis beizubehalten, als eine Funktion der gemessenen, dem Kraftstofftank des Fahrzeugs hinzugefügten Menge an Kraftstoff; Zugeben der bestimmten Menge des Additivs zu dem Kraftstoff in dem Kraftstofftank; und worin eine Kraftstoffpumpe benutzt wird, um während eines Auftankens Kraftstoff zu dem Fahrzeug hinzuzufügen; und Übertragen eines Signals von der Kraftstoffpumpe zu dem Fahrzeug, das für die zu dem Fahrzeug hinzugefügte Menge an Kraftstoff bezeichnend ist.
Wir stellen weiterhin ein System zur Zugabe eines Additivs zu Kraftstoff in einem Fahrzeug bereit, das einen Kraftstofftank aufweist, wobei das System umfaßt: eine elektronische Regeleinheit zur Überwachung der von dem Fahrzeug vor dem Auftanken verbrauchten Kraftstoffmenge; eine Meßvorrichtung zur Messung der während des Auftankens durch eine Kraftstoffpumpe zu zu dem Kraftstofftank des Fahrzeuges hinzugefügten Kraftstoffmenge, wobei diese Meßvorrichtung einen Empfänger zum Empfangen eines Signals von der Kraftstoffpumpe umfaßt, das für die zu dem Kraftstofftank hinzugefügte Menge an Kraftstoff bezeichnend ist; und einen, Prozessor, der mit der elektronischen Steuereinheit und der Meßvorrichtung zur Bestimmung der Menge an Kraftstoff in dem Kraftstofftank nach dem Auftanken als eine Funktion der von dem Fahrzeug vor dem Auftanken verbrauchten Kraftstoffmenge und der während des Auftankens zu dem Kraftstofftank hinzugefügten Kraftstoffmenge zu betreiben ist; und worin der Prozessor eine zu dem Kraftstofftank hinzuzufügende Menge des Additivs als eine Funktion der bestimmten, zu dem Kraftstofftank hinzugefügten Menge an Kraftstoff bestimmt, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis beizubehalten.
Vorzugsweise schließt das System weiterhin einen Dispenser zur Zugabe der bestimmten Menge des Additivs zu dem Kraftstofftank des Fahrzeugs ein. In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließt die Meßvorrichtung einen Empfänger ein um ein Signal von einer Kraftstoffpumpe zu empfangen, das für die während des Auftankes zu dem Kraftstofftank hinzugefügte Kraftstoffmenge bezeichnend ist, oder eine zwischen dem Kraftstofftank und der Kraftstofftank-Öffnung positionierte Venturidüse oder Turbine, um den Strom an zu dem Kraftstofftank hinzugefügtem Kraftstoff während des Auftankens zu messen. Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, in weiterem Detail unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1 ein Kraftstoffadditiv-Dosiersystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 eine als Onboard-Durchfluß-Meßvorrichtung benutzte Turbine veranschaulicht, um zu dem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoff zu messen;
3 eine als Onboard-Durchfluß-Meßvorrichtung benutzte Venturidüse veranschaulicht, um zu dem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoff zu messen;
4 eine Kraftstoffpumpe veranschaulicht, die in der Lage ist ein Signal zu dem Fahrzeug zu übertragen, das für die Menge an zu dem Fahrzeug hinzugefügtem Kraftstoff bezeichnend ist; und
5 ein Ablaufdiagramm veranschaulicht, das den Betrieb des Kraftstoffadditiv-Dosierverfahrens und -systems der vorliegenden Erfindung beschreibt.
Unter Bezug auf 1 wird nun ein Blockdiagramm eines Kraftstoffadditiv-Dosiersystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Kraftstoffadditiv-Dosiersystem 10 gibt ein Additiv zu Kraftstoff in einem Fahrzeug hinzu, das einen Verbrennungsmotor 12, einen Kraftstofftank 14 und einen Kraftstoffadditivtank 16 aufweist. System 10 schließt einen Prozessor 18, eine Elektronische Motor-Steuereinheit (ECU; Engine Control Unit; Motor-Steuereinheit) 20, eine Meßvorrichtung 22 für hinzugefügten Kraftstoff und einen Additivdispenser 24 ein.
ECU 20 ist mit Motor 12 zur Überwachung der von dem Motor verbrauchten Kraftstoffmenge zu betreiben. ECU 20 berechnet den für jede Einspritzung in die Zylinder des Motors hinein benötigten Kraftstoff von Hub zu Hub. ECU 20 benutzt die Information betreffend des für jede Einspritzung in jeden Zylinder hinein benötigten Kraftstoffs, um eine Indikation der von dem Fahrzeug über eine gegebene Zeitdauer hinweg vor dem Auftanken verbrauchten Kraftstoffmenge bereitzustellen. ECU 20 benutzt die Informationen außerdem, um eine Indikation der in dem Fahrzeug verbleibenden Kraftstoffmenge bereitzustellen.
Meßvorrichtung 22 mißt die während des Auftankens zu dem Kraftstofftank 14 hinzugefügte Kraftstoffmenge direkt. Meßvorrichtung 22 kann eine Onboard-Durchfluß-Meßvorrichtung wie etwa eine an dem Einlaß 28 von Kraftstofftank 14 angeordnete Turbine 26 sein, wie in 2 gezeigt, eine Onboard-Durchfluß-Meßvorrichtung wie etwa eine an dem Einlaß des Kraftstofftanks angeordnete Venturidüse, wie in 3 gezeigt; oder ein Rotations-Meßgerät, oder ein thermisches Durchflußmeßgerät. Anders als in dem Kraftstofftank eines Fahrzeugs angeordnete Kraftstoffpegel-Meßgeräte der bisherigen Technik überwachen Turbine 26 und Venturidüse 30 den zu einem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoff direkt, um eine genauere Indikation des in dem Fahrzeug vorhandenen und zu ihm hinzugefügten Kraftstoffs bereitzustellen.
Unter Bezug auf 4 kann Meßvorrichtung 22 – unter fortwährendem Bezug auf 1 – eine Kraftstoffpumpe 22 einschließen, die in der Lage ist ein Signal zu dem Fahrzeug zu übertragen, das für die zu dem Kraftstofftank 14 hinzugefügte Menge an Kraftstoff bezeichnend ist. Kraftstoffpumpe 32 schließt einen Transmitter 36 ein, um das für die während des Auftankes zu Kraftstofftank 28 hinzugefügte Menge an Kraftstoff bezeichnende Signal zu einem Empfänger von Prozessor 18 in dem Fahrzeug zu übertragen. Das Signal kann entlang eines elektromagnetischen Weges, eines direkten elektrischen Weges von Kraftstofftank 34 zu Prozessor 18 und ähnlichem übertragen werden. Ein Führer des Fahrzeugs kann außerdem Anzeige 38 von Kraftstoffpumpe 34 sehen und die durch die Kraftstoffpumpe in Kraftstofftank 14 hinein abgegebene Menge an Kraftstoff manuell in Prozessor 18 eingeben.
Unter Bezug zurück auf 1 ist Prozessor 18 mit ECU 20 und Meßvorrichtung 22 zu betreiben, um die Menge an Kraftstoff in Kraftstofftank 14 nach dem Auftanken zu bestimmen. Um die Menge an Kraftstoff in Kraftstofftank 14 zu bestimmen, vergleicht Prozessor 18 die durch das Fahrzeug vor dem Auftanken verbrauchte Menge an Kraftstoff, wie sie von ECU 20 bestimmt wird, mit der während des Auftankens zu dem Kraftstofftank hinzugefügten Menge an Kraftstoff, wie durch Meßvorrichtung 22 bestimmt. Basierend auf der durch Auftanken zu Kraftstofftank 14 hinzugefügten Menge an Kraftstoff bestimmt Prozessor 18 eine Menge an zu dem Kraftstofftank hinzuzugebenden Additiv, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis beizubehalten. Prozessor 18 regelt Dispenser 24, um nach dem Auftanken die bestimmte Menge des Additivs aus Additivtank 16 in Kraftstofftank 14 hinein zuzugeben.
Unter Bezug auf 5 wird nun – unter fortwährendem Bezug auf 1 – ein Ablaufdiagramm 40 gezeigt, das den Betrieb des Kraftstoffadditiv-Dosierverfahrens und -systems für ein Fahrzeug beschreibt, das eine ECU aufweist. Kasten 42 überwacht die durch Motor 12 des Fahrzeugs vor dem Auftanken verbrauchte Kraftstoffmenge. ECU 20 überwacht die Menge an verbrachtem Kraftstoff. Kasten 44 mißt dann die während des Auftankes zu dem Fahrzeug hinzugefügte Kraftstoffmenge.
Kasten 46 bestimmt dann die Menge an Kraftstoff in dem Fahrzeug nach dem Auftanken als eine Funktion der von dem Fahrzeug vor dem Auftanken verbrachten Kraftstoffmenge und der während des Auftankens zu dem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoffmenge. Kasten 48 bestimmt dann die Menge des zu dem Kraftstoff in dem Fahrzeug hinzuzufügenden Additivs, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis beizubehalten. Die Menge des hinzuzufügenden Additivs, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis beizubehalten, wird als eine Funktion der durch das Auftanken zu dem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoffmenge bestimmt. Kasten 50 gibt dann die bestimmte Menge des Additivs zu dem Kraftstoff in dem Fahrzeug hinzu.
Die Menge des durch das Fahrzeug verbrauchten Kraftstoffs zu überwachen, wie in Kasten 42 bereitgestellt, zusammen mit direkter Messung des zu dem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoffs, wie in Kasten 44 bereitgestellt, ist ein genauer Weg zu Bestimmung des Kraftstoffs in dem Fahrzeug, wie in Kasten 46 bereitgestellt. Die in Kästen 42 und 44 bereitgestellten Schritte der Überwachung und direkten Messung können Standard-Kraftstoff-Meßgeräte zur Fahrerinformation ersetzen. Direkte Messung des zu dem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoffs, wie in Kasten 44 bereitgestellt, in Kombination mit der Bestimmung der gewünschten Menge an zu dem Kraftstoff hinzuzugebenden Additiv, wie in Kästen 48 und 50 bereitgestellt, stellt eine höhere Genauigkeit als gegenwärtige, auf Kraftstoffmeßgerät-Signalen basierende Onboard-Dosiersysteme bereit.

Claims

Ein Verfahren zur Zugabe eines Additivs zum Kraftstoff in einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs – als Funktion der Menge während des Auftankens zu dem Kraftstofftank hinzugefügten Kraftstoffs –, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Direktes Messen der zu dem Kraftstofftank des Fahrzeugs während des Auftankens hinzugefügten Menge an Kraftstoff, ungeachtet der Menge an Kraftstoff in dem Kraftstofftank des Fahrzeugs vor dem Auftanken; Bestimmen der Menge an zu dem Kraftstoff in dem Kraftstofftank zuzugebenden Additiv, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis beizubehalten, als eine Funktion der gemessenen, dem Kraftstofftank des Fahrzeugs hinzugefügten Menge an Kraftstoff; Zugeben der bestimmten Menge des Additivs zu dem Kraftstoff in dem Kraftstofftank; und worin eine Kraftstoffpumpe benutzt wird, um während eines Auftankens Kraftstoff zu dem Fahrzeug hinzuzufügen; und Übertragen eines Signals von der Kraftstoffpumpe zu dem Fahrzeug, das für die zu dem Fahrzeug hinzugefügte Menge an Kraftstoff bezeichnend ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem die Menge an hinzugefügtem Kraftstoff direkt durch eine Turbine, Venturidüse, ein Rotations-Meßgerät oder ein thermisches Durchflußmeßgerät gemessen wird, das in dem Einlaß zu dem Kraftstofftank angeordnet ist.
Ein System zur Zugabe eines Additivs zum Kraftstoff in einem Fahrzeug, das einen Kraftstofftank aufweist, wobei das System umfaßt: eine elektronische Regeleinheit (20) zur Überwachung der von dem Fahrzeug vor dem Auftanken verbrauchten Kraftstoffmenge; eine Meßvorrichtung (22) zur Messung der während des Auftankens durch eine Kraftstoffpumpe zu zu dem Kraftstofftank (14) des Fahrzeugs hinzugefügten Kraftstoffmenge, wobei diese Meßvorrichtung (22) einen Empfänger zum Empfangen eines Signals von der Kraftstoffpumpe umfaßt, das für die zu dem Kraftstofftank hinzugefügte Menge an Kraftstoff bezeichnend ist; und einen Prozessor (18), der mit der elektronischen Steuereinheit (20) und der Meßvorrichtung (22) zur Bestimmung der Menge an Kraftstoff in dem Kraftstofftank (14) nach dem Auftanken als eine Funktion der von dem Fahrzeug vor dem Auftanken verbrauchten Kraftstoffmenge und der während des Auftankens zu dem Kraftstofftank (14) hinzugefügten Kraftstoffmenge zu betreiben ist; und worin der Prozessor eine zu dem Kraftstofftank (14) hinzuzufügende Menge des Additivs als eine Funktion der bestimmten, zu dem Kraftstofftank hinzugefügten Menge an Kraftstoff bestimmt, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis beizubehalten.
Ein System gemäß Anspruch 3, das weiterhin umfaßt: einen mit dem Prozessor zu betreibenden Dispenser, um die bestimmte Menge des Additivs zu dem Kraftstofftank des Fahrzeugs hinzuzugeben.
Ein System gemäß Anspruch 3, in dem die Meßvorrichtung umfaßt: eine Venturidüse, eine Turbine, ein Rotationsmeßgerät oder ein thermisches Durchflußmeßgerät, angeordnet im Kraftstofftank-Einlaß.
Ein System gemäß Anspruch 5, in dem das Fahrzeug einen mindestens einen Zylinder aufweisenden Motor besitzt, in dem die elektronische Regeleinheit die von dem Fahrzeug vor dem Auftanken verbrauchte Kraftstoffmenge überwacht, indem der für jede Einspritzung in jeden Zylinder des Motors hinein benötigte Kraftstoff berechnet wird. Legende zu den Abbildungen 1 12 Motor 14 Kraftstofftank 16 Additivtank 18 Prozessor 20 Elektronische Regeleinheit 22 Kraftstoffdurchfluß-Meßvorrichtung 24 Dispenser Fuel Kraftstoff Fuel Return Kraftstoffrücklauf 2–4 Fuel Tank Kraftstofftank Processor Prozessor Litres Liter Fuel Pump Kraftstoffpumpe 5 42 Überwache die von dem Fahrzeug verbrauchte Kraftstoffmenge 44 Messe die zu dem Fahrzeug hinzugefügte Kraftstoffmenge 46 Bestimme die Kraftstoffmenge ind dem Fahrzeug als eine Funktion der durch das Fahrzeug verbrauchte Kraftstoffmenge und der zu dem Fahrzeug hinzugefügten Kraftstoffmenge 48 Bestimme die zu dem Kraftstoff hinzuzugebende Menge an Additiv, um ein gewünschtes Kraftstoff/Additiv-Verhältnis als eine Funktion der Kraftstoffmenge in dem Fahrzeug beizubehalten 50 Gib die bestimmte Menge des Additivs zu dem Kraftstoff hinzu.