DE69702518T2

DE69702518T2 - Kraftstoffabgabevorrichtung

Info

Publication number: DE69702518T2
Application number: DE69702518T
Authority: DE
Inventors: L. Baker; C. Hartsell; A. Payne
Original assignee: Gilbarco Inc
Current assignee: Gilbarco Inc
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: US5794667A; DE69702518D1; EP0898738A1; EP0898738B1; WO1997044718A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffabgabeeinrichtung und insbesondere Kraftstoffabgabeeinrichtungen zur genauen Lieferung und Regelung der Kraftstoffflußrate an ein Fahrzeug oder einen Behälter während eines Betankungsvorganges.
Es ist erwünscht, Flußraten von Kraftstoffpumpen zu maximieren, um den Durchgang einer Tankstelle zu maximieren. Vorschriften können jedoch die Fahrzeugbetankung begrenzen, um die verschüttete Menge bei Fahrzeugbetankungsvorgängen zu begrenzen. Die derzeitige Technologie zur Begrenzung der Kraftstofflieferrate bei Kraftstoffabgabeeinrichtungen besteht darin, Begrenzungsöffnungen an erreichbaren Punkten in dem Liefersystem anzubringen und/oder Schlauch- und Düsenkonfigurationen, die auch als "Hängeteile" bekannt sind, entsprechend zu ändern.
Die Genauigkeit von begrenzten Öffnungen und Hängeteilen ist durch Schwankungen im Systemzufuhrdruck selbst beeinflußt. Der Systemzufuhrdruck ist durch eine Anzahl von Variablen, einschließlich der Anzahl von aktiven Betankungspositionen, verstopften Kraftstofffiltern, geknickten Schläuchen und anderen sich verschlechternden Komponenten entlang eines Kraftstofflieferweges beeinflußt. Die erforderliche Begrenzung ist abhängig von den örtlichen Besonderheiten, wie beispielsweise der Pumpenvorrichtungskapazität, dem Rohrdurchmesser, der Rohrlänge, der Kopfhöhe, dem Schlauchdurchmesser, der Schlauchlänge und dem Düsentyp, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Diese Faktoren verhindern eine wirksame Werkvoreinstellung von Sollkraftstofflieferraten. Überdies sind Öffnungen und Teile zur Beseitigung von Flußbegrenzungen einer un sachgemäßen Behandlung, Entfernung oder Ersetzung ausgesetzt. Wenn Kraftstoffpumpen, die die derzeitige Technologie enthalten; gemäß den Vorschriften überprüft werden, überprüft die Untersuchungsbehörde den Lieferschlauch mit dem höchsten Durchfluß, typischerweise den Schlauch, der der Hauptturbinenpumpe am nächsten ist, wobei alle anderen Schläuche inaktiv sind. Sobald Einstellungen zur Begrenzung des Schlauches mit hohem Durchfluß durchgeführt sind, werden die Schläuche mit niedrigerem Durchfluß entsprechend eine niedrigere Rate liefern. Die Situation wird verschärft, wenn mehrere Pumpen aktiv sind, wenn sogar der Schlauch mit dem höchsten Durchfluß eine Abnahme der Flußrate erfährt.
Die EP 0 360 464 offenbart ein System, bei dem ein Regelungssystem in der Abgabeeinrichtung den Kraftstofffluß in Abhängigkeit von Signalen regelt, die von einem elektronischen Auslöser an der Düse empfangen werden.
Die GB 2 253 388 und die US 4,354,620 offenbaren beide ein System, bei dem die Flußrate am Ende eines Abgabezyklus verringert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffabgabeeinrichtung vorgesehen, die einen Kraftstofflieferweg und eine manuell bedienbare Lieferdüse umfaßt, wie in Anspruch 1 definiert ist.
Die Bestimmung einer Sollflußrate (wobei diese Sollflußrate von einer weiteren Eingabe an die Regelung abhängig sein kann, sich diese während der gesamten Transaktion ändern kann oder voreingestellt ist) und eine Regulierung der Flußrate derart, daß die Sollflußrate nicht überschritten wird, ermöglicht, daß die Lieferkapazität zu der Abgabeeinrichtung erhöht wird, während sichergestellt wird, daß die maximale Solllieferrate nicht überschritten wird. Die Sollrate könnte eine optimale Sollrate, die für den Benutzer der Abgabeeinrichtung geeignet ist, oder eine gesetzliche Grenze sein. Eine Regelung der Abgabeeinrichtung auf diese Weise ermöglicht, daß maximale Flußraten sogar an einer Mehrfachpumpenabgabeeinrichtung ungeachtet der Anzahl von Schläuchen, die zu einem gegebenen Zeitpunkt im Gebrauch sind, erreicht werden können.
Vorzugsweise umfaßt die Abgabeeinrichtung ferner einen Flußwandler, um ein Signal an das Regelungssystem zu liefern, das die Kraftstoffflußrate in dem Kraftstofflieferweg darstellt. Das Flußwandlersignal kann Daten liefern, die eine Berechnung der Flußrate ermöglichen, oder kann direkt eine Flußrateninformation liefern. Der Flußratenwandler kann durch eine beliebige geeignete Einrichtung vorgesehen sein, wobei jedoch an vielen Abgabeeinrichtungen bereits Impulse verfügbar sind, um ein Volumensignal zur Berechnung der abgegebenen Kraftstoffmenge zu liefern. Solche Impulse können geeigneterweise dazu verwendet werden, die Flußrate zu bestimmen.
Vorzugsweise ist die Abgabeeinrichtung so konfiguriert, daß die Sollflußrate in dem Lieferweg zu einer höheren Flußrate rampenartig angehoben/von einer höheren Flußrate rampenartig abgesenkt werden kann. Dies ermöglicht, daß Betankungsvorgänge durch Maximierung der Betankungsrate bei den meisten Betankungstransaktionen optimiert werden können, während ein Verschütten zu Beginn und/oder am Ende des Vorganges minimiert ist. Eine rampenartige Anhebung der Flußrate am Beginn eines Betankungsvorganges minimiert den Einschaltstoß und ein Zu rückspritzen, eine Hauptquelle für Verschütten von Kraftstoff, während ein rampenartiges Absenken der Flußrate die Möglichkeit eines Verschüttens am Ende der Betankung verringert.
Abhängig von der Anwendung und den gesetzlichen Bestimmungen kann die Sollflußrate während eines Anteiles des Betankungsvorganges eine vorbestimmte durchschnittliche Flußrate sein, wobei zugelassen wird, daß Regelaufträge periodisch überschritten werden können, während der geregelte Durchschnitt beibehalten wird. Wenn die Sollflußrate während eines Anteils des Betankungsvorganges eine vorbestimmte durchschnittliche Flußrate ist, kann der Anteil den größten Teil des Betankungsvorganges umfassen, typischerweise nur ohne den Start und das Ende des Vorganges.
Das Regelungssystem kann die Flußrate in dem Lieferweg regeln, um eine vorbestimmte Flußrate unter sich ändernden dynamischen Zuständen vorzusehen, wobei diese Zustände Druckänderungen, Komponentenfehler oder Komponentenverschlechterung umfassen können, wobei die Erfindung trotz solcher nachteiliger Zustände eine optimierte Betankung ermöglicht. Das Regelungssystem der Abgabeeinrichtung kann so konfiguriert sein, daß es anzeigt, wenn die Sollflußrate nicht erreichbar ist, wodurch erkannt wird, daß die Abgabeeinrichtung oder Kraftstofflieferung Beachtung erfordert, beispielsweise daß die Filter getauscht werden müssen.
Vorteilhafterweise ist das Regelungssystem so konfiguriert, daß die Sollflußrate in Ansprechen auf eine Detektion eines oder mehrerer vorzeitiger automatischer Abschaltungen verringert wird, die eine übermäßige Tur bulenz in dem Kraftstoffhals anzeigen und die Gefahr eines Verschüttens von Kraftstoff erhöhen. Ferner ist ein Schutz vor Verschütten durch die Regelung der Flußrate und des Lieferwegs vorgesehen, um ein Abschließen eines Betankungsvorganges zu unterstützen.
Die Kraftstoffflußregeleinrichtung umfaßt vorzugsweise ein Ventil in dem Kraftstofflieferweg zur Begrenzung des Kraftstoffflusses, wobei dies besonders vorteilhaft ist, wenn der Kraftstoff von einer Druckquelle aufgenommen wird, die einer Anzahl von Abgabeeinrichtungen oder Schläuchen gemeinsam dient. Wenn jedoch eine Kraftstoffpumpe mit einem einzelnen Schlauch in Verbindung steht, kann die Kraftstoffpumpe selbst beispielsweise durch Einstellung der Geschwindigkeit des zugehörigen Motors reguliert werden.
Es wird nun eine Anzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Aufrißansicht teilweise im Schnitt einer typischen Kraftstoffabgabeeinrichtung mit einem Dampfrückgewinnungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das ein gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebautes Flußregelsystem einer Kraftstoffabgabeeinrichtung veranschaulicht;
Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das eine alternative Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Flußregelsystems einer Kraftstoffabgabeeinrichtung darstellt;
Fig. 4 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Regelung der Flußrate in bezug auf eine Referenzflußrate gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur rampenartigen Absenkung der Betankungsrate gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur rampenartigen Anhebung der Betankungsrate gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Lieferung einer durchschnittlichen Flußrate gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 8 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Kompensation dynamischer Zustände gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 9 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Kompensation von Komponentenverschlechterungen oder Behinderungen im Kraftstoffdurchgang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 10 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zum geregelten Abschluß gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 11 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Verringerung der Flußraten in Ansprechen auf eine vorzeitige Düsenabschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 12 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Regelung von Flußraten in Ansprechen auf eine bestimmte Anzahl von vorzeitigen Düsenabschaltungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 13 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Verringerung von Flußraten in Ansprechen auf eine bestimmte Anzahl von Düsenabschaltungen während einer vorbestimmten Zeitperiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 14 ein Flußdiagramm ist, das einen Regelungsprozeß zur Anzeige, wenn eine Flußrate nicht erreichbar ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 100 bei der Betankung durch eine Kraftstoffabgabeeinrichtung 10 gezeigt. Ein Ausfluß 2 der Düse 4 ist in einen Betankungsstutzen 102 eines Kraftstofftankes 104 während der Wiederbetankung des Fahrzeuges 100 eingesetzt gezeigt.
Ein Kraftstofflieferschlauch 6 mit einer Dampfrückgewinnungsfähigkeit ist an einem Ende mit der Düse 4 und an seinem anderen Ende mit der Kraftstoffabgabeeinrichtung 10 verbunden. Wie durch die aufgeschnittene Ansicht des Innenraumes des Kraftstofflieferschlauches 6 gezeigt ist, ist in dem Kraftstofflieferschlauch 6 ein Kraftstofflieferdurchgang 8 zur Verteilung von Kraftstoff ausgebildet, der von einem unterirdischen Speichertank 12 zu der Düse 2 gepumpt wird. Der Kraftstoff wird durch ein Lieferpumpensystem 16 gepumpt, das in dem Tank 12 angeordnet ist, die Pumpe könnte alternativ dazu aber auch in der Abgabeeinrichtung untergebracht sein. Der Kraftstofflieferschlauch 6 umfaßt einen Dampfrückgewinnungsdurchgang 14 zur Übertragung von Kraftstoffdämpfen, die von dem Kraftstofftank 104 des Fahrzeugs ausgestoßen werden, an den unterirdischen Speichertank 12 während der Wiederbetankung des Fahrzeugs 100.
Eine Dampfrückgewinnungspumpe 28 sieht ein Vakuum in dem Dampfrückgewinnungsdurchgang 14 zur Entfernung von Kraftstoffdampf während eines Wiederbetankungsvorganges vor. Das Dampfrückgewinnungssystem unter Verwendung der Pumpe 28 kann ein beliebiges geeignetes System sein, wie beispielsweise solche, die in den U. S. Patenten Nrn. 5,040,577 von Pope, 5,195,564 von Spalding, 5,333,655 von Bergamini et al., oder 3,016,928 von Brandt gezeigt sind. Zusätzlich ist die Erfindung für Abgabeeinrichtungen nützlich, die keine Dampfrückgewinnungsabgabeeinrichtungen sind.
Der Kraftstofflieferdurchgang 8 umfaßt ein Regelventil 22, eine Verdrängerflußmeßeinrichtung 24 und einen Kraftstofffilter 20. Die Kraftstoffabgabeeinrichtung 10 umfaßt auch ein Regelungssystem 26, das wirksam mit dem Regelventil 22, der Flußmeßeinrichtung 24 und der Kraftstoffpumpe 16 in Verbindung steht.
In Fig. 2 ist ein Kraftstoffflußwandler 24 gezeigt, der einen digitalen Übergang für ein gegebenes spezifisches Volumen auf das Signal an das Regelungssystem 26 erzeugt. Das Regelungssystem 26 mißt die Periode zwischen den Übergängen des Kraftstoffvolumensignals 34, um einen numerischen Wert zu erhalten, der invers proportional zu einer Flußräte durch den Kraftstoffdurchgang 8 ist. Alternativ dazu kann das Regelungssystem 26 Übergänge in dem Kraftstoffvolumensignal 34 über eine feststehende Zeitdauer zählen, um einen numerischen Wert zu erhalten, der direkt proportional zu der Kraftstoffflußrate durch den Kraftstoffdurchgang 8 ist. Bei jedem Verfahren wird die Flußrate mit einem Sollreferenzwert durch das Regelungssystem 26 verglichen, um einen Systemfehler zu erhalten. Das Referenzsignal kann von dem Regelungssystem 26 gespeichert oder berechnet oder von einer Lieferratenreferenzquelle 30 über ein Lieferratenreferenzsignal 36 ausgelesen werden. Der Referenzwert kann ein numerischer Koeffizient sein oder kann von einer externen Quelle abgeleitet sein, wie beispielsweise von einem Oszillator, dessen Eingang auf ähnliche Weise wie bei der Flußmeßvorrichtung verarbeitet ist. Die Referenz kann die maximal zulässige Lieferrate, einen Wert entsprechend der Sollsystemlie ferrate oder einen Wert entsprechend eines flußratenabhängigen Ergebnisses darstellen.
Das Ergebnis des Vergleiches des Flußratenwertes und des Referenzwertes stellt einen Fehlerwert dar, der ein Skalar der Differenz zwischen der Sollkraftstofflieferrate und der tatsächlichen Kraftstofflieferrate ist. Der Fehlerwert wird durch das Regelungssystem 26 in einen herkömmlichen Proportional-Integral-Differential-(PID)-Algorithmus eingegeben, um eine "forcing"-Funktion 32 abzuleiten, die an einen Flußratenmodulator 22 ausgegeben wird. Der Flußratenmodulator 22 kann ein elektromechanisch betriebenes Ventil oder eine beliebige andere regelbare Flußbegrenzungsvorrichtung umfassen. Der Flußratenmodulator 22 ist vorzugsweise in richtiger Phase mit einer Servoschleife betrieben.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann die "forcing"-Funktion die Pumprate der mit veränderlicher Geschwindigkeit betreibbaren Kraftstoffpumpe 28 modulieren.
Fachleute können das Regelungssystem 26 mit einem geeigneten PID- Algorithmus programmieren. Die bevorzugten Ausführungsformen verwenden ein PID-Regelungssystem mit Rückkopplung mit einer Verstärkung, die größer als eins ist. Das PID-Regelungssystem mit Rückkopplung ist leicht aufzubauen und die PID-Koeffizienten sind so gewählt, daß irgendwelche mechanischen oder elektrischen Zeitkonstanten und -verzögerungen kompensiert werden können, die in dem Kraftstoffliefersystem der Kraftstoffabgabeeinrichtung 10 vorliegen, wodurch ein verbessertes Regelansprechen auf dynamische Änderungen bewirkt wird, die durch örtliche Gegebenheiten, die Abgabeeinrichtung, den Anwender oder andere Variablen verursacht werden und ansonsten unregulierte Kraftstofflieferraten bewirken würden.
Das Regelungssystem mit Rückkopplung kann modifiziert und Regelfunktionen noch wirksam durch Löschen des Ableitungstermes mit dem Kompromiß eines Lieferratenüberschusses, -defizites oder der Systemansprechzeit ausgeführt werden. Alternativ dazu kann ein Regelungssystem mit Rückkopplung mit einer Verstärkung von eins oder einer Ver Stärkung, die kleiner als eins ist, durch Modulation des Flußratenmodulators 22 oder der Pumpe 28 mit veränderbarer Geschwindigkeit mit einer Rate vorgesehen sein, die gleich oder kleiner als die Summe der mechanischen und elektrischen Systemverzögerungen ist, mit einem größeren Kompromiß des Lieferratenüberschusses, - defizites oder Systemansprechzeit. Fachleute wissen, daß andere Rückkopplungssysteme mit geringerer oder größerer Komplexität und geringerem oder größerem Leistungsvermögen aufgebaut werden können, um Kraftstofflieferratenregulierungen erreichen zu können. Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt jedoch ein Referenzsignal oder einen Wert entsprechend der Solllieferrate, ein Rückkopplungssignal oder einen Wert, der die tatsächliche Lieferrate umfaßt oder darstellt, den digital, analog, mechanisch oder gemischt ausgeführten Prozessor, der die Referenz- und Rückkopplungssignale eingibt, um eine "forcing"-Funktion abzuleiten, und eine Regelvorrichtung, die die "forcing"- Funktion aufnimmt und die Kraftstofflieferrate modulieren kann. Systeme, die einen geringeren Genauigkeitsgrad erfordern oder einen sehr genauen und regelbaren Flußratenmodulator besitzen, erfordern keine Rückkopplung.
Im Betrieb kann das Regelungssystem 26 (entweder Fig. 2 oder Fig. 3) eine Vielzahl von Flußratenregelfunktionen beeinflussen, um ein flußratenabhängiges Ergebnis zu erreichen. Das Regelungssystem kann so konfiguriert sein, daß die Flußrate gemäß einer Referenzflußrate geregelt wird. Wie oben beschrieben ist, kann die Referenz aus dem Regelungssystem 26 stammen oder von der Referenz 30 aufgenommen werden. Fig. 4· zeigt eine grundsätzliche Regelungsdarstellung für einen typischen Betankungsvorgang. Block 40 gibt den Beginn eines Betankungsvorganges an. Während des Betankungsvorganges bestimmt die Regelung am Entscheidungsblock 42, ob die tatsächliche Flußrate gleich der Referenz- oder Sollflußrate ist. Wenn die Raten nicht gleich sind, wird die Flußrate an Block 44 auf die Referenz- oder Sollflußrate eingestellt. Sobald die Flußrate an Block 44 eingestellt ist, kehrt die Regelung zu Entscheidung 42 zurück, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Flußrate und die Referenzflußrate gleich ist. Die Flußrate wird kontinuierlich eingestellt, bis die tatsächliche Flußrate und die Referenzflußrate gleich ist. Sobald die Referenzflußrate erreicht ist, liefert die Regelung bei Block 46 Kraftstoff mit einer konstanten Flußrate. Die Regelung 26 überprüft bei Entscheidungsblock 48, um festzustellen, ob sich der Betankungsvorgang am Ende befindet. Wenn sich der Betankungsvorgang am Ende befindet, stoppt die Regelung 26 bei Block 50 die Betankung. Wenn der Betankungsvorgang nicht beendet ist, kehrt die Regelung 26 zu dem Entscheidungsblock 42 zurück, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Flußrate und die Referenz- oder Sollflußrate gleich ist. Der Prozeß wird bis zum Betankungsstopp wiederholt.
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das den grundsätzlichen Regelungsprozeß zur rampenartige Absenkung der Betankungsrate während eines Betankungsvorganges zeigt. Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 52. Die Regelung 26 bestimmt bei Entscheidungsblock 54, ob die Betankungsrate rampenartig abgesenkt werden soll. Die Betankungsrate wird bei Block 56 gegebenenfalls entsprechend verringert. Sobald die Betankungsrate verringert ist, kehrt das Regelungssystem 26 zu Entscheidungsblock 54 zurück. Wenn die Betankungsrate keine rampenartige Absenkung erfordert, bewirkt das Regelungssystem 26 bei Block 58, daß Kraftstoff mit einer konstanten Rate geliefert wird. Das Regelungssystem 26 überprüft am Entscheidungsblock 26 als nächstes ein Ende des Betankungsvorganges. Wenn sich der Betankungsvorgang am Ende befindet, stoppt die Regelung 26 bei Block 62 die Betankung. Wenn sich der Betankungsvorgang nicht am Ende befindet, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 54 zurück und wiederholt den Prozeß erneut. Fachleute verstehen, daß die Begriffe Rampe oder rampenartig nicht nur konstante und veränderbare Flußratenänderungen sondern auch abrupte Stufenänderungen in den Flußraten umfassen. Ein rampenartiges Absenken der Flußrate kann dazu verwendet werden, die Rate der Betankung bei voreingestellten Verkäufen zu verlangsamen, den Kunden bei einem ruhigen Beenden des Betankungsvorganges zu unterstützen oder die Flußrate auf eine niedrigere Soll- oder Referenzflußrate einzustellen, um die Betankung zu optimieren und ein Verschütten zu minimieren.
In ähnlicher Weise kann das System die Flußrate von einem verringerten Wert rampenartig anheben, um den Anfangsstoß zu Beginn der Betankung abzuschwächen und ein Verschütten von Kraftstoff zu verringern, oder um die Betankungsrate auf eine Soll- oder Referenzhöhe zu erhöhen. Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm zur rampenartigen Anhebung der Flußrate. Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 64. Während des Betankungsvorganges bestimmt das Regelungssystem 26 bei Entscheidungsblock 66, ob es erforderlich ist, die Betankungsrate rampenartig anzuheben. Wenn die Betankungsrate erhöht werden muß, erhöht das Regelungssystem 26 die Betankungsrate bei Block 68 und kehrt zu dem Entscheidungsblock 66 zurück, um zu bestimmen, ob eine weitere Erhöhung erforderlich ist. Wenn die Betankungsrate keine Erhöhung erfordert, bewirkt das Regelungssystem 26 bei Block 70 die Lieferung von Kraftstoff mit einer konstanten Rate. Das Regelungssystem 26 bestimmt bei dem Entscheidungsblock 72, ob sich der Betankungsvorgang am Ende befindet. Wenn sich der Betankungsvorgang am Ende befindet, wird die Betankung bei Block 74 gestoppt. Wenn sich der Betankungsvorgang nicht am Ende befindet, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 66 zurück, um den Prozeß erneut zu wiederholen.
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, das einen grundsätzlichen Regelungsprozeß zur Bildung einer durchschnittlichen Sollflußrate während eines Anteils des Betankungsvorganges darstellt. Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 76. Das Regelungssystem bestimmt bei Entscheidungsblock 78, ob eine durchschnittliche Sollflußrate geliefert werden soll. Wenn eine durchschnittliche Sollflußrate erforderlich ist, wird die Flußrate bei Block 80 zum Erreichen der durchschnittlichen Sollflußrate berechnet eingestellt. Die Lieferung einer durchschnittlichen Flußrate ermöglicht der Regelung, während eines großen Anteils des Betankungsvorganges Kraftstoff mit einer durchschnittlichen Flußrate zu liefern. Wenn beispielsweise während des Betankungsvorganges die durchschnittliche Betankungsrate 50 Liter pro Minute oder weniger beträgt, kann die Abgabeeinrichtung Kraftstoff beträchtlich über dieser Rate liefern, um die niedrigeren Lieferraten zu Beginn und/oder am Ende des Betankungsvorganges zu kompensieren.
Sobald die durchschnittliche Flußrate erreicht ist, bewirkt das Regelungssystem bei Block 82 eine Betankung mit einer konstanten Rate. Das Regelungssystem bestimmt am Entscheidungsblock 84, ob der Betankungsvorgang am Ende ist. Wenn der Betankungsvorgang am Ende ist, wird die Betankung bei Block 86 gestoppt. Wenn der Betankungsvorgang nicht am Ende ist, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 78 zurück, um die Betankungsrate weiter zu überprüfen und/oder einzustellen und die durchschnittliche Sollflußrate vorzusehen. Das Regelungssystem 26 kann auch die Flußrate in dem Lieferweg regeln, um eine vorbestimmte durchschnittliche Flußrate während verschiedener Anteile des Betankungsvorganges vorzusehen.
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das einen Regelungsprozeß ähnlich zu demjenigen von Fig. 7 darstellt. Fig. 8 sieht einen Regelungsprozeß vor, der in der Lage ist, dynamische Änderungen in dem Betankungsvorgang zu kompensieren. Die Ursache dieser dynamischen Änderungen sind oftmals Druckänderungen in dem Kraftstoffliefersystem, wenn mehrere Abgabeeinrichtungen während des Betankungsvorganges ein- oder ausgeschaltet werden, oder ein Kunde manuell oder zufällig die Betankungsrate einstellt oder ein vorzeitiges Abschalten bewirkt. Derzeitige Technologien ermöglichen nicht, daß die Abgabeeinrichtung die Lieferung von Kraftstoff bei einer hohen durchschnittlichen Lieferrate wiedereinsetzen und fortführen kann. Derzeitige Systeme sind auf die Lieferung von Kraftstoff bei einer maximalen Flußrate begrenzt, die durch die mechanischen Flußbegrenzer ermöglicht ist. In den meisten Fällen verhindert ein verringerter Systemzufuhrdruck die Betankung bei Raten gleich der maximal zulässigen Flußrate der mechanischen Flußbegrenzer.
Die vorliegende Erfindung bewältigt die mit mechanischen Begrenzern in Verbindung stehenden Beschränkungen dadurch, daß Kraftstofflieferraten augenblicklich und periodisch über die durchschnittlichen Flußraten angehoben werden können, die durch gesetzliche Vorschriften festgelegt sind, um eine mit diesen Vorschriften übereinstimmende durchschnittliche Flußrate zu schaffen.
Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 88. Das Regelungssystem 26 bestimmt an dem Entscheidungsblock 90, ob es erforderlich ist, eine dynamische Änderung zu kompensieren, die während des Betankungsvorganges auftritt. Wenn eine solche Änderung erforderlich ist, stellt das Regelungssystem 26 bei Block 92 die Flußrate ein, um den Zustand zu kompensieren, und kehrt zu dem Entscheidungsblock 90 auf eine wiederholende Art und Weise zurück. Wenn das Regelungssystem keinen dynamischen Zustand kompensieren muß, wird die Betankungsrate bei Block 94 konstant gehalten. Das Regelungssystem 26 bestimmt an dem Entscheidungsblock 96, ob sich der Betankungsvorgang am Ende befindet. Wenn sich der Betankungsvorgang am Ende befindet, stoppt das Regelungssystem 26 die Betankung bei Block 100. Wenn sich der Betankungsvorgang nicht am Ende befindet, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 90 zurück, um zu bestimmen, ob die Betankungsrate eine weitere Kompensation erfordert.
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm, das einen Regelungsprozeß zur Kompensation von Lieferraten für sich verschlechternde Komponenten darstellt, die den Fluß nominell verringern, wie beispielsweise Kraftstofffilter und geknickte Schläuche oder andere Hindernisse in dem Kraftstoffdurchgang 8.
Derzeitig verfügbare Kraftstoffabgabesysteme sind nicht in der Lage, eine übermäßige örtliche Lieferkapazität zu verwenden, um die Strömung negativ beeinflussende Zustände automatisch zu kompensieren.
Typischerweise verringern zusätzliche Begrenzungen die Flußraten im wesentlichen einfach weiter unter zugelassene Lieferraten. Die vorliegende Erfindung bewältigt die Beschränkungen des Standes der Technik durch Beseitigung des Erfordernisses für mechanische Begrenzungsöffnungen und unter Verwendung eines Regelventiles 22. Viele Abgabeeinrichtungen umfassen bereits ein solches Ventil. Wenn sich verschlechternde Komponenten oder Durchgangshindernisse die Flußraten verringern, kann die vorliegende Erfindung eine übermäßige Lieferkapazität in Verbindung mit dem Regelventil 22 zur Kompensation zusätzlicher Begrenzungen verwenden.
Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 102. Das Regelungssystem 26 bestimmt an dem Entscheidungsblock 104, ob eine Komponentenverschlechterung oder andere Hindernisse, welche die Lieferraten über Gebühr begrenzen, kompensiert werden sollen. Wenn eine Kompensation erforderlich ist, stellt das Regelungssystem die Flußrate zur Kompensation der verringerten Flußrate bei Block 106 ein und kehrt zu dem Entscheidungsblock 104 auf eine wiederholende Art und Weise zurück. Sobald die Kompensation vollständig ist, bewirkt das Regelungssystem 26 bei Block 108 eine Betankung mit einer konstanten Rate. Das Regelungssystem 26 bestimmt am Entscheidungsblock 110 als nächstes, ob der Betankungsvorgang am Ende ist. Wenn der Betankungsvorgang am Ende ist, wird die Betankung bei Block 112 gestoppt. Wenn der Betankungsvorgang nicht am Ende ist, kehrt das Regelungssystem 26 auf eine wiederholende Art und Weise zu dem Entscheidungsblock 104 zurück.
Gleichermaßen wichtig wie die Optimierung der Kraftstofflieferung während eines Betankungsvorganges ist die Minimierung der Kraftstoffmenge, die während des Betriebes verspritzt wird. Die verbesserte Regelung des Betankungsvorgangs, die durch die vorliegende Erfindung vorgesehen wird, minimiert die verspritzte Kraftstoffmenge durch Regelung der Flußraten auf eine Art und Weise, die die Möglichkeit eines Verspritzens von Kraftstoff verringert. Fig. 10 ist ein Flußdiagramm, das einen Regelungsprozeß darstellt, um einen Benutzer beim Abschließen eines Betankungsvorganges auf eine Art und Weise zu unterstützen, daß die Möglichkeit für verspritzten Kraftstoff minimiert ist. Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 114. Nahe dem Ende des Betankungsvorganges bestimmt das Regelungssystem 26, ob sich der Benutzer bei oder in der Nähe eines Abschlußpunktes bei dem Betankungsvorgang befindet. Das System kann an dem Entscheidungsblock 116 erkennen, daß der Abschlußpunkt nahe ist, wenn automatische Abschaltungen auftreten, ein voreingestellter Verkauf oder eine voreingestellte Menge erreicht ist oder die Kraftstoffabgabeeinrichtung Information von dem Benutzer oder Fahrzeug hinsichtlich der zur Befüllung des Tankes erforderlichen Kraftstoffmenge empfangen hat. Wenn ein Abschlußpunkt in dem Betankungsvorgang auftritt, verringert das Regelungssystem 26 bei dem Entscheidungsblock 118 die Flußrate so, daß ein Abschluß unterstützt und die Möglichkeit zum Verspritzen von Kraftstoff minimiert ist, und kehrt zu dem Entscheidungsblock 116 zurück. Wenn sich das System nicht in der Nähe des Abschlußpunktes befindet, führt das Regelungssystem 26 die Betankung bei Block 120 fort. Das Regelungssystem 26 bestimmt nachfolgend an Block 122, ob sich der Betankungsvorgang am Ende befindet. Wenn sich der Betankungsvorgang am Ende befindet, wird die Betankung bei Block 124 gestoppt. Wenn sich der Betankungsvorgang nicht am Ende befindet, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 116 auf eine wiederholende Art und Weise zurück. Der Abschlußregelprozeß von Fig. 10 kann auch eine weitere Betankungsoptimierung vorsehen. Durch Verringerung der Flußrate auf Null auf eine geregelte Art und Weise kann das langsame, spritzanfällige, manuelle Abschlußverfahren, das derzeit verwendet wird, durch einen schnelleren und sicheren Betankungsvorgang ersetzt werden.
Die Fig. 11-13 zeigen einen Regelungsprozeß zur Verringerung von Flußraten, wenn einer oder mehrere vorzeitige Düsenabschaltungen in Folge oder während einer vorbestimmten Zeitperiode auftreten. In Fig. 11 beginnt der Betankungsvorgang bei Block 126. Das Regelungssystem 26 bestimmt bei dem Entscheidungsblock 128, ob eine vorzeitige Düsenabschaltung aufgetreten ist. Wenn eine Abschaltung aufgetreten ist, wird die Flußrate so verringert, daß die Möglichkeit zum Verspritzen von Kraftstoff minimiert ist, wobei jedoch bei Block 130 versucht wird, den Betankungsvorgang zu optimieren. Das Regelungssystem 26 kehrt zu dem Entscheidungsblock 128 auf eine wiederholende Art und Weise zurück. Wenn keine vorzeitige Düsenabschaltung auftritt, wird der Betankungsvorgang bei Block 132 fortgeführt, bis der Betankungsvorgang am Ende angelangt. Das Regelungssystem 26 bestimmt am Entscheidungsblock 134, ob der Betankungsvorgang am Ende angelangt ist. Wenn der Betankungsvorgang am Ende angelangt ist, wird die Betankung bei Block 136 gestoppt. Wenn der Betankungsvorgang nicht am Ende angelangt ist, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 128 auf eine wiederholende Art und Weise zurück.
In Fig. 12 beginnt der Betankungsvorgang bei Block 138. Das Regelungssystem 26 bestimmt am Entscheidungsblock 140, ob eine gewisse Anzahl von vorzeitigen Düsenabschaltungen aufgetreten ist. Wenn eine solche Anzahl aufgetreten ist, wird die Flußrate dementsprechend bei Block 142 verringert und das Regelungssystem 26 kehrt zu dem Entscheidungsblock 140 auf eine wiederholende Art und Weise zurück. Wenn die gewisse Anzahl von vorzeitigen Düsenabschaltungen nicht aufgetreten ist, wird die Betankung bei Block 144 fortgesetzt und das Regelungssystem sucht nach einem Ende des Betankungsvorganges am Entscheidungsblock 146. Wenn der Betankungsvorgang am Ende angelangt ist, wird die Betankung bei Block 148 gestoppt. Wenn der Betankungsvorgang nicht am Ende angelangt ist, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 140 auf eine wiederholende Art und Weise zurück.
Eine weitere Verfeinerung des Regelungsprozesses von Fig. 12 ist derjenige von Fig. 13. Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 150. Das Regelungssystem 26 bestimmt am Entscheidungsblock 152, ob eine gewisse Anzahl von Düsenabschaltungen innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode aufgetreten ist. Wenn ein solcher Zustand auftritt, wird die Flußrate dementsprechend verringert, um ein Verspritzen von Kraftstoff zu minimieren, während der Betankungsvorgang bei Block 154 optimiert wird. Sobald die Flußrate verringert ist, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 152 auf eine wiederholende Art und Weise zurück. Wenn der Düsenabschaltungszustand nicht erfüllt ist, führt das Regelungssystem 26 die Betankung bei Block 156 fort und sucht nach einem Ende des Betankungsvorganges an dem Entscheidungsblock 158. Wenn der Betankungsvorgang am Ende angelangt ist, wird die Betankung bei Block 160 gestoppt. Wenn der Betankungszustand nicht am Ende angelangt ist, kehrt das Regelungssystem 26 zu dem Entscheidungsblock 152 auf eine wiederholende Art und Weise zurück.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, verschiedene Warnungen oder Anzeigen von mit dem Lieferweg in Verbindung stehenden Problemen zu schaffen. Neben anderen Anzeigen kann das vorliegende System so konfiguriert sein, daß es anzeigt, wenn eine gewisse Flußrate nicht erreicht wird oder unerreichbar ist, der Kraftstofffilter verstopft ist oder ersetzt werden muß, ein Lieferschlauch verformt ist oder der Lieferweg anderweitig behindert ist. Fig. 14 zeigt einen grundsätzlichen Regelungsprozeß, der dem Regelungssystem 26 erlaubt, anzuzeigen, wenn eines oder mehrere der oben erwähnten Probleme während eines Betankungsvorganges auftreten. Der Betankungsvorgang beginnt bei Block 162. Das Regelungssystem 26 bestimmt an dem Entscheidungsblock 164, ob die Sollflußrate erreichbar ist. Wenn die Sollflußrate nicht erreichbar ist, zeigt das Regelungssystem 26 bei Block 166 an, daß die Flußrate nicht erreicht wird. Das Regelungssystem versucht anschließend, an dem Entscheidungsblock 170 zu bestimmen, ob der Filter die verringerten Flußraten bewirkt. Wenn der Filter das Problem ist, zeigt das Regelungssystem 26 bei Block 172 an, daß der Filter Aufmerksamkeit erfordert. Das Regelungssystem 26 bestimmt als nächstes bei dem Entscheidungsblock 174, ob die verringerten Flußraten durch einen verformten oder geknickten Lieferschlauch verursacht sind. Das Regelungssystem 26 fährt auch mit dem Entscheidungsblock 174 fort, wenn der Kraftstofffilter den verringerten Fluß nicht bewirkt.
Für Fachleute ist es offensichtlich, daß verschiedene der diskutierten Funktionen und Ausführungsformen auf zahlreiche Arten modifiziert und kombiniert werden können.

Claims

1. Kraftstoffabgabeeinrichtung (10) mit:

einem Kraftstofflieferweg (8); und

einer manuell bedienbaren Lieferdüse (2), die einem Benutzer erlaubt, eine Hauptkraftstoffflußregelung durch den Kraftstofflieferweg (8) vorzusehen;

einer Flußratenreguliereinrichtung (22) in dem Kraftstofflieferweg (8); und

einem Regelungssystem (26), das im wesentlichen unabhängig von der Hauptkraftstoffflußsteuerung arbeitet, die durch die manuelle Betätigung der Düse (2) vorgesehen ist, und das mit der Flußratenreguliereinrichtung (22) zur Bestimmung einer Sollflußrate und Regulierung der Flußrate in dem Kraftstofflieferweg (8) während zumindest eines Teiles eines Betankungsvorganges wirksam in Verbindung steht, so daß die Sollflußrate nicht überschritten wird.

2. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Flußwandler (24), um ein Signal, das die Kraftstoffflußrate in dem Kraftstofflieferweg (14) darstellt, an das Regelungssystem (26) zu liefern.

3. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 2, wobei das Regelsystem eine "forcing"-Funktion aus Differenzen zwischen einer tatsächlichen Flußrate, die von dem Flußwandlersignal bestimmt wird, und der Sollflußrate ableitet, und wobei das Regelungssystem die Flußrate in dem Kraftstofflieferweg gemäß der "forcing"-Funktion reguliert.

4. Abgabeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Sollflußrate von der Stufe einer Transaktion abhängig ist.

5. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regelsystem so konfiguriert ist, daß es anzeigt, wenn die Sollflußrate nicht erreichbar ist.

6. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regelsystem eine Referenzflußrate besitzt, die die Sollflußrate darstellt, und wobei das Regelsystem derart ausgebildet ist, daß es die Flußrate in dem Kraftstofflieferweg reguliert, um die Referenzflußrate zu erreichen.

7. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regelsystem so konfiguriert ist, daß die Sollflußrate in dem Lieferweg von einer niedrigeren Flußrate rampenartig angehoben wird.

8. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regelsystem so konfiguriert ist, daß die Sollflußrate in dem Lieferweg von einer höheren Flußrate rampenartig abgesenkt wird.

9. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sollflußrate während eines Anteiles des Betankungsvorganges eine vorbestimmte durchschnittliche Flußrate ist.

10. Abgabeeinrichtung nach Anspruch 9, wobei der Abschnitt den größten Teil des Betankungsvorganges umfaßt.

11. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kraftstoffpumpe, die mit der Abgabeeinrichtung in 'Verbindung steht, eine Überkapazität aufweist, um die definierte Flußrate zu überschreiten.

12. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regelsystem so konfiguriert ist, daß die Sollflußrate in Ansprechen auf eine Detektion von einem oder mehreren frühzeitigen automatischen Abschaltungen verringert wird.

13. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Regelsystem so konfiguriert ist, daß die Flußrate in dem Lieferweg zur Unterstützung einer Abschließens eines Betankungsvorganges geregelt wird.

14. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftstoffflußreguliereinrichtung ein Ventil in dem Kraftstofflieferweg zur Begrenzung der Kraftstoffströmung umfaßt.

15. Abgabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß die maximale Sollkraftstoffflußrate aktiv reguliert wird.