EP3519691A1 - Verfahren zur bestimmung eines alterungszustandes eines kraftstoffes - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines alterungszustandes eines kraftstoffes

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EP3519691A1
EP3519691A1 EP17771391.4A EP17771391A EP3519691A1 EP 3519691 A1 EP3519691 A1 EP 3519691A1 EP 17771391 A EP17771391 A EP 17771391A EP 3519691 A1 EP3519691 A1 EP 3519691A1
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EP
European Patent Office
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fuel
motor vehicle
determining
combustion engine
internal combustion
Prior art date
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Application number
EP17771391.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Björn Fröhlich
Martin HÖNIG
Christoph Steiner
Michael Portz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP3519691A1 publication Critical patent/EP3519691A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F02N11/0818—Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode
    • F02N11/0833—Vehicle conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B60W20/18—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for avoiding ageing of fuel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0614—Position of fuel or air injector
    • B60W2510/0623—Fuel flow rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00—Input parameters relating to data
    • B60W2556/10—Historical data
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0625—Fuel consumption, e.g. measured in fuel liters per 100 kms or miles per gallon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an aging state of a
  • Fuel in a motor vehicle in particular a hydrocarbon compounds contained fuel.
  • the method finds particular application in motor vehicles with at least two mutually different drives, eg. B. with a
  • Internal combustion engine and an electric drive or with at least two independent energy storage, eg. B. a fuel tank and a battery, so z. B. in hybrid electric vehicles, or z.
  • a fuel tank and a gas tank e.g. B. a fuel tank and a battery.
  • Hybrid electric vehicles can be driven depending on the selected type of drive (drive the motor vehicle via the electric drive or via the internal combustion engine) with or without the use of fuel.
  • drive the motor vehicle via the electric drive or via the internal combustion engine with or without the use of fuel.
  • Motor vehicle can cause the motor vehicle for a longer period without the consumption of fuel, namely, for. B. purely electric, is operated. Under these circumstances, it is possible for a fuel stored in the motor vehicle to become old and to deteriorate
  • powered motor vehicles for example bivalent gas and liquid fuel vehicles.
  • Aging condition of the fuel known, which is usually used on the measurements of a tank level sensor. From a change in the tank level is thereby closed on a refilling of fuel. On the basis of the tank levels before and after the refueling process weighting factors are then derived, so that an aging state of the fuel mixture now contained in the fuel tank (from older and younger fuel) can be determined.
  • a method is z. B. from WO 2009/128355 A1.
  • the known methods for determining the aging board are sometimes complex in terms of apparatus and / or too inaccurate.
  • an alternative method for determining an aging state is to be proposed, which preferably allows a technically simple, possibly retrofittable and / or as accurate as possible determination of the state of aging.
  • a method for determining a state of aging of a fuel, in particular a liquid fuel, in a motor vehicle is proposed, wherein the state of aging is determined on the basis of a residence time of an amount of fuel in the motor vehicle, in particular in a hybrid motor vehicle having an internal combustion engine as one of the plurality of drives ,
  • the method comprises at least the following steps: a) determining a maximum amount (a volume [liter] or a mass [kilogram]) of fuel that can be stored in a given fuel tank of the motor vehicle;
  • the residence time (at least or exactly) corresponds to a period in which a
  • the method is preferably carried out in the order given here, it being possible for the steps to be carried out, at least partially, also temporally parallel and / or immediately afterwards. It is possible that the steps (individually, grouped or in total) are repeated become.
  • the method is preferably carried out in the operational state of the motor vehicle (automatically).
  • a maximum amount can be determined which can be stored at most in the fuel tank of the motor vehicle.
  • the fuel tank has as part of the motor vehicle on a fixed, and thus predetermined capacity, which is taken into account. If necessary, the capacity can be changed and / or specified.
  • step b) the fuel consumption of the motor vehicle can be determined. This can be calculated in particular via the injection times (and / or injection rates) of the fuel. The injection times are controlled by the control of the injection valves
  • a first group of embodiments may be injectors for injecting fuel into a suction pipe of the
  • DI injection Internal combustion engine
  • Control unit of the internal combustion engine before and can be used for the present method In determining the fuel consumption, the following factors may be considered in particular: geometry of the injection nozzle, pressure of the fuel, properties of the fuel, etc.
  • the residence time of the fuel stored in the fuel tank can be determined.
  • a first (predetermined or predeterminable) proportion of the maximum amount of fuel can be set.
  • This proportion can z. B. amount to 100% of the maximum amount.
  • the proportion is at least 80% of the maximum amount, preferably at least 90%.
  • the proportion is at most 98%, preferably at most 95% of the maximum amount.
  • This proportion may correspond to the usual amount of fuel that can be supplied to the motor vehicle in a refueling process. It is preferable to assume that this is the amount of fuel that corresponds to the maximum amount less a reserve amount.
  • the reserve quantity is the amount of fuel present in the fuel tank, in which a
  • step c) Reserve indicator for the user of the motor vehicle is activated. In step c), therefore, an assumption is made for the amount of fuel contained in the fuel tank. This amount corresponds to a (percentage) proportion of the maximum amount of fuel.
  • the residence time of the fuel stored in the fuel tank determined in step c) can thus correspond approximately to a period in which a charge (the amount of fuel which is usually supplied to the motor vehicle as part of a refueling operation) of the fuel tank is consumed via the internal combustion engine.
  • step c) The lower the consumption of fuel, the more the residence time determined in step c) is extended.
  • the aging state of the fuel can be determined on the basis of the residence time.
  • Determining the residence time according to step c) can be done exclusively on the basis of the cumulative injection times. In particular, refueling operations are therefore not detected and tank levels are not determined. Preferably, only the tank levels are not determined.
  • the residence time of the fuel stored in the fuel tank can (automatically or possibly in feedback with a sensor system for detecting a refueling operation) to a Output value are reset when the predetermined proportion of the maximum amount of fuel is consumed.
  • a (previously known or current) fuel quality of the stored fuel can be taken into account.
  • the fuel quality is at least through
  • a direct specification of fuel quality e.g. determined by coding the control unit for a certain fuel quality depending on the target market of the vehicle.
  • the fuel quality includes in particular the type of fuel (diesel / biodiesel / gasoline, possibly the octane number or cetane number, possibly the proportion of ethanol and other types of alcohol) and preferably also the proportion z.
  • type of fuel diesel / biodiesel / gasoline, possibly the octane number or cetane number, possibly the proportion of ethanol and other types of alcohol
  • proportion z preferably also the proportion z.
  • the fuel quality can be determined in particular by known fuel quality sensors. Such a fuel quality sensor may, for. B. are arranged in the vehicle. Alternatively or additionally, the fuel quality in a refueling operation can be transmitted from a refueling device (external to the motor vehicle) to the motor vehicle.
  • Just the transmission of such a first information can be used to the residence time z. B. to reset to a (customized) output value.
  • a quantity of fuel supplied with the refueling process can preferably be taken into account.
  • the limit value of the aging state represents a limit from which (promptly) a (negative) influence on the vehicle function can no longer be reliably ruled out.
  • a safety period (possibly depending on the quantity of fuel available in the fuel tank) is taken into account, so that appropriate measures are not initiated until the limit value has been reached.
  • This forwarded to the user (driver) of the vehicle second information can, for. B. be a display and / or an audible warning to the user, after which z. B. visit a workshop or to use the internal combustion engine exclusively with the aging form of energy.
  • the internal combustion engine ie no (sole) use of the alternative drive
  • the consumption of the (aging) fuel can be accelerated, so that, considered in terms of aging state critical amount of fuel is consumed quickly.
  • Internal combustion engine which consumes a fuel for driving the motor vehicle or for generating electrical energy, as well as an alternative drive for the motor vehicle; wherein the internal combustion engine is operated in response to an aging condition determined by the newly proposed method.
  • the execution of the method are transferable to the motor vehicle and vice versa.
  • FIGS. show particularly preferred embodiments, to which the invention is not limited.
  • the figures and In particular, the illustrated proportions are only schematically.
  • Like reference numerals designate like objects. Show it:
  • FIG. 1 shows an embodiment of a motor vehicle with a fuel tank.
  • Fig. 2 a volume / time diagram
  • FIG. 1 shows an embodiment of a motor vehicle 3 with a
  • Internal combustion engine 9 which consumes a fuel 2 for driving the motor vehicle 3 or for generating electrical energy, and an alternative drive 18, in particular an electric drive, for the motor vehicle 3. Both drives,
  • Internal combustion engine 9 and alternative drive 18 are provided for driving the motor vehicle 3 via the drive train 23 (comprising, for example, clutch / transmission, differentials, etc.).
  • the alternative drive 18 is supplied with energy via a memory 27 for electrical energy.
  • the motor vehicle 3 further comprises a fuel tank 7 with a capacity for a maximum amount 6 of the fuel 2.
  • the present in the fuel tank 7 amount 5 of fuel 2 has a residence time 4.
  • the fuel 2 is supplied via a fuel line 19 of the internal combustion engine 9.
  • a fuel quality 13 is detected by a arranged on the fuel rail 19 fuel quality sensor and transmitted to a control unit 26.
  • a fuel quality sensor can also be arranged in the fuel tank 7 or in a fuel filter.
  • Combustion parameters are determined.
  • the control unit 26 detects the injection time 10 (injection rate) of the fuel 2 in the
  • a first information 15 with regard to the fuel quality 13 can also be transmitted to the motor vehicle 3 by a refueling device 20 (motor vehicle external) in the case of a refueling operation 16.
  • Information 21 from the control unit 26 via a communication interface 22 (eg., An advertisement in the motor vehicle 3) forwarded to the user (driver) of the motor vehicle 3.
  • These second information 21 is z. B. a visual display or audible warning to the user that z. B. visit a workshop or the internal combustion engine 9 now z. B.
  • Fig. 2 shows a volume / time diagram. On the vertical axis is a volume 24 (eg for the amount of fuel), on the horizontal axis a time 25 is plotted.
  • Fuel 2 which can be determined via the injection times 10 in the internal combustion engine. In periods in which there are no injection times 10 (no consumption 8, no reduction of the volume 24), the curve shown is horizontal.
  • a second information 21 is forwarded to the user (driver) of the motor vehicle. This second
  • Information 21 is z. B. a display or audible warning to the user that z. B. visit a workshop or the internal combustion engine 9 now z. B. is exclusively to use.
  • the internal combustion engine 9 corresponding to no (sole) use of the alternative drive 18
  • consumption of the fuel 2 can be accelerated, so that the amount of fuel 2 regarded as critical with regard to the aging state 1 is rapidly consumed.
  • Achieved consumption 8 a predetermined proportion 1 1 of the maximum amount of 6
  • the actual level of a fuel tank 7 oriented, but at consumption 8 a predetermined proportion 1 1 a maximum amount of 6 of the fuel is not recognized, in particular not detected by means of a measurement of a characteristic for the refueling operation or a changing due to a refueling process size.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands eine Kraftstoffes in einem Kraftfahrzeug, wobei der Alterungszustand anhand einer Verweildauer einer Menge eines Kraftstoffes in dem Kraftfahrzeug ermittelt wird; umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Bestimmen einer maximalen Menge an Kraftstoff, die in einem vorgegebenen Kraftstofftank des Kraftfahrzeuges bevorratbar ist; b) Ermittlung eines Verbrauchs des Kraftstoffes in einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges auf Basis von kumulierten Einspritzzeiten des Kraftstoffes; c) Bestimmen der Verweildauer des im Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoffes; wobei die Verweildauer mindestens einem Zeitraum entspricht, in dem ein vorbestimmter Anteil der maximalen Menge an Kraftstoff verbraucht wurde; d) Bestimmen des Alterungszustands des im Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoffes auf Basis der Verweildauer.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes eines Kraftstoffes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes eines
Kraftstoffes in einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Kohlenwasserstoffverbindungen enthaltenen Kraftstoffes. Das Verfahren findet insbesondere Anwendung in Kraftfahrzeugen mit zumindest zwei voneinander unterschiedlichen Antrieben, z. B. mit einer
Verbrennungskraftmaschine und einem elektrischen Antrieb, bzw. mit zumindest zwei voneinander unabhängigen Energiespeichern, z. B. einem Kraftstofftank und einer Batterie, also z. B. in Hybrid-Elektrofahrzeugen, oder z. B. einem Kraftstofftank und einem Gastank.
Hybrid-Elektrofahrzeuge können in Abhängigkeit von der gewählten Antriebsart (Antrieb des Kraftfahrzeuges über den Elektroantrieb oder über die Verbrennungskraftmaschine) mit oder ohne Einsatz von Kraftstoff angetrieben werden. Die Art der Nutzung eines solchen
Kraftfahrzeuges kann dazu führen, dass das Kraftfahrzeug für eine längere Periode ohne den Verbrauch von Kraftstoff, nämlich z. B. rein elektrisch, betrieben wird. Unter diesen Umständen ist es möglich, dass ein im Kraftfahrzeug bevorrateter Kraftstoff altert und einen
Alterungszustand erreicht, bei dem ein störungsfreier Betrieb der Verbrennungskraftmaschine nicht mehr gewährleistet werden kann oder gar nicht möglich ist. Eine ähnliche Situation der Alterung eines Kraftstoffs kann auch in bivalent mit zwei verschiedenen Kraftstoffen
angetriebenen Kraftfahrzeugen, zum Beispiel bivalente Gas- und Flüssigkraftstoff- Kraftfahrzeugen, auftreten.
Aus diesem Grund sind für Hybrid-Elektrofahrzeuge und für andere Fahrzeuge mit der oben genannten Kombination von Energiespeichern, Verfahren zur Bestimmung eines
Alterungszustandes des Kraftstoffes bekannt, bei denen üblicherweise auf die Messungen eines Tankfüllstandsensors zurückgegriffen wird. Aus einer Veränderung des Tankfüllstandes wird dabei auf ein Nachfüllen von Kraftstoff geschlossen. Auf Basis der Tankfüllstände vor und nach dem Betankungsvorgang werden dann Gewichtungsfaktoren abgeleitet, so dass ein Alterungszustand des nun im Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoffgemisches (aus älterem und jüngerem Kraftstoff) bestimmbar ist. Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der WO 2009/128355 A1 bekannt. Die bekannten Verfahren zur Ermittlung des Alterungsvorstandes sind zum Teil apparativ aufwändig und/oder zu ungenau.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik
angeführten Probleme zumindest zu lindern. Insbesondere soll ein alternatives Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes vorgeschlagen werden, das bevorzugt eine technisch einfache, ggf. nachrüstbare und/oder möglichst genaue Bestimmung des Alterungszustandes ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands eine Kraftstoffes, insbesondere eines flüssigen Kraftstoffs, in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei der Alterungszustand anhand einer Verweildauer einer Menge eines Kraftstoffes in dem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridkraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine als einem der mehreren Antriebe, ermittelt wird. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Bestimmen einer maximalen Menge (ein Volumen [Liter] bzw. eine Masse [Kilogramm]) an Kraftstoff, die in einem vorgegebenen Kraftstofftank des Kraftfahrzeuges bevorratbar ist;
b) Ermittlung eines Verbrauchs des Kraftstoffes in einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges auf Basis von kumulierten Einspritzzeiten des Kraftstoffes;
c) Bestimmen der Verweildauer des im Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoffes; wobei die Verweildauer (mindestens oder genau) einem Zeitraum entspricht, in dem ein
vorbestimmter Anteil der maximalen Menge an Kraftstoff verbraucht wurde;
d) Bestimmen des Alterungszustands des im Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoffes auf Basis der Verweildauer.
Das Verfahren wird bevorzugt in der hier angegeben Reihenfolge durchgeführt, wobei die Schritte zumindest teilweise auch zeitlich parallel und/oder unmittelbar anschließend ausgeführt werden können. Es ist möglich, dass die Schritte (einzeln, gruppiert oder insgesamt) wiederholt werden. Das Verfahren wird bevorzugt im betriebsbereiten Zustand des Kraftfahrzeuges (automatisch) durchgeführt.
In Schritt a) kann eine maximale Menge bestimmt werden, die höchstens in dem Kraftstofftank des Kraftfahrzeuges bevorratet werden kann. Der Kraftstofftank weist als Bestandteil des Kraftfahrzeuges ein festes, und damit vorbestimmtes Fassungsvermögen auf, das hierfür Berücksichtigung findet. Gegebenenfalls kann das Fassungsvermögen veränderbar und/oder vorgebbar sein.
In Schritt b) kann der Kraftstoff-Verbrauch des Kraftfahrzeuges ermittelt werden. Dieser kann insbesondere über die Einspritzzeiten (und/oder Einspritzraten) des Kraftstoffes errechnet werden. Die Einspritzzeiten werden über die Ansteuerung der Einspritzventile der
Verbrennungskraftmaschine ermittelt. In einer ersten Gruppe von Ausführungsformen kann es sich um Einspritzventile zum Einspritzen von Kraftstoff in ein Saugrohr der
Verbrennungskraftmaschine (MPI-Einspritzung), und in einer zweiten Gruppe von
Ausführungsformen um Einspritzventile zum Einspritzen in eine Brennkammer der
Verbrennungskraftmaschine (Dl-Einspritzung) handeln. Diese Daten liegen in einer
Steuereinheit der Verbrennungskraftmaschine vor und können für das vorliegende Verfahren genutzt werden. Bei der Ermittlung des Kraftstoff-Verbrauchs können insbesondere auch die folgenden Faktoren berücksichtigt werden: Geometrie der Einspritzdüse, Druck des Kraftstoffes, Eigenschaften des Kraftstoffes, etc.
In Schritt c) kann die Verweildauer des im Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoffes bestimmt werden. Dafür kann zunächst ein (vorgegebener oder vorbestimmbarer) Anteil von der maximalen Menge des Kraftstoffes festgelegt werden. Dieser Anteil kann z. B. 100 % der maximalen Menge betragen. Insbesondere beträgt der Anteil mindestens 80 % der maximalen Menge, bevorzugt mindestens 90 %. Insbesondere beträgt der Anteil höchstens 98 %, bevorzugt höchstens 95 % der maximalen Menge. Dieser Anteil kann der üblichen Menge an Kraftstoff entsprechen, die in einem Betankungsvorgang dem Kraftfahrzeug zugeführt werden kann. Dabei ist bevorzugt davon auszugehen, dass es sich hierbei um die Menge an Kraftstoff handelt, die der maximalen Menge abzüglich einer Reservemenge entspricht. Dabei ist die Reservemenge die Menge an im Kraftstofftank vorliegenden Kraftstoff, bei der eine
Reserveanzeige für den Nutzer des Kraftfahrzeuges aktiviert wird. In Schritt c) wird also eine Annahme für die im Kraftstofftank enthaltene Menge an Kraftstoff getroffen. Diese Menge entspricht einem (prozentualem) Anteil an der maximalen Menge an Kraftstoff.
Die in Schritt c) bestimmte Verweildauer des im Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoffes kann somit ungefähr einem Zeitraum entsprechen, in dem eine Füllung (die Menge des Kraftstoffes, die üblicherweise im Rahmen eines Betankungsvorgangs dem Kraftfahrzeug zugeführt wird) des Kraftstofftanks über die Verbrennungskraftmaschine verbraucht wird.
Je geringer der Verbrauch von Kraftstoff, umso mehr verlängert sich die in Schritt c) bestimmte Verweildauer.
Es wird hier insbesondere davon ausgegangen, dass bei einem Betankungsvorgang eine Menge an Kraftstoff dem Kraftstofftank zugeführt wird, die im Wesentlichen dem oben beschriebenen Anteil entspricht.
In Schritt d) kann der Alterungszustand des Kraftstoffes auf Basis der Verweildauer bestimmt werden. Dabei können insbesondere weitere Einflussfaktoren berücksichtigt werden, die den Kraftstoff schneller und/oder langsamer altern lassen (z. B. die Umgebungstemperatur, die Art des Kraftstoffes, etc.).
Es wird hiermit eine Möglichkeit aufgezeigt, zur Ermittlung des Alterungsverhaltens des Kraftfahrzeuges auf Sensoren (Tankfüllstandssensor) zur Charakterisierung des Tankinhalts verzichten zu können bzw. die Ergebnisse und Schlussfolgerungen aus der Sensorik zu verifizieren. Das hier vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere von Messwerten eines Tankfüllstandsensors oder von Sensoren zur Ermittlung eines Betankungsvorgangs unabhängig und kann damit ohne Berücksichtigung dieser Messwerte durchgeführt werden.
Das Bestimmen der Verweildauer gemäß Schritt c) kann ausschließlich auf Basis der kumulierten Einspritzzeiten erfolgen. Insbesondere werden also hierfür Betankungsvorgänge nicht erfasst und Tankfüllstände nicht ermittelt. Bevorzugt werden lediglich die Tankfüllstände nicht ermittelt.
Die Verweildauer des im Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoffes kann (automatisch bzw. ggf. in Rückkopplung mit einer Sensorik zur Erfassung eines Betankungsvorgangs) auf einen Ausgangswert zurückgesetzt werden, wenn der vorbestimmte Anteil der maximalen Menge des Kraftstoffs verbraucht ist.
Zur Bestimmung des Alterungszustands kann eine (vorbekannte bzw. aktuelle) Kraftstoffqualität des bevorrateten Kraftstoffes berücksichtigt werden.
Bevorzugt wird die Kraftstoffqualität zumindest durch
a. einen im Kraftfahrzeug angeordneten Kraftstoffqualitätssensor; oder
b. das Einlesen einer (ersten) Information zur Kraftstoffqualität während eines
Betankungsvorgangs
c. eine direkte Vorgabe der Kraftstoffqualität, z.B. durch Codierung des Steuergerätes für eine bestimmte Kraftstoffqualität in Abhängigkeit des Zielmarktes des Fahrzeuges ermittelt.
Die Kraftstoffqualität umfasst insbesondere die Art des Kraftstoffes (Diesel/ Biodiesel/ Benzin; ggf. die Oktanzahl oder Cetanzahl, ggf. den Anteil von Ethanol und anderen Alkoholarten) und bevorzugt auch den Anteil z. B. an Wasser und/oder Schwefel, etc.
Die Kraftstoffqualität kann insbesondere durch bekannte Kraftstoffqualitätssensoren ermittelt werden. Ein solcher Kraftstoffqualitätssensor kann z. B. im Kraftfahrzeug angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Kraftstoffqualität bei einem Betankungsvorgang von einer (kraftfahrzeugexternen) Betankungsvorrichtung an das Kraftfahrzeug übermittelt werden.
Gerade die Übermittlung einer solchen ersten Information kann dazu verwendet werden, die Verweildauer z. B. auf einen (angepassten) Ausgangswert zurückzusetzen. Bevorzugt kann dabei eine mit dem Betankungsvorgang zugeführte Menge von Kraftstoff berücksichtigt werden.
Insbesondere wird bei Erreichen eines Grenzwertes für den Alterungszustand zumindest einer der folgenden Schritte durchgeführt:
a. Übermitteln einer (zweiten) Information an einen Nutzer des Kraftfahrzeuges;
b. Start der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges;
c. Verbot eines Umschaltens der Antriebsart von der einen Antriebsart bzw. der Nutzung eines der Energiespeicher, zum Beispiel der Verbrennungskraftmaschine, auf eine alternative Antriebsart bzw. auf die Nutzung eines alternativen Energiespeichers.
d. Aufforderung zum Werkstattbesuch Der Grenzwert des Alterungszustands stellt eine Grenze dar, ab der (zeitnah) eine (negative) Beeinflussung der Fahrzeugfunktion nicht mehr sicher auszuschließen ist. Das kann z. B. die Beeinflussung von Verbrennungsvorgängen oder die Reduzierung des Krafstofffördervolumens etc. betreffen. Ggf. wird dabei ein (ggf. in Abhängigkeit von der im Kraftstofftank verfügbaren Menge des Kraftstoffes) geeigneter bzw. vorgegebener Sicherheitszeitraum berücksichtigt, so dass nicht erst bei Erreichen des Grenzwertes entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden.
Diese an den Nutzer (Fahrer) des Kraftfahrzeuges weitergeleitete zweite Information kann z. B. eine Anzeige und/oder eine akustische Warnung für den Nutzer sein, wonach z. B. eine Werkstatt aufzusuchen oder die Verbrennungskraftmaschine ausschließlich mit der alternden Energieform zu nutzen ist. Durch die Nutzung der Verbrennungskraftmaschine (also keine (alleinige) Nutzung des alternativen Antriebs) kann der Verbrauch des (alternden) Kraftstoffes beschleunigt werden, so dass die, hinsichtlich des Alterungszustandes als kritisch angesehene Menge an Kraftstoff, zügig verbraucht wird.
Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem über den Verbrauch des Kraftstoffes auf die Verweildauer des Kraftstoffes geschlossen wird. Der Verbrauch kann sehr präzise über die Einspritzzeiten/-raten des Kraftstoffes ermittelt werden. Insbesondere liegt dabei eine hohe Übereinstimmung mit tatsächlich stattfindenden Nachfüllvorgängen statt, weil diese
üblicherweise bei Erreichen einer Reservemenge durchgeführt werden. Ggf. kann ein
Zurücksetzen der Verweildauer bei einem Nachfüllvorgang durch Übermittlung einer Information oder im Rahmen eines Werkstattbesuchs erfolgen.
Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine
Verbrennungskraftmaschine, die zum Antrieb des Kraftfahrzeuges oder zum Erzeugen von elektrischer Energie einen Kraftstoff verbraucht, sowie einen alternativen Antrieb für das Kraftfahrzeug; wobei die Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von einem mit dem neu vorgeschlagenen Verfahren bestimmten Alterungszustand betrieben wird.
Die Ausführung zu dem Verfahren sind auf das Kraftfahrzeug übertragbar und umgekehrt.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeug mit einem Kraftstofftank;
Fig. 2: ein Volumen-/Zeit Diagramm
Die Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 3 mit einer
Verbrennungskraftmaschine 9, die zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 3 oder zum Erzeugen von elektrischer Energie einen Kraftstoff 2 verbraucht, sowie einen alternativen Antrieb 18, insbesondere ein elektrischer Antrieb, für das Kraftfahrzeug 3. Beide Antriebe,
Verbrennungskraftmaschine 9 und alternativer Antrieb 18 sind zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 3 über den Antriebsstrang 23 (umfassend z. B. Kupplung/ Getriebe, Differentiale etc.) vorgesehen. Der alternative Antrieb 18 wird vorliegend über einen Speicher 27 für elektrische Energie mit Energie versorgt.
Das Kraftfahrzeug 3 umfasst weiter einen Kraftstofftank 7 mit einem Fassungsvermögen für eine maximale Menge 6 des Kraftstoffes 2. Die im Kraftstofftank 7 vorliegende Menge 5 an Kraftstoff 2 weist eine Verweildauer 4 auf. Der Kraftstoff 2 wird über eine Kraftstoffleitung 19 der Verbrennungskraftmaschine 9 zugeführt. Eine Kraftstoffqualität 13 wird von einem an der Kraftstoffleitung 19 angeordneten Kraftstoffqualitätssensor erfasst und an ein Steuergerät 26 übermittelt. Dabei kann ein Kraftstoffqualitätssensor auch im Kraftstofftank 7 oder in einem Kraftstofffilter angeordnet sein. Alternativ kann die Kraftstoffqualität aus den
Verbrennungsparametern ermittelt werden.
Das Steuergerät 26 erfasst die Einspritzzeit 10 (Einspritzrate) des Kraftstoffes 2 in die
Verbrennungskraftmaschine 9 und ermittelt daraus einen Verbrauch 8 des Kraftstoffes 2.
Hier kann zusätzlich zum Kraftstoffqualitätssensor 14 im Kraftfahrzeug 3 eine erste Information 15 hinsichtlich der Kraftstoffqualität 13 auch bei einem Betankungsvorgang 16 von einer (kraftfahrzeugexternen) Betankungsvorrichtung 20 an das Kraftfahrzeug 3 übermittelt werden.
Erreicht der Alterungszustand 1 des Kraftstoffes 2 einen Grenzwert 17 wird eine zweite
Information 21 von dem Steuergerät 26 über eine Kommunikationsschnittstelle 22 (z. B. eine Anzeige im Kraftfahrzeug 3) an den Nutzer (Fahrer) des Kraftfahrzeuges 3 weitergeleitet. Diese zweite Information 21 ist z. B. eine optische Anzeige oder akustische Warnung für den Nutzer, dass z. B. eine Werkstatt aufzusuchen oder die Verbrennungskraftmaschine 9 nun z. B.
ausschließlich zu nutzen ist. Durch die Nutzung der Verbrennungskraftmaschine 9
(entsprechend keine (alleinige) Nutzung des alternativen Antriebs 18) kann ein Verbrauch 8 des Kraftstoffes 2 beschleunigt werden, so dass die, hinsichtlich des Alterungszustandes 1 als kritisch angesehene Menge 5 an Kraftstoff 2 zügig verbraucht wird.
Fig. 2 zeigt ein Volumen-/Zeit Diagramm. Auf der vertikalen Achse ist ein Volumen 24 (z. B. für die Menge Kraftstoff), auf der horizontalen Achse eine Zeit 25 aufgetragen.
Ausgehend von einem beliebigem Zeitpunkt, bei dem ggf. auch der tatsächliche Füllstand des Kraftstofftanks 3 nicht bekannt ist (hier der 0-Punkt der Zeit 25-Achse, liegt in dem Kraftstofftank 7 eine Menge 5 an Kraftstoff 2 vor. Die dargestellte Kurve zeigt einen Verbrauch 8 des
Kraftstoffes 2, der über die Einspritzzeiten 10 in der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden kann. In Zeiträumen, in denen keine Einspritzzeiten 10 vorliegen (kein Verbrauch 8, keine Reduzierung des Volumens 24) verläuft die dargestellte Kurve horizontal.
Erreicht die Verweildauer 4 einen Grenzwert 17 eines Alterungszustands 1 wird eine zweite Information 21 an den Nutzer (Fahrer) des Kraftfahrzeuges weitergeleitet. Diese zweite
Information 21 ist z. B. eine Anzeige oder akustische Warnung für den Nutzer, dass z. B. eine Werkstatt aufzusuchen oder die Verbrennungskraftmaschine 9 nun z. B. ausschließlich zu nutzen ist. Durch die Nutzung der Verbrennungskraftmaschine 9 (entsprechend keine (alleinige) Nutzung des alternativen Antriebs 18) kann ein Verbrauch des Kraftstoffes 2 beschleunigt werden, so dass die, hinsichtlich des Alterungszustandes 1 als kritisch angesehene Menge an Kraftstoff 2 zügig verbraucht wird.
Erreicht der Verbrauch 8 einen vorbestimmten Anteil 1 1 der maximalen Menge 6 des
Kraftstoffes 2, wird davon ausgegangen, dass eine neuer Betankungsvorgang 16 erfolgt, so dass die Verweildauer 4 auf einen Ausgangswert 12 zurückgestellt wird.
Hier verläuft die Kurve des Verbrauchs 8 durch den 0-Punkt der Volumen 24-Achse. Damit wird verdeutlicht, dass sich die Bestimmung der Verweildauer 4 nicht zwingend an dem
tatsächlichen Füllstand eines Kraftstofftanks 7 orientiert, sondern am Verbrauch 8 eines vorbestimmten Anteils 1 1 einer maximalen Menge 6 des Kraftstoffes. Bei dem hier vorliegenden Verfahren wird allerdings der tatsächliche Füllstand nach dem Betankungsvorgang 16 nicht erkannt, insbesondere nicht mittels einer Messung einer für den Betankungsvorgang charakteristischen oder einer sich aufgrund eines Betankungsvorgangs ändernden Größe festgestellt.
Bezugszeichenliste Alterungszustand
Kraftstoff
Kraftfahrzeug
Verweildauer
Menge
maximale Menge
Kraftstofftank
Verbrauch
Verbrennungskraftmaschine
Einspritzzeit
Anteil
Ausgangswert
Kraftstoffqualität
Kraftstoffqualitätssensor
erste Information
Betankungsvorgang
Grenzwert
alternativer Antrieb
Kraftstoffleitung
Betankungsvorrichtung
zweite Information
Kommunikationsschnittstelle
Antriebsstrang
Volumen
Zeit
Steuergerät
Speicher

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands (1 ) eine Kraftstoffes (2) in
einem Kraftfahrzeug (3), wobei der Alterungszustand (1 ) anhand einer Verweildauer (4) einer Menge (5) des Kraftstoffes (2) in dem Kraftfahrzeug (3) ermittelt wird;
umfassend zumindest die folgenden Schritte:
a) Bestimmen einer maximalen Menge (6) des Kraftstoffs (2), die in einem
vorgegebenen Kraftstofftank (7) des Kraftfahrzeuges (3) bevorratbar ist;
b) Ermittlung eines Verbrauchs (8) des Kraftstoffes (2) in einer
Verbrennungskraftmaschine (9) des Kraftfahrzeuges (3) auf Basis von kumulierten Einspritzzeiten (10) des Kraftstoffes (2);
c) Bestimmen der Verweildauer (4) des im Kraftstofftank (7) bevorrateten
Kraftstoffes (2); wobei die Verweildauer (4) mindestens einem Zeitraum entspricht, in dem ein vorbestimmter Anteil (1 1 ) der maximalen Menge (6) des Kraftstoffs (2) verbraucht wurde;
d) Bestimmen des Alterungszustands (1 ) des im Kraftstofftank (7) bevorrateten Kraftstoffes (2) auf Basis der Verweildauer (4).
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei das Bestimmen der Verweildauer (4)
ausschließlich auf Basis der kumulierten Einspritzzeiten (10) erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die
Verweildauer (4) des im Kraftstofftank (7) bevorrateten Kraftstoffes (2) auf einen Ausgangswert (12) zurückgesetzt wird, wenn der vorbestimmte Anteil (1 1 ) der maximalen Menge (6) des Kraftstoffs (2) verbraucht ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zur
Bestimmung des Alterungszustands (1 ) eine Kraftstoffqualität (13) des bevorrateten Kraftstoffes (2) berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei die Kraftstoffqualität (13) zumindest durch a. einen im Kraftfahrzeug (3) angeordneten Kraftstoffqualitätssensor (14); oder b. das Einlesen einer Information (15) zur Kraftstoffqualität (13) während eines
Betankungsvorgangs (16)
ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei bei Erreichen eines Grenzwertes (17) für den Alterungszustand (1 ) zumindest einer der folgenden Schritte durchgeführt wird:
a. Übermitteln einer Information (15) an einen Nutzer des Kraftfahrzeuges (3); b. Start der Verbrennungskraftmaschine (9) des Kraftfahrzeuges (3);
c. Verbot eines Umschaltens der Antriebsart von der Verbrennungskraftmaschine (3) auf einen alternativen Antrieb (18).
Kraftfahrzeug (3), zumindest aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (9), die zum Antrieb des Kraftfahrzeuges (3) oder zum Erzeugen von elektrischer Energie einen Kraftstoff (2) verbraucht, sowie einen alternativen Antrieb (18) für das
Kraftfahrzeug (3); wobei die Verbrennungskraftmaschine (9) in Abhängigkeit von einem, mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentanspruch bestimmten, Alterungszustand (1 ) betrieben wird.
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