EP4244175A1 - Tanksystem für kraftfahrzeuge - Google Patents

Tanksystem für kraftfahrzeuge

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EP4244175A1
EP4244175A1 EP21809959.6A EP21809959A EP4244175A1 EP 4244175 A1 EP4244175 A1 EP 4244175A1 EP 21809959 A EP21809959 A EP 21809959A EP 4244175 A1 EP4244175 A1 EP 4244175A1
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EP
European Patent Office
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fuel
motor vehicle
tank
tank system
material property
Prior art date
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EP21809959.6A
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Thomas Garbe
Jens Staufenbiel
Markus Jakob
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JAKOB, MARKUS
Staufenbiel Jens
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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    • B67D2007/0444Sensors
    • B67D2007/0446Sensors measuring physical properties of the fluid to be dispensed

Definitions

  • the determined fuel material property is transmitted to the motor vehicle 10 via the communication interfaces K1, K2.
  • an operating manual for the Engine, the exhaust aftertreatment, an auxiliary heater or other functionalities are transmitted, e.g. B. EGR (exhaust gas recirculation) variation with simultaneous shifting of the injection point, adaptation of the regeneration of the exhaust aftertreatment and oil change intervals.
  • Fuel material properties are precisely determined. Fluorescence spectroscopy, light absorption spectroscopy or also dielectric spectroscopy are preferred, although the invention is not limited thereto. In particular, a non-destructive determination of fuel parameters can take place in this way. For example, a combination of permittivity measurements and near-infrared measurements can be made. Molecular elucidation, eg regenerative content, aromatics content, paraffin content, polarity index, and molecular size distribution, eg aging condition, can be detected in further possibilities.
  • the tank system 20 preferably includes a tap 24, also called a tap valve or nozzle, and a line 23 between the tank 22 and the tap 24.
  • the sensor device 30 can now be positioned differently with respective advantages, reference being made here to Figures 1-3, which differ essentially only in the positioning of the sensor device 30 .
  • a plurality of sensor devices 30 can also be used, which are located, for example, at several or all of the different positions of FIGS. 1-3.
  • the versions of FIGS. 1-3 can thus be combined with one another in their entirety.
  • FIGS. 1 and 2 are particularly suitable for determining the fuel material property of the fuel to be refueled during the refueling process, see the figure for this.
  • the fuel material property can then be determined during the flow through line 23 and tap 24, for example by a pump mechanism, and transmitted to the motor vehicle 10 via the communication interfaces K1, K2.
  • the sensor device 30 can also, additionally or alternatively, be set up to determine the age of the fuel. A regenerative measure of the fuel can then be determined by means of the age determination. A separate or an integrated measuring module can be provided in the sensor device 30 for this purpose.
  • the sensor device 30 can accordingly also include a sensor group for this purpose, ie for example a spectroscopic measuring instrument and an age measuring module. In this case, the sensor device 30 can preferably carry out a C 14 age determination.
  • Such an aging condition can be essential for the functional reliability of the engine, especially in hybrid technology.
  • a fuel material property can be detected based on the detection of chemical tracers in the fuel.
  • a chemical tracer is a fuel marker.
  • artificial DNA, additive packages and/or fuel identification markers can be implemented as chemical tracers.
  • specifically defined work instructions can then be sent from the manufacturer to the vehicle.
  • the sensor device 30 can include a spectroscopic measuring instrument, for example a fluorescence spectroscopic measuring instrument, which uniquely identifies the tracer by means of characteristic fluorescence.
  • the fuel property sent can be either the information about the tracer itself or the associated fuel property.
  • the tracer can be used, for example, to identify high-quality fuels or to record other parameters via corresponding databases. This solution for determining tracers can be combined with the exemplary embodiments described above.
  • a further aspect of the invention can consist in the fact that motor vehicles with existing requirements in terms of emissions, for example for operation in inner cities, are supplied with fuel in a targeted manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tanksystem (1) für Kraftfahrzeuge. Es ist vorgesehen, dass das Tanksystem (1) ein Kraftfahrzeug (10) mit einer ersten Kommunikationsschnittstelle (K1) und einer Steuereinheit (12) umfasst, sowie eine Tankanlage (20) eine zweite Kommunikationsschnittstelle (K2), welche zur Übertragung von Daten mit der ersten Kommunikationsschnittstelle (K1) kommunikationsverbunden ist sowie einen Tank (22) mit einem Kraftstoff. Die Tankanlage (20) umfasst ein Sensorgerät (30), welches dazu eingerichtet ist, eine Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs der Tankanlage (20) zu bestimmen und an das Kraftfahrzeug (10) zu übertragen, sodass die Steuereinheit (12) des Kraftfahrzeugs (10) eine Fahrzeugkomponente auf Basis der ermittelten Kraftstoffmaterialeigenschaft steuert.

Description

Beschreibung
Tanksystem für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Tanksystem für Kraftfahrzeuge.
Die am Kraftstoff markt verfügbaren Kraftstoffe entsprechen heutzutage den notwendigen Anforderungen gemäß Normen. Allerdings wurden diese Normen auf ein breites Spektrum ausgelegt, wobei das Optimierungspotential des jeweiligen Kraftstoffs unter Bezug zu den Normen nicht vollumfänglich ausgenutzt werden kann.
Bisherige Konzepte zur Nutzungsoptimierung befassen sich mit der Kraftstoffanalyse im Kraftfahrzeug. Einfache Systeme, z.B. zur Ableitung von Stoffeigenschaften aus der Dielektrizitätskonstante, werden bereits verwendet. Komplexere Produkte befinden sich aktuell noch in der Entwicklung. Dabei wird versucht, durch nanotechnologische Fortschritte günstiger in der Produktion zu werden und einen höheren Informationsgehalt zu erzeugen. Zudem versucht man, diese Systeme so zu optimieren, dass aus möglichst wenig Einzelsystemen möglichst viele Aussagen generiert werden können. Mathematische Auswertemethoden und Algorithmen auf Basis von künstlicher Intelligenz, z.B. Deep-Learning Algorithmen können hierbei maßgeblich unterstützen.
Aktuell sind diese Systeme jedoch sehr kostenintensiv, insbesondere da dann eine Kraftstoffsensorik in jedem Kraftfahrzeug bereitgestellt werden muss. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass solche Einzelsensorsysteme auf dem Kraftfahrzeug in ihrer Analyseauflösung beschränkt sind. Beispielsweise ist eine Unterscheidung zwischen paraffinischen Kraftstoffen und Kraftstoffen aus regenerativen Quellen und einem Premiumkraftstoff kaum möglich. Ferner werden Umwelteinflüsse durch die Verschiebung der sensiblen Messgeräte in der Prozesskette umgangen.
Alle bekannten Lösungsideen haben einen hohen Kostenfaktor für das Fahrzeug zur Folge. Zudem entsteht ein Bauraumbedarf für die Sensorsysteme und deren betriebsspezifische Anforderungen. Unter letztere Anforderungen fallen Robustheit gegen Wärme und Kälte sowie gegen Vibrationen. In weiteren bekannten Ausführungen des Standes der Technik werden
Informationsübertragungen zwischen Tankstelle und Kraftfahrzeug über datenbankgestützte Informationssammlungen vermittelt.
Die WO 2009/092473 A1 zeigt beispielsweise ein Verfahren zum Betanken von Kraftfahrzeugen, bei der vor dem Tanken eine Information zum benötigten Kraftstoff an die Tankanlage gesendet wird. Dabei werden über eine Sendeeinrichtung der Tankanlage physikalische Eigenschaften des Kraftstoffs auf Basis von vorabgespeicherten Kraftstoffdaten an eine fahrzeugseitige Empfangseinrichtung gesendet, um Motoreinstellungen des Kraftfahrzeugs vorzunehmen.
In der US 9,995,230 B2 wird ein Tankverfahren verwendet, in welchem ein Nachrüstgerät verwendet wird, welches während des Tankvorgangs Kraftstoffparameter an ein on-board Computersystem übermittelt unter Verwendung einer elektronischen Kraf ts tof f ch a ra kte ri s i e ru n g sta be 11 e .
Nachteilig ist jedoch, dass die einzelne Kraftstoffeigenschaften im dem Tank der Tankanlage nicht konstant sind und variieren können und eine elektronische Datenbank eine permanente Aktualisierung erfordert, um den Variationen auf kürzeren Zeitskalen Rechnung zu tragen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Tanksystem bereitzustellen, welches die oben genannten Probleme zumindest mindert, insbesondere in Summe kostenreduziert ist und eine aktuelle und präzise Anpassungen von Steuerkomponenten an den tatsächlich verwendeten Kraftstoff ermöglicht.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Tanksystem für Kraftfahrzeuge vorgesehen. Das Tanksystem umfasst ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Kommunikationsschnittstelle und einer Steuereinheit. Ferner umfasst das Tanksystem eine Tankanlage mit einer zweiten Kommunikationsschnittstelle, welche zur Übertragung von Daten mit der ersten Kommunikationsschnittstelle kommunikationsverbunden ist, sowie einen Tank mit einem Kraftstoff. Ferner umfasst die Tankanlage ein Sensorgerät, welches dazu eingerichtet ist, eine Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs der Tankanlage zu bestimmen und mittels der Kommunikationsschnittstellen an das Kraftfahrzeug zu übertragen. Die Steuereinheit des Kraftfahrzeugs ist ferner dazu eingerichtet, auf Basis der durch das Sensorgerät bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft eine Fahrzeugkomponente zu steuern. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das Sensorgerät ein Teil der Tankanlage bzw. in dieser integriert oder verbaut. Das Sensorgerät ist mit anderen Worten eine Sensoreinheit oder eine Sensorik. Eine Kraftstoffmaterialeigenschaft, mit anderen Worten auch Kraftstoffparameter, kann eine physikalische oder chemische Eigenschaft sein. Bevorzugte Beispiele sind eine Dichte, eine Viskosität, eine Dielektrizitätskonstante oder ein Sauerstoffgehalt, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und weitere spezielle Kraftstoffparameter umfassen kann. Eine Fahrzeugkomponente kann ein Motor sein, sodass die kraftstoffangepasste Steuerung ein Motormanagement betrifft. Eine Fahrzeugkomponente kann auch andere Steuerungen wie bspw. Abgasnachbehandlung, Standheizung, Aktivkohlefilterregeneration oder untergeordnete Steuergeräte betreffen. Eine Kraftstoffmaterialeigenschaft kann ein Maß für Qualität, Nachhaltigkeit, Art und Zusammensetzung des Kraftstoffs umfassen.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass das Fahrzeug keine integrierten Sensoren bereitstellen muss. Die übermittelte Kraftstoffmaterialeigenschaft ist dabei stets aktuell und ist nicht zeitlichen Schwankungen oder Veränderungen unterworfen. Das bedeutet zudem auch, dass die übermittelte Kraftstoffmaterialeigenschaft genau bzw. präzise ist, da sie durch tatsächliche Messung am Kraftstoff erhalten ist im Vergleich zur Verwendung von vorgespeicherten Parametersätzen in Datenbanken, welche per definitionem nicht aktuell sein können und der steten Aktualisierung bedürfen. Dadurch müssen zudem diese Kraftstoffmaterialeigenschaften nicht vom Tankstellenbetreiber eigenständig geprüft werden und in Datenbanken abgelegt bzw. hochgeladen werden. Das Tanksystem erlaubt es somit, das Kraftfahrzeug bzw. Komponenten davon für den zu tankenden Kraftstoff präzise zu optimieren. Zudem kann die Haltbarkeit des Kraftfahrzeugs bzw. von deren Fahrzeugkomponenten deutlich erhöht werden durch das genaue Anpassen an den Kraftstoff. Dies resultiert aus der passgenauen Optimierung an den Kraftstoff.
Bevorzugt ist das Sensorgerät ein spektroskopisches Messinstrument. Beispielsweise kommt Fluoreszenzspektroskopie, Lichtabsorptionsspektroskopie mittels UV (Ultraviolett), VIS (Visible), NIR (Nahinfrarot) oder IR (Infrarot) in Betracht oder auch dielektrische Spektroskopie, wobei auch eine miniaturisierte NMR-Spektroskopie (nuclear magnetic resonance) oder RFA- Spektroskopie (Röntgenfluoreszenzanalyse) in dieser Anwendung möglich ist, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Durch die spektroskopischen Verfahren wird die Kraftstoffmaterialeigenschaft zerstörungsfrei und genau bestimmt. In der Tankanlage ist zudem verfügbarer Raum, um die Geräte derart auszugestalten, dass eine präzise Messung erfolgen kann. Zudem ist die Bestimmung einer Vielzahl von Kraftstoffparametern realisierbar. In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Tankanlage einen Zapfhahn, mit anderen Worten ein Zapfventil, und eine Leitung zwischen Tank und Zapfhahn beziehungsweise Zapfventil, wobei das Sensorgerät derart positioniert und dazu eingerichtet ist, die Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs in der Leitung oder am Zapfhahn zu bestimmen. Dadurch kann die Kraftstoffmaterialeigenschaft während des Tankvorgangs bestimmt werden, da diese bereits in die Leitung hochgepumpt ist. Die Leitung ist mit anderen Worten ein Lauf. Der Zapfhahn ist mit anderen Worten ein Zapfventil oder eine Zapfpistole.
Bevorzugt ist das Sensorgerät dazu positioniert und eingerichtet, die Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs in dem Tank der Tankanlage zu bestimmen. Vorteilhaft ist hierbei, dass Kraftstoffeigenschaften eines statischen Fluids gemessen werden können. Dadurch kann somit auch vor oder nach dem eigentlichen Tankvorgang ein Kraftstoffparameter präzise bestimmt werden. In weiteren Ausführungen kann auch eine Kombination aus den Positionierungen am Tank und/oder dem Zapfhahn und/oder der Leitung erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sensorgerät dazu eingerichtet, eine Altersbestimmung des Kraftstoffs auszuführen, auf Basis der Altersbestimmung ein regeneratives Maß des Kraftstoffs zu ermitteln und dieses mittels der Kommunikationsschnittstellen an das Kraftfahrzeug zu übertragen. Das Sensorgerät kann dazu auch ein separates bzw. integriertes Messmodul, beispielsweise zusätzlich zu einem Spektroskopie-Messinstrument, umfassen, um diese Bestimmung durchzuführen. Das Sensorgerät kann also eine Sensorgruppe umfassen. Das Sensorgerät kann hierbei bevorzugt eine C14-Altersbestimmung ausführen. Durch das regenerative Maß, mit anderen Worten ein Nachhaltigkeitsmaß, kann der Grad der Nachhaltigkeit des Kraftstoffs bestimmt werden. Diese Information kann beispielsweise zur Selektion des Kraftstoffs eingesetzt werden. Fossile Kraftstoffe haben hierbei ein hohes Alter, während regenerative Kraftstoffe ein geringes Alter haben. Ein regeneratives Maß würde diese Alterungsrelation abbilden. Das regenerative Maß kann ferner auch das bestimmte Alter selbst sein. Solche Informationen zur Nachhaltigkeit bzw. zum regenerativen Charakter können für bestimmte oder für alle Kraftfahrzeuge notwendig sein bzw. werden.
Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Kraftstoffeinlassmenge zum Kraftfahrzeug auf Basis der durch das Sensorgerät bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft zu steuern. Das ermöglicht es dem Kraftfahrzeug, einen geeigneten Kraftstoff zu selektieren. Ein Selektionssignal kann beispielsweise über die Kommunikationsschnittstelle in Antwort auf die Übermittlung des Kraftstoffs an die Tankanlage gesendet werden. Beispielsweise kann für ein Kraftfahrzeug insbesondere nur ein bestimmter Qualitätswert, insbesondere nach einem regenerativen Maß, verwendet werden. Ein anderes Kriterium kann eine Motorkompatibilität sein. Das Steuern der Einlassmenge kann auch das gänzliche Blockieren umfassen. Die Blockade kann auch am Fahrzeugeinlass erfolgen ohne Kommunikation an die Tankanlage.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Kraftstoffeinlassmenge zum Kraftfahrzeug ferner auf Basis einer Füllmenge in einem Kraftfahrzeugtank und der Kraftstoffmaterialeigenschaft eines darin befindlichen Kraftstoffs in dem Kraftfahrzeug zu steuern. Aus diesen Größen lässt sich eine Kraftstoffmaterialeigenschaft des zusammengesetzten Kraftstoffs bestimmen. Diese Kenntnis kann wiederum eingesetzt werden, eine passende Einlassmenge zu ermitteln. Beispielsweise kann eine maximale Zuführmenge eines minderwertigen Kraftstoffs bestimmt werden, für welche die Eigenschaften des zusammengesetzten Kraftstoffs noch als geeignet beurteilt werden.
Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, einen Grad der Entmischbarkeit des Kraftstoffs des Kraftfahrzeugtanks und des Kraftstoffs des Tanks der Tankanlage auf Basis der durch das Sensorgerät bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft und der Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs des Kraftfahrzeugtanks und der Füllmenge in dem Kraftfahrzeugtank zu bestimmen, und auf Basis des Grads der Entmischbarkeit die Kraftstoffeinlassmenge zu steuern und/oder ein Mischgerät zum Mischen zu steuern. Liegen bei zwei Kraftstoffen stoffliche Unterschiede vor, insbesondere bei regenerativen Kraftstoffen, welche sich insbesondere voneinander in dafür relevanten Kraftstoffmaterialeigenschaften unterscheiden, kann es zu einer unerwünschten Entmischung im Kraftfahrzeugtank kommen. Dann wird beispielsweise im Fahrzeugtank kein homogenes Gemisch ausgebildet, sondern eine erste und davon getrennte zweite Phase. Um dies zu verhindern, können entsprechende Kraftstoffe blockiert oder deren Zugabe dosiert bzw. limitiert werden. Ein Mischgerät kann auch in Gang gesetzt werden, beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, um eine Homogenität herzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine maximale Zuführmenge zu bestimmen, und die Kraftstoffzufuhr derart zu steuern, dass die zugeführte Kraftstoffeinlassmenge der maximalen Zuführmenge entspricht. Dies ist insbesondere dann geeignet, wenn nur eine geringe Kompatibilität vorliegt, eine Entmischung droht oder die zusammengesetzte Kraftstoffmaterialeigenschaft nicht den Qualitätsanforderungen entspricht. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, auf Basis der übermittelten Kraftstoffeigenschaft ein Serviceintervall für eine Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs anzupassen. Beispielsweise kann ein Ölwechselintervall oder ein Kraftstofffilterwechselintervall an die Qualität des Kraftstoffs angepasst werden, da das Motoröl Kraftstoffe inträge erhält und die Kraftstofffilter durch die bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaften beeinträchtigt werden. Dadurch kann die Haltbarkeit des Kraftfahrzeugs verlängert werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Tanksystem nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 ein Tanksystem nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
Figur 3 ein Tanksystem nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein Tanksystem 1 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Figuren 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsformen des Tanksystems, auf welche an geeigneter Stelle näher eingegangen wird, wobei die Gemeinsamkeiten dieser Ausführungsformen im Folgenden mitbeschrieben werden.
Das Tanksystem 1 umfasst ein Kraftfahrzeug 10, wobei jegliche Kraftfahrzeuge von der Erfindung umfasst sind und nicht nur Personenkraftfahrzeuge wie in den Figuren dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine erste Kommunikationsschnittstelle K1. Die erste Kommunikationsschnittstelle K1 kann an verschiedenen, geeigneten Positionen des Kraftfahrzeugs 10 positioniert sein. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine Steuereinheit 12. Die Steuereinheit 12 kann dabei ein On-board-Steuersystem, also beispielsweise eine Zentralsteuerung sein. Ein On- Board-Steuersystem kann zum Beispiel aus vernetzten Steuereinheiten und/oder Steuergeräten bestehen. Die Steuereinheit 12 kann aber auch eine einzelne Steuereinheit sein, welche eine bestimmte Steueraufgabe des Kraftfahrzeugs ausführt. Das Tanksystem 1 umfasst ferner eine Tankanlage 20 zum Betanken eines Kraftfahrzugs 10. Die Tankanlage 20 kann dabei typischerweise eine Tanksäule 21 mit einem damit verbundenen Kraftstoffschlauch 28 und einem Zapfhahn 24 umfassen.
Die Tankanlage 20 umfasst ferner eine zweite Kommunikationsschnittstelle K2. Die zweite Kommunikationsschnittstelle K2 ist mit der ersten Kommunikationsschnittstelle K1 zur Übertragung von Daten kommunikationsverbunden. Die Kommunikation, d.h. das Übersenden von Daten, kann dabei in beide Richtungen erfolgen. Die Übertragung kann per Datenleitung oder drahtlos, d.h. wireless, erfolgen. Bevorzugt kann Bluetooth angewandt werden. Bluetooth kann durch die oftmals bereits verbauten Kommunikationstechniken im Radio ohne Nachrüstung verwendet werden. Bluetooth hat den Vorteil, dass die Funksignale gerichtet bzw. selektiv erfolgen können, sodass nur ein bestimmtes Kraftfahrzeug 10 mit der Tankanlage 20 kommuniziert. Der Hersteller hat somit unter Verwendung von bereits im Kraftfahrzeug verbauten Hardwarekomponenten keine konstruktionstechnischen Mehrkosten.
Alternativ können Daten auch per NFC (Nahfeldkommunikation) oder WLAN erfolgen. Alternativ kann auch eine Datenleitung genutzt werden, welche eine größtmögliche Übertragungssicherheit gewährleistet.
Die Tankanlage 20 umfasst ferner einen Tank 22, bzw. mehrere Tanks 22, für einen Kraftstoff. Ein Tank 22 kann dabei bevorzugt unter Grund positioniert sein, d.h. als Erdtank ausgeführt sein, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Wie in der Abbildung beispielhaft gezeigt, können mehrere Tanks 22 zu einer Tankanlage 20 gehören, welche jeweils einen bestimmten Kraftstoff in dem Tank 22 speichern. Diese können sich in anderen Worten ausgedrückt in mindestens einer Kraftstoffmaterialeigenschaft unterscheiden, die Kraftstoffmaterialeigenschaft auch zeitlich variabel sein.
Die Tankanlage 20 umfasst ferner ein Sensorgerät 30, d.h. das Sensorgerät 30 ist verbaut bzw. integriert in der Tankanlage 20. Das Sensorgerät 30 ist positioniert und dazu eingerichtet, eine Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs der Tankanlage 20 zu bestimmen, beispielsweise alle Kraftstoffe der Tankanlage 20. Eine Kraftstoffmaterialeigenschaft kann beispielsweise eine Dichte, ein Sauerstoffgehalt, ein regeneratives Maß wie ein Alter, eine Kraftstoffart, eine Kraftstoffqualität etc. sein. Grundsätzlich ist die Kraftstoffmaterialeigenschaft eine physikalische oder chemische Eigenschaft des Kraftstoffs. Auch Flüchtigkeit oder Kaltfließigkeit können umfasst sein.
Die bestimmte Kraftstoffmaterialeigenschaft wird über die Kommunikationsschnittstellen K1 , K2 an das Kraftfahrzeug 10 übertragen. Ergänzend kann auch eine Betriebsanleitung für den Motor, die Abgasnachbehandlung, eine Standheizung oder andere Funktionalitäten übermittelt werden, z. B. AGR (Abgasrückführung) Variation bei gleichzeitiger Verschiebung des Einspritzpunktes, Anpassung der Regeneration der Abgasnachbehandlung und Ölwechselintervalle.
Die Steuereinheit 12 des Kraftfahrzeugs 10 kann diese Kraftstoffmaterialeigenschaft über die erste Kommunikationsschnittstelle K1 empfangen. In Antwort darauf kann die Steuereinheit 12 auf Basis der durch das Sensorgerät 30 bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft eine Fahrzeugkomponente steuern. Eine Fahrzeugkomponente kann beispielsweise der Motor sein. In anderen Fällen können dies andere Steuerungsfunktionen in dem Kraftfahrzeug 10 sein. Das Steuern bezeichnet hierbei insbesondere ein Anpassen bzw. Einregeln der Fahrzeugkomponente an die Kraftstoffmaterialeigenschaft des gemessenen Kraftstoffs.
Die übermittelte Kraftstoffmaterialeigenschaft ist durch das verbaute Sensorgerät 30 stets aktuell, sodass die übermittelte Kraftstoffmaterialeigenschaft genau bzw. präzise ist, da sie durch tatsächliche, direkte Messung des Kraftstoffs erhalten worden ist. Das Kraftfahrzeug 10 hingegen benötigt keine kostspieligen Sensorgeräte. Dadurch muss auch kein regelmäßiges Aktualisieren von Datenbanken erfolgen. Das Tanksystem 1 erlaubt es somit, das Kraftfahrzeug 10 bzw. Komponenten davon für den zu tankenden Kraftstoff in präziser Weise zu optimieren. Die passgenauen Eigenschaften jedes Kraftstoffs können so in den Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 optimiert eingehen.
Bei einer Restmenge im Kraftfahrzeugtank 14 kann ferner eine zusammengesetzte Kraftstoffmaterialeigenschaft bestimmt werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Kraftstoffmaterialeigenschaft des zuvor getankten Kraftstoffs aus einem Speicher 15 ausgelesen wird, in welcher die vorher bestimmte Kraftstoffmaterialeigenschaft abgelegt wurde. Ferner kann ein Füllstandsensor 16 bereitgestellt sein, welcher den Füllstand des Kraftfahrzeugtanks 14 bestimmt. Die Steuereinheit 12 kann nach Erhalt dieser Größen auf Basis der Kraftstoffmaterialeigenschaften und dem Füllstand eine zusammengesetzte Kraftstoffmaterialeigenschaft bestimmen. Diese kann wiederum für den nächsten Tankvorgang im Speicher 15 abgelegt werden. Somit kann das Einstellen bzw. Steuern der Fahrzeugkomponente auf Basis einer solchen zusammengesetzten Kraftstoffmaterialeigenschaft und somit unter Berücksichtigung der Kraftstoffrestmenge im Kraftfahrzeugtank 14 erfolgen.
Das Sensorgerät 30 kann ferner ein spektroskopisches Messinstrument umfassen. Mit solchen
Sensorgeräten, für welche im Kraftfahrzeug 10 typischerweise zu wenig Platz ist, können Kraftstoffmaterialeigenschaften präzise bestimmt werden. Fluoreszenzspektroskopie, Lichtabsorptionsspektroskopie oder auch dielektrische Spektroskopie sind bevorzugt, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Insbesondere kann so eine zerstörungsfreie Bestimmung von Kraftstoffparametern erfolgen. Beispielsweise kann eine Kombination aus Permittivitätsmessungen und Nahinfrarotmessungen erfolgen. In weiteren Möglichkeiten sind Molekülaufklärung, z.B. regenerativer Anteil, Aromatengehalt, Paraffingehalt, Polaritätsindex, und Molekülgrößenverteilung, z.B. Alterungszustand, detektierbar.
Die Tankanlage 20 umfasst bevorzugt einen Zapfhahn 24, auch Zapfventil oder Zapfpistole genannt, und eine Leitung 23 zwischen Tank 22 und Zapfhahn 24. Das Sensorgerät 30 kann nun mit jeweiligen Vorteilen unterschiedlich positioniert sein, wobei hier auf die Figuren 1-3 verwiesen wird, welche sich im Wesentlichen nur durch die Positionierung des Sensorgeräts 30 unterscheiden. In anderen Ausführungsformen können auch mehrere Sensorgeräte 30 verwendet welche, welche sich zum Beispiel an mehreren oder allen der verschiedenen Positionen der Figuren 1-3 befinden. Somit sind die Ausführungen der Figuren 1-3 jeweils und in Gänze miteinander kombinierbar.
In der Figur 1 ist das Sensorgerät 30 derart positioniert und dazu eingerichtet, die Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs in einer Leitung 23, auch Lauf genannt, zwischen einem Zapfhahn 24 und dem Tank 22 zu bestimmen. Das Sensorgerät 30 kann dabei auch innerhalb der Tanksäule 21 integriert sein.
In der Figur 2 ist das Sensorgerät 30 derart positioniert und dazu eingerichtet, eine Kraftstoffmaterialeigenschaft am Zapfhahn 24 zu bestimmen, wobei dies eine Bestimmung kurz nach Zapfhahn 24 miteinschließt.
Diese Verortungen in den Figuren 1 und 2 sind insbesondere geeignet, die Kraftstoffmaterialeigenschaft des zu tankenden Kraftstoffs während des Tankvorgangs zu bestimmen, siehe die Figur dazu. Dann kann während des Durchflusses durch Leitung 23 und Zapfhahn 24, beispielsweise durch einen Pumpmechanismus, die Kraftstoffmaterialeigenschaft bestimmt werden und an das Kraftfahrzug 10 über die Kommunikationsschnittstellen K1, K2 übermittelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann, wie in Figur 3 gezeigt, das Sensorgerät 30 dazu positioniert und eingerichtet ist, die Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs in dem Tank 22 der Tankanlage 20 zu bestimmen. Dadurch erfolgt mit Vorteil eine statische Messung des Kraftstoffs zur Bestimmung der Kraftstoffmaterialeigenschaft. Ferner kann dadurch insbesondere eine Messung bereits vor oder auch nach Tankvorgang bestimmt werden, siehe die Figur dazu. Auch kann die Messung an einem Bypass erfolgen, sofern vorhanden. Die verschiedenen Positionen der Steuergeräte 30 können in anderen Ausführungsformen mit Vorteil miteinander kombiniert werden.
Das Sensorgerät 30 kann auf Grund des verfügbaren Bauraums in der Tankanlage 20 auch, zusätzlich oder alternativ, eingerichtet sein, eine Altersbestimmung des Kraftstoffs auszuführen. Mittels der Altersbestimmung kann dann ein regeneratives Maß des Kraftstoffs bestimmt werden. Hierzu kann ein separates oder ein integriertes Messmodul im Sensorgerät 30 bereitgestellt werden. Das Sensorgerät 30 kann dafür entsprechend auch eine Sensorgruppe umfassen, d.h. beispielsweise spektroskopisches Messinstrument und Altersmessmodul. Das Sensorgerät 30 kann hierbei bevorzugt eine C14-Altersbestimmung ausführen. Ein solcher Alterungszustand kann insbesondere in der Hybridtechnik wesentlich für die Funktionssicherheit des Motors sein.
Das regenerative Maß kann mittels der Kommunikationsschnittstellen K1, K2 an das Kraftfahrzeug 10 übertragen werden. Das Kraftfahrzeug 10 erhält somit Information über die Nachhaltigkeit des Kraftstoffs. Die Erfindung ermöglicht es beispielsweise dann auch, dass das regenerative Maß mit anderen Kraftstoffmaterialeigenschaften kombiniert an das Kraftfahrzeug 10 übermittelt werden.
Beispielsweise kann auch für ein Kraftfahrzeug 10 ein Mindestmaß an Nachhaltigkeit erforderlich sein. Diese Information kann dann zur Selektion des Kraftstoffs eingesetzt werden, beispielsweise durch Blockieren oder Aktivieren bestimmter Kraftstoffe. Das regenerative Maß kann ferner auch das bestimmte Alter selbst sein.
Die Steuereinheit 12 kann ferner eine Kraftstoffeinlassmenge zum Kraftfahrzeug 10 auf Basis der durch das Sensorgerät 30 bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft steuern. Steuern umfasst hier das Blockieren oder auch das Aktivieren eines Einlasses, d.h. die Leistungsfreigabe oder Sperrung und/oder die Leistungs- bzw. Mengenminimierung der eingelassenen Kraftstoffmenge. Beispielsweise kann die Information der Nachhaltigkeit, d.h. das bestimmte regenerative Maß bzw. das bestimmte Alter, verwendet werden, um zu prüfen, ob Qualitätsanforderungen an den Kraftstoff genügen und gegebenenfalls kann der Zufluss geblockt oder gemindert werden. Die Steuerung der Kraftstoffmenge bzw. des Einlasses kann einerseits an einem Kraftstoffeinlass 18 des Kraftfahrzeugs 10 erfolgen oder aber durch die Übermittlung eines Steuersignals an die Tankanlage 20 über die Kommunikationsschnittstellen K1 , K2 beispielsweise an einem Zapfhahn 24 oder einem anderen Ventil der Tankanlage 20 erfolgen. Auch kann die Steuereinheit 12 die Kraftstoffeinlassmenge zum Kraftfahrzeug 10 auf Basis der Füllmenge in dem Kraftfahrzeugtank 14 und der Kraftstoffmaterialeigenschaft des darin befindlichen Kraftstoffs in dem Kraftfahrzeugtank 14 steuern. Dies ermöglicht es, die Kompatibilität der Kraftstoffe zu prüfen und gegebenenfalls eine Zufuhr zu verringern oder zu verweigern.
Insbesondere ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Steuereinheit 12 einen Grad der Entmischbarkeit des Kraftstoffs des Kraftfahrzeugtanks 14 und des Kraftstoffs des Tanks 22 der Tankanlage 20 auf Basis der durch das Sensorgerät 30 bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft und der Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs des Kraftfahrzeugtanks 14 und der Füllmenge in dem Kraftfahrzeugtank 14 bestimmt. Dann kann auf Basis des Grads der Entmischbarkeit die Kraftstoffeinlassmenge gesteuert werden. Somit kann mit Vorteil berücksichtigt werden, dass es bei unterschiedlichen Kraftstoffen, gerade bei regenerativen Kraftstoffen, zu einer unerwünschten Entmischung im Kraftfahrzeugtank 14 kommen kann. Das Bestimmen einer maximalen Zuführmenge kann verhindern, dass es zu einer Phasenseparation im Kraftfahrzeugtank 14 kommt.
Ferner kann auch ein Mischgerät 19, beispielsweise eine Pumpe, auf Basis des Grads der Entmischbarkeit zum Mischen betrieben werden. Dadurch können mehrphasige Kraftstoffkomponenten, häufig bei Biokraftstoffen, homogenisiert werden. Dies kann, wie bereits oben ausgeführt, auf Basis der Bestimmung der Entmischbarkeit erfolgen.
Auch kann eine maximale Zuführmenge auf Basis der durch das Sensorgerät 30 bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft und der Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs des Kraftfahrzeugtanks 14 und der Füllmenge in dem Kraftfahrzeugtank 14 erfolgen. Dann kann die Kraftstoffzufuhr derart gesteuert werden, dass die zugeführte Kraftstoffeinlassmenge der maximalen Zuführmenge entspricht. Beispielsweise kann eine Entmischung erst bei einer bestimmten Zufuhrmenge erfolgen und unterhalb bleibt das Gemisch homogen. Dann kann diese maximale Zuführmenge eine Entmischung verhindern. In anderen Beispielen kann dies genutzt werden, um unter Einhaltung von Qualitätsanforderungen einen geringwertigen Kraftstoff bis zu einer Maximallänge hinzuzugeben.
Die Steuereinheit 12 kann ferner auf Basis der übermittelten Kraftstoffeigenschaft ein Serviceintervall für eine Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs anpassen. Beispielsweise kann ein Ölwechselintervall auf Basis der von dem Sensorgerät 30 übertragenen Kraftstoffmaterialeigenschaft angepasst werden. Beispielsweise kann ein Ölwechselintervall bei einem höherwertigen Kraftstoff erhöht und bei einem minderwertigen Kraftstoff verringert werden. Ferner kann das Austauschintervall eines Partikelfilters eines Abgasnachbehandlungssystems verkürzt oder verlängert werden. In diesen Fällen kann der Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 optimiert werden.
In weiteren Ausführungen der Erfindung kann eine Kraftstoffmaterialeigenschaft auf Basis der Erkennung von chemischen Tracern in dem Kraftstoff die Kraftstoffmaterialeigenschaft erkannt werden. Ein chemischer Tracer ist mit anderen Worten ein Kraftstoffmarker. Als chemische Tracer können beispielsweise eine künstliche DNA, additive Pakete und/oder Kraftstoffidentifikationsmarker ausgeführt werden. Über die wiedererkannten Kraftstoffe können dann spezifisch definierte Arbeitsanweisungen vom Hersteller an das Fahrzeug übermittelt werden. Hierzu kann das Sensorgerät 30 ein spektroskopisches Messinstrument umfassen, beispielsweise ein fluoreszenzspektroskopisches Messinstrument, welches mittels charakteristischer Fluoreszenz den Tracer eineindeutig identifiziert. Die übersandte Kraftstoffmaterialeigenschaft kann entweder die Information über den Tracer an sich sein oder die dazugehörige Kraftstoffmaterialeigenschaft. Durch den Tracer können so beispielsweise hochwertige Kraftstoffe identifiziert werden oder über korrespondierende Datenbanken weitere Parameter erfasst werden. Diese Lösung zur Ermittlung von Tracern ist kombinierbar mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann, bspw. vor der Messung durch das Sensorgerät 30, auch das Kraftfahrzeug 10 mittels der Kommunikationsschnittstellen K1, K2 mit der Tankanlage 20 Daten, bspw. Fahrzeuginformationen, an die Tankanlage 20 übermitteln. In dieser Ausführungsform verfügt die Tankanlage 20 über eine Steuereinheit.
Beispielsweise können eine Motoreigenschaft oder andere Informationen an die Tankanlage übermittelt werden. Die Tankanlage 20 bzw. die Steuereinheit 12 kann dann in Antwort auf die übertragene Fahrzeuginformation einen Tank 22 bzw. einen Zapfhahn auswählen, d.h. beispielsweise freischalten oder blockieren. Beispielsweise kann die Steuereinheit Tanks 22 bzw. Zapfhähne 24 mit zur Fahrzeuginformation passenden Kraftstoffen aktivieren und/oder nicht-passende Kraftstoffe blockieren. Beispielsweise kann ein Kraftfahrzeug 10 mit Ottomotor nur blockierte Dieselzapfhähne vorfinden. Ferner können auch alle inkompatiblen Kraftstoffmischungen blockiert werden auf Basis einer Übermittlung des Füllstands und der Kraftstoffmitteleigenschaft des Kraftstoffs im Tank. Das Fehlbetanken oder Einfüllen von motorschädlichen Kraftstoffeigenschaften kann somit vermieden werden. Weitere Informationen wie ein Zustand des Fahrzeugs, z.B. Partikelfilter voll, Hochdruckförderpumpe kritisch verschlossen, können übermittelt werden, sodass die Tankanlage 20 bzw. deren Steuereinheit Kraftstoffmaßnahmen einleiten kann wie beispielsweise Auswahl des optimalen Kraftstoffs, Nachadditivierung oder Blending des Kraftstoffs. Optional kann dabei der Fahrer an der Tanksäule 21 , an anderer Stelle, oder mittels einer App über diese Maßnahme informiert werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann darin bestehen, dass Kraftahrzeuge mit bestehenden Anforderungen an Emissionen, z.B. zum Betrieb in Innenstädten, gezielt mit Kraftstoffen versorgt werden.
In bevorzugter Ausführung könnte bei einem nur für regenerative Kraftstoffe zugelassenen Kraftfahrzeug eine Sperrung aller fossilen Brennstoffe in Betracht kommen.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die ausgetauschten Informationen zwischen Kraftfahrzeug 10 und Tankanlage 20 an geeignete Server weitergeleitet werden. Mögliche Anwendungen sind die Sicherstellung von Maßnahmen zur Reduzierung von Treibhausgasen und/oder Schadstoffen. Diese können im Klartext, anonymisiert, pseudoanonymisiert oder zusammengefasst übertragen werden.
Die Erfindung hat unter anderem den Vorteil, dass das Kraftfahrzeug 10 keine integrierten Sensoren bereitstellen muss, sondern über die Tankanlage 20 die genau und aktuell ermittelten Kraftstoffeigenschaften erhält. Die übermittelte Kraftstoffmaterialeigenschaft ist präzise, da sie durch tatsächliche Messung am Kraftstoff durch ein verbautes bzw. integriertes Sensorgerät 30 erhalten wird, und somit auch in allen Ausführungen eine präzise Anpassung an den zu tankenden Kraftstoff ermöglicht bzw. eine geeignete Kraftstoffauswahl getroffen werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Tanksystem
10 Kraftfahrzeug
12 Steuereinheit
14 Kraftfahrzeugtank
15 Speicher
16 Füllstandsensor
18 Kraftstoffeinlass
19 Mischgerät
20 Tankanlage
21 Tanksäule
22 Tank
23 Leitung
24 Zapfhahn
28 Schlauch
30 Sensorgerät
K1 erste Kommunikationsschnittstelle
K2 zweite Kommunikationsschnittstelle

Claims

Patentansprüche Tanksystem (1) für Kraftfahrzeuge, umfassend:
- ein Kraftfahrzeug (10), umfassend: eine erste Kommunikationsschnittstelle (K1); und eine Steuereinheit (12);
- eine Tankanlage (20), umfassend: eine zweite Kommunikationsschnittstelle (K2), welche zur Übertragung von Daten mit der ersten Kommunikationsschnittstelle (K1) kommunikationsverbunden ist; und einen Tank (22) mit einem Kraftstoff; dadurch gekennzeichnet, dass die Tankanlage (20) ein Sensorgerät (30) umfasst, welches dazu eingerichtet ist, eine Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs der Tankanlage (20) zu bestimmen und mittels der Kommunikationsschnittstellen (K1, K2) an das Kraftfahrzeug (10) zu übertragen; und die Steuereinheit (12) des Kraftfahrzeugs (10) dazu eingerichtet ist, auf Basis der durch das Sensorgerät (30) bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft eine Fahrzeugkomponente zu steuern. Tanksystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgerät (30) ein spektroskopisches Messinstrument umfasst. Tanksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankanlage (20) einen Zapfhahn (24) und eine Leitung (23) zwischen Tank (22) und Zapfhahn (24) umfasst, wobei das Sensorgerät (30) derart positioniert und dazu eingerichtet ist, die Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs in der Leitung (23) oder am Zapfhahn (24) zu bestimmen. Tanksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgerät (30) dazu positioniert und eingerichtet ist, die Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs in dem Tank (22) der Tankanlage (20) zu bestimmen. Tanksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgerät (30) dazu eingerichtet ist, eine Altersbestimmung des Kraftstoffs auszuführen, auf Basis der Altersbestimmung ein regeneratives Maß des Kraftstoffs zu ermitteln und dieses mittels der Kommunikationsschnittstellen (K1, K2) an das Kraftfahrzeug (10) zu übertragen. Tanksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, eine Kraftstoffeinlassmenge zum Kraftfahrzeug (10) auf Basis der durch das Sensorgerät (30) bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft zu steuern. Tanksystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, die Kraftstoffeinlassmenge zum Kraftfahrzeug (10) ferner auf Basis einer Füllmenge in einem Kraftfahrzeugtank (14) und der Kraftstoffmaterialeigenschaft eines darin befindlichen Kraftstoffs in dem Kraftfahrzeug (10) zu steuern. Tanksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, einen Grad der Entmischbarkeit des Kraftstoffs des Kraftfahrzeugtanks (14) und des Kraftstoffs des Tanks (22) der Tankanlage (20) auf Basis der durch das Sensorgerät (30) bestimmten Kraftstoffmaterialeigenschaft, der Kraftstoffmaterialeigenschaft des Kraftstoffs des Kraftfahrzeugtanks (14) und der Füllmenge in dem Kraftfahrzeugtank (14) zu bestimmen, und auf Basis des Grads der Entmischbarkeit die Kraftstoffeinlassmenge zu steuern und/oder ein Mischgerät (19) zum Mischen zu steuern. Tanksystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, eine maximale Zuführmenge zu bestimmen, und die Kraftstoffzufuhr derart zu steuern, dass die zugeführte Kraftstoffeinlassmenge der maximalen Zuführmenge entspricht. Tanksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, auf Basis der übermittelten Kraftstoffeigenschaft ein hinterlegtes Serviceintervall einer Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs (10) anzupassen.
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