WO2010029018A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des ethanol-anteils des kraftstoffes in einem kraftfahrzeug - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for determining the ethanol content of the fuel in a motor vehicle.
  • ethanol ethanol
  • concentration of ethanol in the tank fuel may change from one tank fill to the other tank, depending on the fuel grade. Any ethanol content of the fuel can be between 0 and 100%.
  • the operation control unit recognizes the new fuel composition as soon as possible and takes into account in their control strategies.
  • the ⁇ method allows a reliable determination of the ethanol content only in the case of an intact fuel system. Since the fuel system diagnosis (FSD: Fuel System Diagnosis) is also carried out using the ⁇ values measured by the ⁇ sensor, the ⁇ process does not provide reliable values. Namely, the operation control unit can not clearly determine whether a deviation of the ⁇ value from a changed ethanol content of the fuel or a failure of the fuel system results.
  • FSD Fuel System Diagnosis
  • US 6,298,838 Bl discloses a method for controlling engine runoff in which the ethanol content of the fuel supplied to the engine is varied. Accordingly, a running noise of the engine is measured, and when a first threshold is exceeded, the fuel supply to the engine increased by a first ethanol content. Then the rough running is measured again. If the turbulence due to this ethanol increase has dropped below the first threshold value, but is above a second, lower threshold value, the fuel supplied to the engine is further increased by a second ethanol fraction in order to bring the uneven running below the second threshold value.
  • the present invention has for its object to provide a method for determining the ethanol content of the fuel of a motor vehicle, which is independent of a measurement of the air ratio ⁇ in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the present invention is based on the finding that ethanol-fueled internal combustion engines exhibit improved lean-running capability. This means that the lean running limit of the internal combustion engine with a higher proportion of ethanol in the fuel shifts in the direction of lean. This connection between lean running limit and ethanol content of the fuel is used to determine the ethanol content.
  • an amount of fuel is injected in the operating range of the fuel cut of the internal combustion engine in a cylinder of the internal combustion engine, with which there is no combustion of the air / fuel mixture, the fuel quantity progressively increased until it comes to a combustion, in this case the smoothness of the internal combustion engine monitored for this cylinder and recognized the lean limit as reached when the smoothness exceeds a predetermined threshold. From the required to reach the lean running limit increase of the injected fuel quantity is then closed to the ethanol content of the fuel.
  • the ethanol content of the fuel is obtained from a map in which the ethanol content is plotted above the required to reach the lean running limit increase in the injected fuel. This has the advantage that it is particularly easy to perform.
  • the process according to the invention is used in particular for plausibilizing the ethanol fraction obtained by means of another process (in particular the ⁇ process). Furthermore, it is possible with the inventive method to plausibilize the signal of a arranged in the fuel circuit of the internal combustion engine fuel sensor, in particular an ethanol sensor.
  • 1 is a schematic block diagram of an internal combustion engine with associated control device
  • FIG. 2 is a graph showing the smooth running value COV versus the air ratio ⁇ .
  • 3 is a diagram in which the time course of a fuel cut-off phase is shown
  • 5 is a diagram illustrating the amount of fuel to be injected over time t
  • Fig. 6 is a diagram showing the air ratio ⁇ over the time t and
  • Fig. 7 is a diagram showing the running rest value COV over the time t. 1 shows a schematic representation of an operable for both with gasoline and alcohol or with any mixing ratio of these fuels internal combustion engine 1 of a motor vehicle.
  • Such vehicles are referred to as flexible fueled vehicles (FFV) or variable fuel vehicles (VFVs).
  • FMV flexible fueled vehicles
  • VFVs variable fuel vehicles
  • FIG. 7 only the necessary components for understanding the invention are shown. The invention will be explained with reference to an internal combustion engine with 4 cylinders Z1-Z4, but it is also applicable to internal combustion engines with a different number of cylinders and regardless of the type of engine concept, eg four-stroke gasoline engine, two-stroke engine, hub or rotary engine.
  • the internal combustion engine 1 is associated with an intake tract 2 and an exhaust tract 3, which communicate with the combustion chambers of the cylinders Z1-Z4 of the internal combustion engine 1 by means of inlet valves and exhaust valves (not shown).
  • the internal combustion engine 1 is supplied via the intake tract 2, the fresh air required for combustion of the fuel / air mixture.
  • a load sensor 4 is provided in the intake tract 2 u. a.
  • Load sensor 4 for the internal combustion engine 1 for example, an air mass meter or a Saugrohr horrsensor be provided.
  • the signal of the load sensor 4 is marked with the reference symbol L.
  • the necessary fuel for combustion or the fuel mixture is taken from a fuel tank 5 and the individual cylinders Zl to Z4 associated injectors 6 supplied. It is possible to inject the fuel into the individual intake pipes of the cylinders or directly into the combustion chambers of the corresponding cylinders (direct fuel injection).
  • the exhaust gas flows through the exhaust tract 3, an exhaust gas catalyst 7 and a muffler, not shown, purified into the environment.
  • an exhaust gas sensor 8 is provided, which is preferably designed as a lambda sensor and detects a residual oxygen content in the exhaust gas and a speaking signal ⁇ outputs.
  • the internal combustion engine 1 is associated with a speed sensor 9, which emits a signal corresponding to the rotational speed N of the crankshaft of the internal combustion engine.
  • a sensor 11 is incorporated in the fuel circuit, which detects the fuel composition, ie the ethanol content in the fuel.
  • a control device 10 For controlling and regulating the internal combustion engine 1, a control device (ECU, electronic control unit) 10 is provided, which in addition to the above-mentioned sensors further, necessary for the operation of the internal combustion engine 1 sensors are assigned, which are not explicitly shown in the figure and their signals the figure generally indicated by the reference ES are supplied.
  • the sensors record different measured quantities and determine the measured value of the measured variable in each case.
  • the control device 10 determines dependent on at least one of the measured variables manipulated variables, which are then converted into one or more control signals for controlling the actuators by means of appropriate Stellan- drives.
  • the actuators are, for example, a throttle valve in the intake tract and the injection valves 6. Further signals for further actuators, which are necessary for operating the internal combustion engine 1, but not explicitly shown, are generally identified in the figure by the reference symbol AS.
  • control device 10 a plurality of code-based engine control functions are implemented by software.
  • the control device 10 determines the appropriate ignition timing and the injection duration in dependence on the load signal L and the rotational speed N taking into account the composition of the flex-fuel fuel.
  • a so-called fuel cut-off function 12 is implemented in the control device 10.
  • Under fuel cut is the complete interruption of the fuel flow to the internal combustion engine in overrun conditions to understand.
  • the shift operation is a load state in which a negative work is performed, ie the internal combustion engine does not do any work, but takes up work. Sliding operation occurs when the gasoline engine when the throttle is suddenly closed, the speed of the engine is higher than the idle speed, so that the vehicle mass is delayed on the working of the engine.
  • the control device 10 is associated with a data memory 13, in which u.a. Maps KF and thresholds SW are stored, the meaning of which will be explained with reference to the following figures.
  • the invention makes use of the fact that with an increase in the ethanol content of the fuel, the lean running ability of the internal combustion engine improves.
  • This relationship is apparent from the diagram of Figure 2, in which the smooth running value COV (Coefficient Of Variance) is plotted against the air ratio ⁇ for different fuels.
  • the dimensionless running quietness COV characterizes the idle rest of an internal combustion engine; This means that the uneven running becomes greater with increasing running smoothness value COV.
  • the ROZ95 and ROZ 100 curves shown in the graph of FIG. 2 are for pure gasoline of a research octane number of 95 and 100, while the curves E5, E 50, E85 and E100 for fuels with an ethanol content of 5%, 50%, 85% or 100% apply.
  • the lean burn limit for gasoline ROZ95 is at a ⁇ value of about 1.25
  • the lean burn limit for pure ethanol (El00) is at a ⁇ value of about 1.42.
  • the fuel cut-off function 12 is activated.
  • the throttle valve opening angle arranged in the intake throttle and the instantaneous speed N of the internal combustion engine 1 can be used and these two parameters are set in a known manner in relation.
  • the logic signal for overrun fuel cut is at 0 level ( Figure 3)
  • logic signal for fuel cut to I level and the fuel supply for all cylinders Zl - Z4 is disabled (state "OFF" in Figure 4). In a conventional overrun cutoff function, this fuel cutoff would be maintained for all cylinders until time ts AE .
  • the fuel supply to the cylinder Z released while it remains blocked for the other cylinders Z2-Z4 at the time t.
  • the fuel quantity is progressively increased. In FIG. 5 this is illustrated by a factor K for the quantity of fuel to be injected.
  • the smoothness of the internal combustion engine is monitored for this cylinder Zl. Since the monitoring of the smooth running in the prior art (see, for example, DE 41 22 139 and DE 197 41 965) is known, this will not be discussed in detail. As shown in FIG. 7, the smooth running value COV1 for the first cylinder Z1 becomes progressively larger (FIG. 7), while the one to be injected Fuel quantity continuously increased and thus the air / fuel mixture is enriched (air ratio ⁇ decreases from the value 2.0, Fig.6).
  • the COV value representing the lean running limit M was assumed to be 5.
  • the reference character KM in Fig. 5 is that factor for the
  • the proportion of ethanol is expediently read from a characteristic diagram KF of the control device 10, in which the ethanol content is plotted over the factor K M.
  • KF characteristic diagram of the control device 10
  • it may also be expedient to apply in the map the ethanol content over ⁇ M , where ⁇ M 1 / K M.
  • the ethanol content of the fuel determined in this way can be used to check the plausibility of the ethanol fraction obtained by means of another process.
  • a significant advantage of the method according to the invention is that it does not depend on a measurement of the ⁇ value. This plausibility check can therefore be used to determine whether a change in the ⁇ value to a Change in the ethanol content or a failure of the fuel system is based.
  • the operating control unit can then perform the usual ⁇ adaptation method and thus the fuel system diagnosis (FSD).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mit Ethanol betriebene Brennkraftmaschinen (1) eine verbesserte Magerlauffähigkeit zeigen. Das heißt, dass sich die Magerlaufgrenze der Brennkraftmaschine (1) mit höherem Ethanol-Anteil des Kraftstoffes in Richtung mager verschiebt. Dieser Zusammenhang zwischen Magerlaufgrenze und Ethanol-Anteil des Kraftstoffes wird zum Bestimmen des Ethanol-Anteils benutzt. Zum Ermitteln der Magerlaufgrenze wird im Betriebsbereich der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine (1) in einen Zylinder (Z1) der Brennkraftmaschine (1) eine Kraftstoffmenge eingespritzt, mit der es zu keiner Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches kommt, die Kraftstoffmenge fortschreitend erhöht, bis es zu einer Verbrennung kommt, hierbei die Laufruhe der Brennkraftmaschine (1) für diesen Zylinder (Z1) überwacht und die Magerlauf grenze als erreicht erkannt, wenn die Laufruhe einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Aus der zum Erreichen der Magerlaufgrenze erforderlichen Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge wird dann auf den Ethanol-Anteil des Kraftstoffes geschlossen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes in einem Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes in einem Kraftfahrzeug.
Der Betrieb von Kraftfahrzeugen mit Ethanol (Alkohol) enthaltendem Kraftstoff ist schon seit langem erprobt, und vor allem in Südamerika und Nordamerika sind viele Fahrzeuge für einen derartigen Betrieb ausgestattet. Die Konzentration des Ethanols im Tank-Kraftstoff kann sich je nach der getankten Kraft- Stoffsorte von einer Tankfüllung zur anderen Tankfüllung ändern. Hierbei können sich beliebige Ethanol-Anteile des Kraftstoffes zwischen 0 und 100 % ergeben. Für einen einwandfreien Betrieb der Brennkraftmaschine ist es erforderlich, dass das Betriebssteuergerät die neue KraftstoffZusammensetzung sobald wie möglich erkennt und in ihren Regelungsstrategien berücksichtigt.
Im Stand der Technik (siehe z.B. US 6,257,174 Bl) ist es bereits bekannt, den unterschiedlichen Luftbedarf von Ethanol einerseits und anderen Kraftstoffen andererseits (Ethanol: 8,9; Benzin: 14,7) zum Bestimmen des Ethanol-Anteils des Kraftstoffs zu benutzen. Bei einer Änderung des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes ändert sich die vom λ-Sensor gemessene Luftzahl λ, und aus dieser Änderung der Luftzahl lässt sich auf den Etha- nol-Anteil des Kraftstoffes schließen (λ-Methode) .
Die λ-Methode ermöglicht eine zuverlässige Bestimmung des Ethanol-Anteils allerdings nur im Fall eines intakten KraftstoffSystems . Da die Diagnose des KraftstoffSystems (FSD: Fuel System Diagnosis) ebenfalls mittels der vom λ-Sensor gemessenen λ-Werte durchgeführt wird, liefert das λ-Verfahren keine verlässlichen Werte. Das Betriebssteuergerät kann nämlich nicht eindeutig feststellen, ob eine Abweichung des λ-Wertes aus einem geänderten Ethanol-Anteil des Kraftstoffes oder einem Fehler des KraftstoffSystems resultiert.
US 6,298,838 Bl offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Motorlaufunruhe bei dem der Ethanolgehalt des dem Motor zugeführten Kraftstoffes variiert wird. Demnach wird eine Laufunruhe des Motors gemessen, und bei Überschreiten eines ersten Schwellenwerts die Kraftstoffzufuhr zum Motor um einen ersten Ethanolgehalt erhöht. Anschließend wird die Laufunruhe wieder gemessen. Sofern die Laufunruhe durch diese Ethanolerhöhung unter den ersten Schwellenwert gesunken ist, jedoch oberhalb eines zweiten, niedrigeren Schwellenwerts liegt, wird der dem Motor zugeführte Kraftstoff um einen zweiten Ethanol-Anteil weiter erhöht, um die Laufunruhe auch unter den zweiten Schwellenwert zu bringen. Wird dagegen nach der Erhöhung des Kraftstoffes um den ersten Ethanol-Anteil kein Absinken der Laufunruhe unter den ersten Schwellenwert festgestellt, so wird darauf geschlossen, dass die Laufunruhe nicht durch eine Verringerung des Ethanol-Anteils verursacht ist, sondern einen anderen Grund hat, beispielsweise eine defekte Zündkerze.
Die Druckschriften DE 600 11 393 T2 und US 4,059,411 A schlagen TreibstoffZusammensetzungen vor, deren Alkoholgehalt erhöht ist, um die Magerlaufgrenze des Motors zu erweitern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes eines Kraftfahrzeuges anzugeben, das von einer Messung der Luftzahl λ im Abgas der Brennkraftmaschine unabhängig ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 5 gelöst.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mit Ethanol betriebene Brennkraftmaschinen eine verbesserte Magerlauffähigkeit zeigen. Das heißt, dass sich die Magerlaufgrenze der Brennkraftmaschine mit höherem Ethanol-Anteil des Kraftstoffes in Richtung mager verschiebt. Dieser Zusammenhang zwischen Magerlaufgrenze und Ethanol-Anteil des Kraftstoffes wird zum Bestimmen des Ethanol-Anteils benutzt.
Zum Ermitteln der Magerlaufgrenze wird im Betriebsbereich der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine in einen Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffmenge eingespritzt, mit der es zu keiner Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches kommt, die Kraftstoffmenge fortschreitend erhöht, bis es zu einer Verbrennung kommt, hierbei die Laufruhe der Brennkraftmaschine für diesen Zylinder überwacht und die Magerlaufgrenze als erreicht erkannt, wenn die Laufruhe einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Aus der zum Erreichen der Magerlaufgrenze erforderlichen Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge wird dann auf den Ethanol-Anteil des Kraft- Stoffes geschlossen.
Durch Einspritzen von Kraftstoff in nur einen einzigen Zylinder und Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung der übrigen Zylinder während des Schubabschaltens beeinflussen diese Zylinder die Laufruhewerte der Brennkraftmaschine nicht. Dadurch lässt sich der Ethanolgehalt sicher und genau ermitteln.
Da die Bestimmung des Ethanolgehaltes des Kraftstoffes während der Schubabschaltphase erfolgt, brauchen keine anderen Funk- tionen wie beispielsweise Tankentlüftung oder Lambdaadaption gesperrt werden,
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Ethanol-Anteil des Kraftstoffes aus einem Kennfeld gewonnen, in dem der Ethanol-Anteil über der zum Erreichen der Magerlaufgrenze erforderlichen Erhöhung des eingespritzten Kraftstoffes aufgetragen ist. Dies hat den Vorteil, dass es besonders einfach durchzuführen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zum Plausi- bilisieren des mittels eines anderen Verfahrens (insbesondere des λ-Verfahrens) gewonnenen Ethanol-Anteils verwendet. Weiters ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, das Signal eines im Kraftstoffkreislauf der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffsensors, insbesondere eines Ethanol- sensors zu plausibilisieren .
Dadurch kann auf einfache Weise die Zuverlässigkeit bei der Bestimmung des Ethanolanteils erhöht werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und/oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Weise ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit zugehöriger Steuereinrichtung,
Fig. 2 ein Diagramm, das den Laufruhewert COV über der Luftzahl λ darstellt,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf einer Schubabschaltphase dargestellt ist,
Fig. 4 ein Diagramm, in dem die Zuschaltung der einzelnen Zylinder während der Schubabschaltphase dargestellt ist,
Fig. 5 ein Diagramm, das die einzuspritzende Kraftstoffmenge über der Zeit t darstellt,
Fig. 6 ein Diagramm, das die Luftzahl λ über der Zeit t darstellt und
Fig. 7 ein Diagramm, das den Laufruhewert COV über der Zeit t darstellt. Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine für sowohl mit Benzin als auch mit Alkohol oder mit beliebigem Mischungsverhältnis dieser Kraftstoffe betreibbare Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeuges. Solche Kraftfahrzeuge werden als flexible fueled vehicle (FFV) oder als variable fuel vehicles (VFV) bezeichnet. In dieser Figur sind nur die für das Verständnis der Erfindung nötigen Komponenten dargestellt. Die Erfindung wird anhand einer Brennkraftmaschine mit 4 Zylindern Z1-Z4 erläutert, sie ist aber auch für Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderanzahl anwendbar und zwar unabhängig von der Art des Motorenkonzeptes, z.B. Viertakt-Ottomotor, Zweitaktmotor, Huboder Drehkolbenmotor.
Der Brennkraftmaschine 1 ist ein Ansaugtrakt 2 und ein Abgastrakt 3 zugeordnet, die mittels nicht dargestellter Einlassventile und Auslassventile mit den Brennräumen der Zylinder Z1-Z4 der Brennkraftmaschine 1 in Verbindung stehen. Der Brennkraftmaschine 1 wird über den Ansaugtrakt 2 die zur Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemisches benötigte Frischluft zugeführt. Im Ansaugtrakt 2 ist u. a. ein Lastsensor 4 vorgesehen. Als
Lastsensor 4 für die Brennkraftmaschine 1 kann beispielsweise ein Luftmassenmesser oder ein Saugrohrdrucksensor vorgesehen sein. Das Signal des Lastsensors 4 ist mit dem Bezugszeichen L gekennzeichnet. Der zur Verbrennung nötige Kraftstoff bzw. das Kraftstoffgemisch wird einem Kraftstoffvorratsbehälter 5 entnommen und den einzelnen Zylindern Zl bis Z4 zugeordneten Einspritzventilen 6 zugeführt. Es ist möglich, den Kraftstoff in die einzelnen Saugrohre der Zylinder oder direkt in die Brennräume der entsprechenden Zylinder (Kraft- stoff-Direkteinspritzung) einzuspritzen.
Nach der Verbrennung strömt das Abgas über den Abgastrakt 3, einen Abgaskatalysator 7 und einen nicht dargestellten Schalldämpfer gereinigt in die Umgebung.
Stromaufwärts des Abgaskatalysators 7 ist ein Abgassensor 8 vorgesehen, der bevorzugt als Lambdasensor ausgestaltet ist und der einen Restsauerstoffgehalt im Abgas erfasst und ein ent- sprechendes Signal λ abgibt. Ferner ist der Brennkraftmaschine 1 ein Drehzahlsensor 9 zugeordnet, der ein der Drehzahl N der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine entsprechendes Signal abgibt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Kraft- stoffkreislauf ein Sensor 11 eingebracht, der die KraftstoffZusammensetzung, also den Ethanolanteil im Kraftstoff erfasst .
Zum Steuern und Regeln der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuereinrichtung (ECU, electronic control unit) 10 vorgesehen, der neben den erwähnten Sensoren weitere, für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 nötige Sensoren zugeordnet sind, die in der Figur nicht explizit dargestellt sind und deren Signale in der Figur allgemein mit dem Bezugszeichen ES angedeutet sind, zugeführt werden. Die Sensoren erfassen verschiedene Messgrößen und ermitteln jeweils den Messwert der Messgröße. Die Steuereinrichtung 10 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellan- triebe umgesetzt werden.
Die Stellglieder sind beispielsweise eine Drosselklappe im Ansaugtrakt und die Einspritzventile 6. Weitere Signale für weitere Stellglieder, die zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 nötig, aber nicht explizit dargestellt sind, sind in der Figur allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet.
In der Steuerungseinrichtung 10 sind mehrere, kennfeidbasierte Motorsteuerungsfunktionen softwaremäßig implementiert. Ins- besondere ermittelt die Steuerungseinrichtung 10 in Abhängigkeit des Lastsignals L und der Drehzahl N unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des Flex-fuel Kraftstoffes den passenden Zündzeitpunkt und die Einspritzzeitdauer. Desweiteren ist in der Steuerungseinrichtung 10 eine sogenannte Schubabschaltfunktion 12 implementiert. Unter Schubabschaltung ist das vollständige Unterbrechen des KraftstoffZuflusses zur Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb zu verstehen. Der Schiebebetrieb ist ein Lastzustand, in dem eine negative Arbeit verrichtet wird, d.h. die Brennkraftmaschine gibt keine Arbeit ab, sondern nimmt Arbeit auf. Schiebebetrieb entsteht beim Ottomotor dann, wenn die Drosselklappe plötzlich geschlossen wird, die Drehzahl der Brennkraftmaschine höher als die Leerlaufdrehzahl ist, so dass die Fahrzeugmasse über die Arbeitsaufnahme der Brennkraftmaschine verzögert wird.
Der Steuerungseinrichtung 10 ist ein Datenspeicher 13 zugeordnet, in dem u.a. Kennfelder KF und Schwellenwerte SW abgelegt sind, deren Bedeutung anhand der folgenden Figuren noch erläutert wird.
Wie bereits erwähnt, macht sich die Erfindung die Tatsache zunutze, dass sich mit einer Erhöhung des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes die Magerlauffähigkeit der Brennkraftmaschine verbessert. Dieser Zusammenhang geht aus dem Diagramm der Figur 2 hervor, in dem der Laufruhewert COV (Coefficient Of Variance) über der Luftzahl λ für verschiedene Kraftstoffe aufgetragen ist. Der dimensionslose Laufruhewert COV charakterisiert die Lau- funruhe einer Brennkraftmaschine; das heißt, dass die Laufunruhe mit größer werdendem Laufruhewert COV größer wird. Als Magerlaufgrenze wird üblicherweise ein vorgegebener Schwellenwert (beispielsweise COV = 5) definiert, oberhalb dessen keine akzeptable Laufruhe der Brennkraftmaschine mehr gegeben ist.
Die im Diagramm der Figur 2 dargestellten Kurven ROZ95 und ROZ 100 gelten für reines Benzin einer Research-Oktanzahl von 95 und 100, während die Kurven E5, E 50, E85 und ElOO für Kraftstoffe mit einem Ethanol-Anteil von 5 %, 50 %, 85 % bzw. 100 % gelten.
Wie sich dem Diagramm der Figur 2 entnehmen lässt, verschiebt sich die Magerlaufgrenze (COV =5) mit größer werdendem Ethanol-Anteil des Kraftstoffes in Richtung größerer Luftzahl λ, das heißt in Richtung mager. So liegt die Magerlaufgrenze für Benzin ROZ95 bei einem λ-Wert von ungefähr 1,25, während die Magerlaufgrenze für reines Ethanol (ElOO) bei einem λ-Wert von ungefähr 1,42 liegt. Anhand der Diagramme der Figuren 3 bis 7 wird nun das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine, wie sie beispielsweise anhand der Figur 1 dargestellt ist, näher erläutert.
Zu einem Zeitpunkt tsAE wird die Schubabschaltfunktion 12, wie sie in der Steuerungseinrichtung 10 implementiert ist, aktiviert. Als Kriterium hierfür kann beispielsweise der Drosselklappenöffnungswinkel einer im Ansaugtrakt angeordneten Drosselklappe und die momentane Drehzahl N der Brennkraftmaschine 1 herangezogen und diese beiden Parameter in bekannter Weise in Relation gesetzt werden. Bis zu dem Zeitpunkt tsAA ist die Kraftstoffversorgung für alle Zylinder Zl - Z4 freigegeben (Zustand „EIN" in Figur 4), das logische Signal für Schubab- schalten liegt auf 0-Pegel (Fig.3) . Zum Zeitpunkt tsAA wechselt das logische Signal für Schubabschalten auf I-Pegel und die KraftstoffVersorgung für alle Zylinder Zl - Z4 wird gesperrt. (Zustand „AUS" in Figur 4) . Bei einer herkömmlichen Schubabschaltfunktion bliebe diese Abschaltung der Kraftstoffver- sorgung für alle Zylinder bis zum Zeitpunkt tsAE aufrechterhalten .
Erfindungsgemäß wird zum Zeitpunkt tßiN die Kraftstoffversorgung für den Zylinder Zl freigegeben, während sie für die anderen Zylinder Z2-Z4 weiterhin gesperrt bleibt. Ausgehend von einem Wert für die Einspritzmenge, bei der es noch zu keiner Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches kommt (sehr mageres Gemisch mit einer Luftzahl beispielsweise λ=2), wird die Kraftstoffmenge fortschreitend erhöht. In Figur 5 ist dies anhand eines Faktors K für die einzuspritzende Kraftstoffmenge dargestellt.
Gleichzeitig mit der beschriebenen Änderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird die Laufruhe der Brennkraftmaschine für diesen Zylinder Zl überwacht. Da die Überwachung der Laufruhe im Stand der Technik (vgl. z. B. DE 41 22 139 und DE 197 41 965) bekannt ist, wird hierauf nicht näher eingegangen. Wie in Figur 7 gezeigt ist, wird der Laufruhewert COVl für den ersten Zylinder Zl zunehmend größer (Fig. 7), während die einzuspritzende Kraftstoffmenge laufend erhöht und damit das Luft/Kraftstoff-Gemisch angefettet wird (Luftzahl λ sinkt ausgehend von dem Wert 2,0 ab, Fig.6) .
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der die Magerlaufgrenze M darstellende COV-Wert mit 5 angenommen. Mit dem Bezugszeichen KM ist in der Fig. 5 derjenige Faktor für die
Erhöhung der Kraftstoffmenge bezeichnet, welcher dazu führt, dass der Laufruhewert COVl für den ersten Zylinder Zl die Magerlaufgrenze M (COV = 5, Fig.7) erreicht. Dieser, der Magerlaufgrenze M zugeordnete Faktor, erlaubt nun eine Bestimmung des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes.
Der Ethanol-Anteil wird zweckmäßigerweise aus einem Kennfeld KF der Steuerungseinrichtung 10 ausgelesen, in dem der Ethanol-Anteil über dem Faktor KM aufgetragen ist. Aus praktischen Gründen kann es auch zweckmäßig sein, im Kennfeld den Ethanol-Anteil über λM aufzutragen, wobei λM = 1/KM ist.
Wenn der Laufruhewert COVl für den ersten Zylinder die Magerlaufgrenze M erreicht hat, wird die Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge für den ersten Zylinder Zl beendet. Anschließend wird das beschriebene Verfahren der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge nacheinander bei den übrigen Zylindern Z2-Z4 durchgeführt, wie dies in den Diagrammen der Figur 4-7 angedeutet wird. Die Laufruhewerte dieser Zylinder sind in Figur 7 mit COV2 bis COV4 bezeichnet. Die endgültige Ermittlung des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes erfolgt dann aus einer statistischen Auswertung der Ergebnisse für sämtliche Zylinder und mittels mehrerer Durchläufe des beschriebenen Verfahrens.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann der auf diese Weise ermittelte Ethanol-Anteil des Kraftstoffes zum Plausibilisieren des mittels eines anderen Verfahrens gewonnenen Ethanol-Anteils verwendet werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es nicht von einer Messung des λ-Wertes abhängig ist. Mit dieser Plausibilisierung lässt sich daher feststellen, ob eine Änderung des λ-Wertes auf eine Änderung des Ethanol-Anteils oder einem Fehler des KraftstoffSystems beruht. Mit den plausibilisierten Werten des λ-Verfahrens kann dann das Betriebssteuergerät das heutzutage übliche λ-Adaptionsverfahren und damit die Kraftstoffsystem- diagnose (FSD) durchführen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen des Ethanol-Anteils des Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei die Abhängigkeit der Magerlaufgrenze der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges vom Ethanol-Anteil des Kraftstoffes zum Bestimmen des Ethanol-Anteiles benutzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Betriebsbereich der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine zum Bestimmen der Magerlaufgrenze (M) in einen Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffmenge eingespritzt wird, mit der es zu keiner Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches kommt, die Kraftstoffmenge fortschreitend erhöht wird, bis es zu einer Verbrennung kommt, hierbei die Laufruhe (COV) der Brennkraftmaschine für diesen Zylinder überwacht und die Magerlaufgrenze (M) als erreicht erkannt wird, wenn die Laufruhe (COV) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wobei aus der zum Erreichen der Magerlaufgrenze (M) erforderlichen Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge auf den Ethanol-Anteil des Kraftstoffes geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ethanol-Anteil des Kraftstoffes aus einem Kennfeld gewonnen wird, in dem der Ethanol-Anteil über der zum Erreichen der Magerlaufgrenze (M) erforderlichen Erhöhung des eingespritzten Kraftstoffes aufgetragen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ethanol-Anteil im Kennfeld in Abhängigkeit von Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine aufgetragen ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Ethanol-Anteils des Kraftstoffes zum Plausibilisieren des mittels eines anderen Verfahrens gewonnenen Ethanol-Anteils verwendet wird.
5. Vorrichtung zum Bestimmen des Ethanol-Anteils des Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei die Vorrichtung das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.
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