WO2011131267A1 - Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung - Google Patents

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WO2011131267A1
WO2011131267A1 PCT/EP2011/000809 EP2011000809W WO2011131267A1 WO 2011131267 A1 WO2011131267 A1 WO 2011131267A1 EP 2011000809 W EP2011000809 W EP 2011000809W WO 2011131267 A1 WO2011131267 A1 WO 2011131267A1
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combustion engine
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fuel
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Klaus Wunderlich
Albert Ebner
Helge Wollenhaupt
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Daimler Ag
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle internal combustion engine device according to the preamble of claim 1.
  • DE 10 2006 033 988 A1 already discloses a motor vehicle internal combustion engine device for operating an internal combustion engine with a primary fuel and a secondary fuel, with a primary tank for storing the primary fuel and with a control and / or regulating unit which is provided for generating a mixture to regulate the operation of the internal combustion engine by means of various operating parameters and to carry out an adaptation of the operating parameters to an operation with the secondary fuel during operation with the primary fuel.
  • the invention is in particular the object of preventing unnoticed by a driver emptying an additional tank. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention is based on a motor vehicle internal combustion engine device for operating an internal combustion engine with a primary fuel and a secondary fuel, with a primary tank for storage of the primary fuel and with a control and / or regulating unit which is provided, a mixture formation for the operation of the internal combustion engine by means of various operating parameters to adjust and, during operation with the primary fuel, to adapt the operating parameters to secondary fuel operation.
  • control and / or regulating unit is provided to evaluate at least one fill level parameter of the primary tank and to trigger the adaptation of the operating parameters as a function thereof. This allows an adaptation of Operating parameters for the secondary fuel are delayed until just before its use, whereby a unnoticed by a driver Consumption of the secondary fuel can be prevented.
  • a "control and / or regulating unit” is to be understood as meaning in particular a unit having at least one control unit which advantageously has a processor unit with a memory unit and an operating program stored in the memory unit which are preferably intended to communicate with one another via a bus system, such as, in particular, a CAN bus system.
  • "Provided” is to be understood in particular to be specially programmed, equipped and / or designed.
  • operating parameters should be understood as meaning, in particular, parameters that can be changed by the control and / or regulating unit for changing the operating state of the internal combustion engine, such as the injection quantity or the ignition point , which are detected by sensors and forwarded to the control and / or regulating unit, where they are then evaluated to optimally adjust the operating parameters of the internal combustion engine.
  • An "adaptation” is to be understood as an adaptation of the operating parameters to the operating parameters, whereby the operating parameters may change during operation.
  • Triggering in this context should be understood to mean, in particular, that the adaptation is carried out from the moment of triggering and not before.
  • control and / or regulating unit is provided to detect a readiness of a lambda probe and to trigger the adaptation of the operating parameters as a function thereof. As a result, an unnecessary adaptation in an operating state in which not all operating parameters can be read out can be prevented.
  • the motor vehicle internal combustion engine device has a secondary tank which has a defined maximum volume for maintaining a monovalent operating regulation.
  • a monovalent operation of the internal combustion engine with a small additional tank retarding the consumption of the secondary fuel has a particularly advantageous effect.
  • a "monovalent operation of the internal combustion engine” should be understood in particular that the internal combustion engine is operated only with a primary fuel and carries a secondary fuel only for emergency operation in a respect to the primary tank much smaller additional tank.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a monovalent-operated internal combustion engine 10 with a motor vehicle internal combustion engine device according to the invention.
  • the internal combustion engine 10 is operable with a primary fuel 1 1 and a secondary fuel 12 differentiable from the primary fuel.
  • the primary fuel 1 1, a gaseous fuel supplied to the engine is preferably designed as CNG (compressed natural gas).
  • the secondary fuel 12 is formed as a gasoline.
  • the internal combustion engine 10 can be operated both with the primary fuel 1 1 and with the secondary fuel 12.
  • the motor vehicle internal combustion engine device comprises a primary tank 13.
  • the secondary fuel 12 it has a secondary tank 16.
  • the primary fuel 1 1 is used to operate the internal combustion engine 10.
  • the secondary fuel 12 is designed exclusively as a reserve fuel for emergency operation and is only used if no primary fuel 1 1 more available.
  • the primary tank 13 is formed substantially larger than the secondary tank 16.
  • the secondary tank 16 has a capacity of at most 14.9 liters.
  • the automotive internal combustion engine device further includes a control unit 14.
  • the control unit 14 controls the internal combustion engine 10 by influencing various operating parameters, such as the injection quantities and the injection timing of the internal combustion engine.
  • the motor vehicle internal combustion engine device has a pressure sensor 17 arranged in the primary tank 13.
  • the pressure sensor 17 detects the pressure in the primary tank 13 and transmits a pressure characteristic to the control and regulation unit 14.
  • the control unit 14 determines from the pressure parameter a level of the primary fuel 1 1 in the primary tank 13.
  • the motor vehicle internal combustion engine device has a lambda probe 15.
  • the lambda probe 15 is arranged in an exhaust tract 18 of the internal combustion engine 10.
  • the lambda probe 15 detects a residual oxygen content in a combustion exhaust gas and transmits a lambda value to the control and regulating unit 14.
  • the control and regulation unit 14 also records various operating parameters of the internal combustion engine. machine 10, which have an influence on combustion in the internal combustion engine 10.
  • the control and regulation unit 14 evaluates the lambda value and the various operating parameters.
  • the control unit 14 determines the optimal operating parameters to achieve the cleanest possible combustion.
  • the control unit 14 regulates the operating parameters so that a clean and efficient combustion is produced in the internal combustion engine 10.
  • a lambda value is adjusted to a value of 1, 0.
  • control unit 14 adjusts the operating parameters for optimum combustion of the primary fuel 11.
  • the control unit 14 For operation with the secondary fuel 12, the control unit 14 must provide other operating parameters than for operation with the primary fuel 1 1. If the control and regulation unit 14 detects a low level of the primary fuel 11, the control unit 14 triggers a regular adaptation of the operating parameters on the secondary fuel 12 off. An adaptation is only triggered when the control unit detects a readiness of the lambda probe.
  • the control and regulation unit 14 has a memory unit. On the storage unit, a pressure characteristic for the level of the primary fuel 1 1 is deposited in the primary tank 13. The control unit 14 compares the pressure characteristic detected by the pressure sensor 17 in the primary tank 13 with the pressure characteristic stored in the memory unit. The stored on the memory unit pressure characteristic corresponds to a level of one quarter of the fully filled primary tank 13. If the detected pressure parameter falls below the stored on the memory unit pressure parameter, an adaptation for the secondary fuel 12 is triggered for the first time.
  • the control and regulating unit 14 temporarily switches over to operation of the internal combustion engine 10 with the secondary fuel 12 during operation of the internal combustion engine 10 with the primary fuel 1 1. For a few seconds, the secondary fuel 12 is injected into the engine 10. For operation with the secondary fuel 12, the control and regulation unit 14 determines the optimum operating parameters for the recorded operating parameters. The determined operating parameters for operation with the secondary fuel 12 are stored in the memory unit. If the operating parameters for operation with the secondary fuel 12 are determined, the control and regulating unit 14 again switches the internal combustion engine 10 to operation with the primary fuel 11. The adaptation is repeated at regular intervals and the newly determined optimal operating parameters for operation with the secondary fuel 12 are stored on the memory unit of the control and regulation unit 14.
  • the previously stored operating parameters are overstored by the current operating parameters. In principle, however, a certain number of operating parameters can also be stored. If no primary fuel 1 1 is present in the primary tank 13, the control and regulation unit 14 automatically switches over to an emergency operation with the secondary fuel 12. In this case, the control unit 14 uses the operating parameters determined during the last adaptation and adjusts the internal combustion engine 10 accordingly.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Primärtreibstoff (11) und einem Sekundärtreibstoff (12), mit einem Primärtank (13) zur Lagerung des Primärtreibstoffs (11) und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (14), die dazu vorgesehen ist, eine Gemischbildung für den Betrieb der Brennkraftmaschine (10) mittels verschiedener Betriebsparameter zu regeln und während eines Betriebs mit dem Primärtreibstoff (11) eine Adaption der Betriebsparameter auf einen Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff (12) durchzuführen. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (14) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Füllstandsparameter des Primärtanks (13) auszuwerten und in dessen Abhängigkeit die Adaption der Betriebsparameter auszulösen.

Description

Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2006 033 988 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvor- richtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Primärtreibstoff und einem Sekundärtreibstoff, mit einem Primärtank zur Lagerung des Primärtreibstoffs und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Gemischbildung für den Betrieb der Brennkraftmaschine mittels verschiedener Betriebsparameter zu regeln und während eines Betriebs mit dem Primärtreibstoff eine Adaption der Betriebsparameter auf einen Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff durchzuführen, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein von einem Fahrer unbemerktes Entleeren eines Zusatztanks zu verhindern. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Primärtreibstoff und einem Sekundärtreibstoff, mit einem Primärtank zur Lagerung des Primärtreibstoffs und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Gemischbildung für den Betrieb der Brennkraftmaschine mittels verschiedener Betriebsparameter zu regeln und während eines Betriebs mit dem Primärtreibstoff eine Adaption der Betriebsparameter auf einen Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff durchzuführen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, zumindest einen Füllstandsparameter des Primärtanks auszuwerten und in dessen Abhängigkeit die Adaption der Betriebsparameter auszulösen. Dadurch kann eine Adaption der Betriebsparameter für den Sekundärtreibstoff bis kurz vor dessen Einsatz hinausgezögert werden, wodurch ein von einem Fahrer unbemerktes Verbrauchen des Sekundärtreibstoffes verhindert werden kann. Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden, das vorteilhafterweise eine Prozessoreinheit mit einer Speichereinheit und einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm aufweist. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter„Betriebsparametern" sollen dabei insbesondere Parameter, die von der Steuer- und/oder Regeleinheit zur Änderung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine veränderbar sind, wie beispielsweise die Einspritzmenge oder der Zündzeitpunkt, verstanden werden. Im Gegensatz dazu sollen unter„Betriebskenngrößen" insbesondere Werte verstanden werden, die mittels Sensoren erfasst und an die Steuer- und/oder Regeleinheit weitergeleitet werden, wo sie dann ausgewertet werden um die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine optimal einzustellen. Unter einer„Adaption" soll eine Anpassung der Betriebsparameter an die Betriebskenngrößen verstanden werden, wobei sich die Betriebskenngrößen während dem Betrieb ändern können. Unter„auslösen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Adaption ab dem Zeitpunkt des Auslösens durchgeführt wird und nicht davor.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, eine Bereitschaft einer Lambdasonde zu erkennen und in deren Abhängigkeit die Adaption der Betriebsparameter auszulösen. Dadurch kann eine unnötige Adaption in einem Betriebszustand, in dem nicht alle Betriebskenngrößen ausgelesen werden können, verhindert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kraftfahrzeugbrennkraftmaschi- nenvorrichtung einen Sekundärtank auf, der ein definiertes aximalvolumen zur Einhaltung einer monovalenten Betriebsvorschrift aufweist. Bei einem monovalenten Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem nur kleinen Zusatztank wirkt sich ein Herauszögern des Verbrauchs des Sekundärtreibstoffs besonders vorteilhaft aus. Unter einem„monovalenten Betrieb der Brennkraftmaschine" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Brennkraftmaschine nur mit einem Primärtreibstoff betrieben wird und einen Sekundärtreibstoff nur für einen Notbetrieb in einem gegenüber dem Primärtank wesentlich kleineren Zusatztank mitführt. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer monovalent betriebenen Brennkraftmaschine 10 mit einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung. Die Brennkraftmaschine 10 ist mit einem Primärtreibstoff 1 1 und einem von dem Primärtreibstoff unterscheidbaren Sekundärtreibstoff 12 betreibbar. Der Primärtreibstoff 1 1 ist ein dem Motor zugeführter gasförmiger Treibstoff vorzugsweise als CNG (Compressed natural Gas) ausgebildet. Der Sekundärtreibstoff 12 ist als ein Benzin ausgebildet. Die Brennkraftmaschine 10 kann sowohl mit dem Primärtreibstoff 1 1 , als auch mit dem Sekundärtreibstoff 12 betrieben werden. Zur Lagerung des Primärtreibstoffs 11 umfasst die Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung einen Primärtank 13. Zur Lagerung des Sekundärtreibstoffs 12 weist sie einen Sekundärtank 16 auf. In einem Normalbetrieb wird der Primärtreibstoff 1 1 zum Betreiben der Brennkraftmaschine 10 verwendet. Der Sekundärtreibstoff 12 ist ausschließlich als Reservetreibstoff für einen Notbetrieb ausgelegt und wird nur verwendet, wenn kein Primärtreibstoff 1 1 mehr zur Verfügung steht. Der Primärtank 13 ist wesentlich größer ausgebildet als der Sekundärtank 16. Der Sekundärtank 16 weist ein Fassungsvermögen von höchstens 14,9 Litern auf.
Die Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung weist weiter eine Steuer- und Regeleinheit 14 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 14 regelt die Brennkraftmaschine 10, indem sie Einfluss auf verschiedene Betriebsparameter, wie unter anderem auf die Einspritzmengen und auf den Einspritzzeitpunkt der Brennkraftmaschine, nimmt. Die Kraftfahr- zeugbrennkraftmaschinenvorrichtung weist einen in dem Primärtank 13 angeordneten Drucksensor 17 auf. Der Drucksensor 17 erfasst den Druck in dem Primärtank 13 und übermittelt eine Druckkenngröße an die Steuer- und Regeleinheit 14. Die Steuer- und Regeleinheit 14 ermittelt aus der Druckkenngröße einen Füllstand des Primärtreibstoffs 1 1 in dem Primärtank 13.
Weiter weist die Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung eine Lambdasonde 15 auf. Die Lambdasonde 15 ist in einem Abgastrakt 18 der Brennkraftmaschine 10 angeordnet. Die Lambdasonde 15 erfasst einen Restsauerstoffgehalt in einem Verbrennungsabgas und übermittelt einen Lambdawert an die Steuer- und Regeleinheit 14. Weiter erfasst die Steuer- und Regeleinheit 14 verschiedene Betriebskenngrößen der Brennkraft- maschine 10, die einen Einfluss auf eine Verbrennung in der Brennkraftmaschine 10 haben. Für eine Regelung der Brennkraftmaschine 10 wertet die Steuer- und Regeleinheit 14 den Lambdawert und die verschiedenen Betriebskenngrößen aus. Die Steuer- und Regeleinheit 14 ermittelt die optimalen Betriebsparameter, um eine möglichst saubere Verbrennung zu erreichen. Die Steuer- und Regeleinheit 14 regelt die Betriebsparameter so ein, dass eine saubere und effiziente Verbrennung in der Brennkraftmaschine 10 entsteht. Ein Lambdawert wird dabei auf einen Wert von 1 ,0 eingeregelt.
In dem Normalbetrieb regelt die Steuer- und Regeleinheit 14 die Betriebsparameter auf eine optimale Verbrennung des Primärtreibstoffs 11 ein. Für einen Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff 12 muss die Steuer- und Regeleinheit 14 andere Betriebsparameter bereitstellen als für einen Betrieb mit dem Primärtreibstoff 1 1. Erkennt die Steuer- und Regeleinheit 14 einen niedrigen Füllstand des Primärtreibstoffs 11 , so löst die Steuer- und Regeleinheit 14 eine regelmäßige Adaption der Betriebsparameter auf den Sekundärtreibstoff 12 aus. Eine Adaption wird nur dann ausgelöst, wenn die Steuer- und Regeleinheit eine Bereitschaft der Lambdasonde erkennt.
Die Steuer- und Regeleinheit 14 weist eine Speichereinheit auf. Auf der Speichereinheit ist eine Druckkenngröße für den Füllstand des Primärtreibstoffs 1 1 im Primärtank 13 hinterlegt. Die Steuer- und Regeleinheit 14 vergleicht die von dem Drucksensor 17 im Primärtank 13 erfasste Druckkenngröße mit der in der Speichereinheit hinterlegten Druckkenngröße. Die auf der Speichereinheit hinterlegte Druckkenngröße entspricht einem Füllstand von einem Viertel des vollgefüllten Primärtanks 13. Unterschreitet die erfasste Druckkenngröße die auf der Speichereinheit hinterlegte Druckkenngröße, so wird eine Adaption für den Sekundärtreibstoff 12 erstmalig ausgelöst.
Bei der Adaption der Betriebsparameter auf den Sekundärtreibstoff 12 stellt die Steuer- und Regeleinheit 14 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 mit dem Primärtreibstoff 1 1 kurzzeitig auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 mit dem Sekundärtreibstoff 12 um. Für einige Sekunden wird der Sekundärtreibstoff 12 in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt. Die Steuer- und Regeleinheit 14 ermittelt für den Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff 12 die optimalen Betriebsparameter zu den erfassten Betriebskenngrößen. In der Speichereinheit werden die ermittelten Betriebsparameter für den Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff 12 gespeichert. Sind die Betriebsparameter für den Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff 12 ermittelt, stellt die Steuer- und Regeleinheit 14 die Brennkraftmaschine 10 wieder auf einen Betrieb mit dem Primärtreibstoff 1 1 um. Die Adaption wird in regelmäßigen Abständen wiederholt und die neu ermittelten optimalen Betriebsparameter für den Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff 12 werden auf der Speichereinheit der Steuer- und Regeleinheit 14 gespeichert. Dabei werden die zuvor gespeicherten Betriebsparameter von den aktuellen Betriebsparametern überspeichert. Grundsätzlich kann aber auch eine bestimmte Anzahl an Betriebsparametern gespeichert werden. Ist in dem Primärtank 13 kein Primärtreibstoff 1 1 mehr vorhanden, stellt die Steuer- und Regeleinheit 14 automatisch auf einen Notbetrieb mit dem Sekundärtreibstoff 12 um. Dabei greift die Steuer- und Regeleinheit 14 auf die während der letzten Adaption ermittelten Betriebsparameter zurück und stellt die Brennkraftmaschine 10 dementsprechend ein.

Claims

Patentansprüche
Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Primärtreibstoff (11) und einem Sekundärtreibstoff (12), mit einem Primärtank (13) zur Lagerung des Primärtreibstoffs (11 ) und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (14), die dazu vorgesehen ist, eine Gemischbildung für den Betrieb der Brennkraftmaschine (10) mittels verschiedener Betriebsparameter zu regeln und während eines Betriebs mit dem Primärtreibstoff (1 1 ) eine Adaption der Betriebsparameter auf einen Betrieb mit dem Sekundärtreibstoff (12) durchzuführen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (14) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Füllstandsparameter des Primärtanks (13) auszuwerten und in dessen Abhängigkeit die Adaption der Betriebsparameter auszulösen.
Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (14) dazu vorgesehen ist, eine Bereitschaft einer Lambdasonde (15) zu erkennen und in deren Abhängigkeit die Adaption der Betriebsparameter auszulösen.
3. Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
einen Sekundärtank (16), der ein definiertes Maximalvolumen zur Einhaltung einer monovalenten Betriebsvorschrift aufweist.
PCT/EP2011/000809 2010-04-23 2011-02-19 Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinenvorrichtung WO2011131267A1 (de)

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