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EP3575581B1 - Verfahren zur ansteuerung eines regelventils - Google Patents

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Publication number
EP3575581B1
EP3575581B1 EP19176067.7A EP19176067A EP3575581B1 EP 3575581 B1 EP3575581 B1 EP 3575581B1 EP 19176067 A EP19176067 A EP 19176067A EP 3575581 B1 EP3575581 B1 EP 3575581B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control valve
fuel
fluid
density
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19176067.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3575581A1 (de
Inventor
Michael Brand
Silke Weddig
Björn Fröhlich
Jens Wodausch
Christian Arenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP3575581A1 publication Critical patent/EP3575581A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3575581B1 publication Critical patent/EP3575581B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • F02D41/004—Control of the valve or purge actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
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    • F02D41/0042—Controlling the combustible mixture as a function of the canister purging, e.g. control of injected fuel to compensate for deviation of air fuel ratio when purging
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    • F02D41/0045—Estimating, calculating or determining the purging rate, amount, flow or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/089—Layout of the fuel vapour installation
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F02D2200/0602—Fuel pressure
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606—Fuel temperature

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a control valve, in particular a control valve of a tank ventilation system, preferably the tank ventilation system of a motor vehicle.
  • Control valves in tank ventilation systems regulate a volume flow from a filter (an adsorbent) of a tank to an intake pipe (or a connection between the filter and at least one combustion chamber) of an internal combustion engine.
  • the filter is usually an activated charcoal filter that binds the components of the fluid stored in the tank (e.g. a fuel) that are outgassed from the tank.
  • the activated carbon filter can be fluidically connected to the intake manifold of the internal combustion engine via the control valve, so that the fluid bound or temporarily stored in the filter can be supplied to the combustion chamber in a controlled manner.
  • the determination of the amount supplied via the tank ventilation system is currently z. B. allows via lambda sensors. To do this, the control valve of the tank ventilation system is slowly opened and the deviation from a target value for lambda (fuel-air ratio; determined by exhaust gas sensors) is monitored. It is assumed that this deviation results exclusively from the supply of fuel from the tank ventilation system. For this, however, a signal is evaluated downstream of the combustion chamber, ie a deviation from the setpoint value for lambda must first occur before regulation can take place. This results in an increase in raw emissions. Furthermore, all mixture deviations are traced back to the fuel supplied from the tank ventilation system.
  • lambda fuel-air ratio
  • the calculated fuel proportion does not correspond to the actual fuel proportion.
  • the tank ventilation has to be controlled very carefully or strictly limited so as not to have too great an impact on the smoothness and raw emissions of the internal combustion engine.
  • the DE 10 2015 117 050 A1 is directed to a method of operating a tank ventilation system.
  • the fuel is specifically sucked out of a filter by means of a pump and fed to the internal combustion engine.
  • the US 2007/0251509 A1 is directed to a control unit for determining a ratio of a fuel-air mixture.
  • the EP 0533 405 A1 is directed to a system for regulating a volume flow from a fuel to an internal combustion engine.
  • the control valve regulates a volume flow along a connection between the filter and the internal combustion engine. If necessary, the connecting section is connected to the suction pipe via an introduction point.
  • Steps a) to c) are carried out in the order described.
  • steps a) and b) are carried out at least temporarily in parallel with one another.
  • Step c) takes place taking into account the pressure curve, that is, after step b).
  • step b At least one minimum and one maximum of the pressure profile are recorded in step b).
  • a minimum of the pressure profile is recorded which is present in the pressure profile immediately before the control valve closes.
  • a maximum of the pressure profile is recorded which is present in the pressure profile immediately after the control valve is closed.
  • Closing the control valve includes in particular that in the closed state of the control valve no volume flow can flow through the control valve.
  • the pressure curve is measured in particular by means of continuous or intermittent sensor-based recording of a pressure state. Concrete sensor readings can be cumulated. Individual values of the pressure measurement can be averaged and / or saved.
  • the pressure curve can be characterized or analyzed using the following pressure parameters: maximum values, minimum values, deviations from measured or specifiable measured or threshold values, rate of change.
  • the determination of the density of the fluid can take place arithmetically on the basis of measured pressure states or pressure parameters derived therefrom, possibly with the inclusion of one of the aforementioned pressure parameters.
  • the determination of the density of the fluid can in particular be determined by evaluating (at least) the minimum and maximum of the pressure curve.
  • the volume flow of the fluid flowing through the at least partially open control valve can be determined (for example detected by measurement using a hot film sensor or the like).
  • the volume flow can be determined immediately before initiating the closing process according to step a).
  • the volume flow can be determined in the process of opening the control valve following the closing process in accordance with step a). The volume flow is recorded in particular by measurement.
  • At least a first portion of a first component of the fluid and a second portion of a second component of the fluid can be determined.
  • the first component is air and the second component is a fuel.
  • the fuel is at least partially, in particular completely, in gaseous form. If necessary, the fuel can be in the form of a liquid.
  • a temperature of the fluid can be determined. Knowing the temperature, the density of the fluid (with a higher accuracy) certainly.
  • the temperature is measured together with the pressure, e.g. B. by a combined sensor (pressure / temperature sensor).
  • the control valve is clocked or opens and closes with at least one frequency.
  • a pulsed volume flow of the fluid can thus be provided via the control valve.
  • the method in particular at least steps a) to c), possibly additionally at least one of steps i) and ii) (or both) is carried out at least for two, three, four or more successive closing processes, in particular for each closing process.
  • the density determined in accordance with step c) can be verified by repeating the method. If necessary, the determined values for the density can be averaged.
  • the frequency is in particular between 5 and 50 Hertz, preferably between 5 and 20 Hertz.
  • the control valve is controlled in particular via a (PWM) signal (pulse width modulation), with the control valve opening, in particular successively, from a certain pulse duty factor.
  • PWM pulse width modulation
  • a volume flow flowing through the control valve can be controlled via the pulse duty factor.
  • a regulation of the addition of fuel to the internal combustion engine is carried out as a function of the specific density of the fluid.
  • the proportion of fuel in the fluid can be determined by determining the density, so that a more precise addition of a predeterminable amount of fuel is possible via the controlled opening of the regulating valve.
  • the pressure sensor is arranged between the filter and the control valve.
  • the control valve is designed in particular in such a way that a pulsed volume flow is guided via the control valve to the suction line.
  • the control valve is controlled via a PWM signal.
  • the fluid flows. If the control valve then closes, the volume flow of the fluid is suddenly interrupted. This leads to a measurable increase in pressure upstream of the control valve.
  • the course of the pressure increase or the pressure change depends in particular on the flow rate of the volume flow during the open phase and on the density of the fluid.
  • the density of the fluid can be determined with the pressure sensor or with additional determination of the temperature.
  • the proportions of air and fuel can be determined from the fundamentally known individual density values (density of the fuel used and the density of the air, possibly determined as a function of temperature) and the (total) density of the fluid.
  • the proportion of fuel or the proportion of fuel originating from the filter can be determined, this proportion being determined upstream of the combustion chamber. In this way, the addition of fuel to the internal combustion engine can be regulated before the fuel is burned.
  • the density can be determined at the stated frequency, so that sudden and / or surge-like changes in the composition of the fluid can also be determined and the fuel addition can be regulated taking these changes into account.
  • the accuracy of the determination of the fuel fraction in the fluid is independent of the quality of the mixture pilot control.
  • Rapid activation of the tank ventilation (or rapid opening of the control valve) is also possible, so that the amount of purging air can be increased.
  • the increase in the amount of scavenging air means that the fuel stored in the filter can be better removed from the filter.
  • a motor vehicle at least having an internal combustion engine with at least one combustion chamber, a tank for a fuel that can be converted in the internal combustion engine with a filter, an intake pipe through which at least air and the fuel can be supplied to the combustion chamber, a control valve that has a regulates at least the volume flow comprising fuel from the filter to the intake manifold (along the line, in particular the first line and the second line) or controls according to the underlying control circuit, as well as a pressure sensor for measuring a pressure profile upstream of the control valve.
  • the control valve can be activated by a control unit for opening and closing.
  • the control unit is set up or suitably designed to carry out the method already described. The control unit can therefore carry out the described method or carry it out while the motor vehicle is in operation.
  • the method can also be used in internal combustion engines that are not used in motor vehicles.
  • the method can also be used when proportions of the fluid are to be determined in general in gas-carrying lines.
  • the fluid does not have to be fed to an internal combustion engine.
  • the method can also be carried out by a computer or with a processor of a control unit.
  • a system for data processing which comprises a processor which is adapted / configured in such a way that it executes the method or part of the steps of the proposed method.
  • a computer-readable storage medium can be provided which comprises instructions which, when executed by a computer / processor, cause the latter to execute the method or at least some of the steps of the proposed method.
  • first primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and / or sequence of these objects, sizes or prescribe processes to each other. Should a dependency and / or sequence be required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 11.
  • the motor vehicle 11 comprises an internal combustion engine 7 with a plurality of combustion chambers 12, a tank 5 for a fuel 10 convertible in the internal combustion engine 7 with a filter 4, an intake pipe 6 through which at least air and the fuel 10 are directed Combustion chamber 12 can be fed, as well as a regulating valve 1 which regulates a volume flow 2 of the fluid 3 comprising at least the fuel 10 from the filter 4 via the lines 16, 17 to the intake manifold 4.
  • the regulating valve 1 can be activated by a control unit 14 for opening and closing.
  • the control unit 14 is set up or suitably designed to carry out the method.
  • the motor vehicle 11 further comprises a pressure sensor 13 directly upstream of the control valve 1, via which the pressure 18 or the pressure profile 9 upstream of the control valve 1 can be measured.
  • the fuel 10 is stored in a tank 5, fuel vapors being able to reach the filter 4 via the first line 16.
  • the fuel 10 temporarily stored in the filter 4 is transferred to the intake manifold 6 via the control valve 1 and via the second line 17.
  • Fig. 2 shows a variant embodiment of the method in a diagram.
  • Time 15 is plotted on the horizontal axis.
  • step a) a closing process 8 of the control valve 1 is carried out.
  • step b) the pressure profile 9 is measured upstream of the control valve 1.
  • step c) a density of the fluid 3 is determined.
  • the control valve 1 is clocked with a frequency and opens and closes in the frequency (here the frequency is 10 Hertz).
  • the method is carried out here with four successive closing operations 8.
  • the density of the fluid 3 can be determined with the pressure sensor 13 or with the additional determination of the temperature.
  • the proportions of air and fuel 10 can be determined from the fundamentally known individual density values (density of the fuel 10 used and the density of the air, possibly determined as a function of temperature) and the determined (total) density of the fluid 3.
  • the proportion of the fuel 10 or the proportion of the fuel 10 originating from the filter 4 can be determined, this proportion already being determined upstream of the combustion chamber 12. In this way, the addition of fuel to the internal combustion engine 7 can be regulated even before the fuel 10 is burned.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Regelventils, insbesondere eines Regelventils eines Tankentlüftungssystems, bevorzugt das Tankentlüftungssystem eines Kraftfahrzeuges.
  • Regelventile in Tankentlüftungssystemen regeln einen Volumenstrom von einem Filter (einem Adsorptionsmittel) eines Tanks hin zu einem Saugrohr (bzw. einer Verbindungsstrecke zwischen Filter und mindestens einer Brennkammer) einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Der Filter ist regelmäßig ein Aktivkohlefilter, der die aus dem Tank ausgegasten Bestandteile des in dem Tank gelagerten Fluids (z. B. ein Kraftstoff) bindet. Der Aktivkohlefilter ist mit dem Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine fluidtechnisch über das Regelventil verbindbar, so dass das in dem Filter gebundene bzw. zwischengespeicherte Fluid der Brennkammer geregelt zuführbar ist.
  • Für die Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ist es erforderlich, die Menge des durch das Tankentlüftungssystem zugeführten Kraftstoffes zu kennen.
  • Die Bestimmung der über das Tankentlüftungssystem zugeführten Menge wird bisher z. B. über Lambdasonden ermöglicht. Dazu wird das Regelventil des Tankentlüftungssystems langsam geöffnet und die Abweichung von einem Sollwert für Lambda (Kraftstoff-Luft Verhältnis; wird bestimmt über Abgassensorik) überwacht. Es wird dabei angenommen, dass diese Abweichung ausschließlich aus der Zuführung von Kraftstoff aus dem Tankentlüftungssystem resultiert. Dafür wird jedoch ein Signal stromabwärts des Brennraums ausgewertet, d. h. es muss zunächst eine Abweichung von dem Sollwert für Lambda auftreten, bevor eine Regelung erfolgen kann. Dies hat eine Steigerung der Rohemissionen zur Folge. Weiter werden sämtliche Gemischabweichungen auf den aus dem Tankentlüftungssystem zugeführten Kraftstoff zurückgeführt. Bei einer ungenauen Gemischvorsteuerung (und einer Abweichung von einem Sollwert für das Gemisch) entspricht der berechnete Kraftstoffanteil nicht dem wirklichen Kraftstoffanteil. Daraus resultierend muss die Tankentlüftung sehr vorsichtig gesteuert bzw. stark begrenzt werden, um keine zu großen Auswirkungen auf die Laufruhe und die Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine zu erzeugen.
  • Aus der WO 2012/049219 A1 ist bekannt, eine Pumpe zur Förderung von Spülluft einzusetzen, so dass der Kraftstoff aus dem Filter gezielt abgesaugt und der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden kann.
  • Die DE 10 2015 117 050 A1 ist auf ein Verfahren zum Betreiben eines Tankentlüftungssystems gerichtet. Dabei wird über eine Pumpe der Kraftstoff aus einem Filter gezielt abgesaugt und der Verbrennungskraftmaschine zugeführt.
  • Die US 2007/0251509 A1 ist auf eine Kontrolleinheit zur Bestimmung eines Verhältnisses von einem Kraftstoff-Luft Gemisch gerichtet.
  • Die EP 0533 405 A1 ist auf ein System zur Regelung eines Volumenstroms von einem Kraftstoff hin zu einer Verbrennungskraftmaschine gerichtet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Ansteuerung eines Regelventils vorgeschlagen werden, durch das eine genauere Regelung des der Brennkammer zugeführten Anteils an Kraftstoff ermöglicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
  • Es wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines Regelventils vorgeschlagen, wobei das Regelventil einen Volumenstrom eines Fluids entlang einer Leitung (erste Leitung, zweite Leitung; also durch die Leitung), insbesondere von einem Filter eines Tanks zu einem Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, regelt. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf:
    1. a) Durchführen eines Schließvorganges des Regelventils; und
    2. b) Messen eines Druckverlaufs stromaufwärts des Regelventils;
    3. c) Bestimmen einer Dichte (Masse pro Volumen, also [Kilogramm/Kubikmeter]) des Fluids.
  • Das Regelventil regelt einen Volumenstrom entlang einer Verbindungsstrecke zwischen Filter und Verbrennungskraftmaschine. Ggf. ist die Verbindungsstrecke mit dem Saugrohr über eine Einleitstelle verbunden.
  • Es werden die Schritte a) bis c) in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt. Insbesondere werden die Schritte a) und b) zumindest zeitweise parallel zueinander durchgeführt. Der Schritt c) erfolgt unter Berücksichtigung des Druckverlaufs, also zeitlich nach Schritt b).
  • Insbesondere werden in Schritt b) zumindest ein Minimum und ein Maximum des Druckverlaufs erfasst. Insbesondere wird ein Minimum des Druckverlaufs erfasst, das im Druckverlauf unmittelbar vor dem Schließen des Regelventils vorliegt. Insbesondere wird ein Maximum des Druckverlaufs erfasst, das im Druckverlauf unmittelbar nach dem Schließen des Regelventils vorliegt.
  • Ein Schließen des Regelventils umfasst insbesondere, dass im geschlossenen Zustand des Regelventils gerade kein Volumenstrom über das Regelventil strömen kann.
  • Das Messen des Druckverlaufs erfolgt insbesondere durch ein kontinuierliches oder intermittierendes sensorisches Erfassen eines Druckzustandes. Konkrete Sensormesswerte können kumuliert werden. Einzelwerte der Druckmessung können gemittelt und/oder gespeichert werden. Der Druckverlauf kann anhand folgender Druckparameter charakterisiert oder analysiert werden: Maximumwerte, Minimumwerte, Abweichungen von gemessenen oder vorgebbaren Mess- oder Schwellwerten, Änderungsgeschwindigkeit.
  • Die Bestimmung der Dichte des Fluids kann rechnerisch auf Basis gemessener Druckzustände oder davon abgeleiteten Druckparameter erfolgen, gegebenenfalls unter Einbezug eines der vorstehend genannten Druckparameter. Die Bestimmung der Dichte des Fluids kann insbesondere durch Auswertung (zumindest) von Minimum und Maximum des Druckverlaufs bestimmt werden.
  • Insbesondere kann in einem weiteren Schritt i) der über das zumindest teilweise geöffnete Regelventil strömende Volumenstrom des Fluids ermittelt werden (z. B. über einen Heißfilmsensor oder ähnliches messtechnisch erfasst). Insbesondere kann der Volumenstrom unmittelbar vor Einleiten des Schließvorganges gemäß Schritt a) ermittelt werden. Insbesondere kann der Volumenstrom bei dem auf den Schließvorgang gemäß Schritt a) folgenden Vorgang des Öffnens des Regelventils ermittelt werden. Der Volumenstrom wird insbesondere messtechnisch erfasst.
  • In Kenntnis von Dichte und Volumenstrom kann zumindest ein erster Anteil eines ersten Bestandteils des Fluids und ein zweiter Anteil eines zweiten Bestandteils des Fluids ermittelt werden.
  • Insbesondere ist der erste Bestandteil Luft und der zweite Bestandteil ein Kraftstoff. Der Kraftstoff liegt zumindest teilweise, insbesondere vollständig gasförmig vor. Ggf. kann der Kraftstoff als Flüssigkeit vorliegen.
  • In einem weiteren Schritt ii) kann eine Temperatur des Fluids ermittelt werden. In Kenntnis der Temperatur wird die Dichte des Fluids (mit einer höheren Genauigkeit) bestimmt. Insbesondere wird die Temperatur gemeinsam mit dem Druck gemessen, z. B. durch einen kombinierten Sensor (Druck-/ Temperatursensor). Das Regelventil wird insbesondere mit zumindest einer Frequenz getaktet bzw. öffnet und schließt in der Frequenz. Insbesondere kann so über das Regelventil ein gepulster Volumenstrom des Fluids bereitgestellt werden.
  • Das Verfahren, insbesondere zumindest die Schritte a) bis c), ggf. zusätzlich zumindest einer der Schritte i) und ii) (oder jeweils beide) wird zumindest bei zwei, drei, vier oder mehr aufeinanderfolgenden Schließvorgängen durchgeführt, insbesondere bei jedem Schließvorgang.
  • Insbesondere kann die gemäß Schritt c) ermittelte Dichte über eine wiederholte Durchführung des Verfahrens verifiziert werden. Ggf. ist eine Mittelung der ermittelten Werte für die Dichte möglich.
  • Die Frequenz beträgt insbesondere zwischen 5 und 50 Hertz, bevorzugt zwischen 5 und 20 Hertz.
  • Das Regelventil wird insbesondere über ein (PWM-)Signal (Pulsweitenmodulation) angesteuert, wobei ab einem bestimmten Tastverhältnis ein insbesondere sukzessives Öffnen des Regelventils erfolgt. Über das Tastverhältnis kann insbesondere ein über das Regelventil strömender Volumenstrom gesteuert werden.
  • Es wird in Abhängigkeit von der bestimmten Dichte des Fluids eine Regelung einer Kraftstoffzugabe der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Über die Bestimmung der Dichte kann der Kraftstoffanteil im Fluid ermittelt werden, so dass über die gesteuerte Öffnung des Regelventils eine genauere Zugabe einer vorgebbaren Kraftstoffmenge möglich ist.
  • Insbesondere ist der Drucksensor zwischen dem Filter und dem Regelventil angeordnet.
  • Das Regelventil ist insbesondere so ausgeführt, dass ein gepulster Volumenstrom über das Regelventil hin zur Saugleitung geführt wird. Insbesondere wird das Regelventil über ein PWM-Signal angesteuert.
  • Während der Offen-Phase des Regelventils bildet sich eine Strömung des Fluids aus. Schließt das Regelventil dann, wird der Volumenstrom des Fluids schlagartig unterbrochen. Dies führt zu einem messbaren Druckanstieg stromaufwärts des Regelventils. Der Verlauf des Druckanstiegs bzw. der Druckänderung hängt insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit des Volumenstroms während der Offen-Phase und von der Dichte des Fluids ab.
  • Mit dem Drucksensor bzw. unter zusätzlicher Bestimmung der Temperatur kann die Dichte des Fluids bestimmt werden. Aus den grundsätzlich bekannten Einzeldichtewerten (Dichte des verwendeten Kraftstoffs, und Dichte der Luft, ggf. temperaturabhängig bestimmt) und der (Gesamt-)Dichte des Fluids können die Anteile von Luft und Kraftstoff bestimmt werden.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren kann der Anteil des Kraftstoffes, bzw. der aus dem Filter stammende Anteil des Kraftstoffes bestimmt werden, wobei dieser Anteil bereits stromaufwärts der Brennkammer ermittelt wird. Damit kann die Kraftstoffzugabe der Verbrennungskraftmaschine bereits vor der Verbrennung des Kraftstoffes geregelt werden.
  • Insbesondere kann die Bestimmung der Dichte in der genannten Frequenz erfolgen, so dass auch schlagartige und/oder schwallartige Änderungen der Zusammensetzung des Fluids bestimmbar sind und eine diese Änderungen berücksichtigende Regelung der Kraftstoffzugabe erfolgen kann.
  • Weiter ist eine Genauigkeit der Bestimmung des Kraftstoffanteils im Fluid unabhängig von einer Qualität der Gemischvorsteuerung.
  • Es ist somit möglich, die Kraftstoffzugabe vor der Verbrennung des Kraftstoffes zu regeln, so dass Rohemissionen gesenkt werden können.
  • Weiter ist ein schnelles Ansteuern der Tankentlüftung (bzw. ein schnelles Öffnen des Regelventils) möglich, so dass eine Erhöhung der Spülluftmenge erreicht werden kann. Die Erhöhung der Spülluftmenge führt dazu, dass der in dem Filter gespeicherte Kraftstoff besser aus dem Filter abgeführt werden kann.
  • Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Brennkammer, einen Tank für einen in der Verbrennungskraftmaschine umsetzbaren Kraftstoff mit einem Filter, ein Saugrohr, über das zumindest Luft und der Kraftstoff hin zur Brennkammer zuführbar sind, ein Regelventil, dass einen zumindest den Kraftstoff umfassenden Volumenstrom von dem Filter zu dem Saugrohr (entlang der Leitung, insbesondere der ersten Leitung und der zweiten Leitung) regelt bzw. gemäß dem zugrunde liegenden Regelkreis steuert sowie einen Drucksensor zur Messung eines Druckverlaufs stromaufwärts des Regelventils. Das Regelventil ist zum Öffnen und Schließen von einer Steuereinheit ansteuerbar. Die Steuereinheit ist zur Durchführung des bereits beschriebenen Verfahrens eingerichtet bzw. geeignet ausgeführt. Die Steuereinheit kann das beschriebene Verfahren also ausführen bzw. führt es im Betrieb des Kraftfahrzeuges aus.
  • Insbesondere kann das Verfahren auch bei Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, die nicht in Kraftfahrzeugen eingesetzt sind.
  • Das Verfahren kann auch eingesetzt werden, wenn Anteile des Fluids allgemein in gasführenden Leitungen bestimmt werden sollen. Dazu muss das Fluid keiner Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden.
  • Weiter kann das Verfahren auch von einem Computer bzw. mit einem Prozessor einer Steuereinheit ausgeführt werden.
  • Es wird demnach auch ein System zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, das einen Prozessor umfasst, der so angepasst/konfiguriert ist, dass er das Verfahren bzw. einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens ausführt.
  • Es kann ein computerlesbares Speichermedium vorgesehen sein, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer/Prozessor diesen veranlassen, das Verfahren bzw. mindestens einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.
  • Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf das Kraftfahrzeug oder das computerimplementierte Verfahren übertragbar und umgekehrt.
  • Zudem wird noch eine Verwendung der erfindungsgemäß bestimmten Dichte des Fluids umfassend Luft und Kraftstoff zur (direkten oder mittelbaren) Regelung einer Kraftstoffmengenzugabe hin zu einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen. Weitere besonders vorteilhafte Verwendungen und Einsatzmöglichkeiten des ermittelten Kraftstoff-Luft-Gemisches zur Regelung der Verbrennungsvorgänge, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, ergeben sich aus den weiteren Erläuterungen zum hier angegebenen Verfahren.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Fig. 1: ein Kraftfahrzeug; und
    • Fig. 2: eine Ausführungsvariante des Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 11. Das Kraftfahrzeug 11 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 7 mit einer Mehrzahl von Brennkammern 12, einen Tank 5 für ein in der Verbrennungskraftmaschine 7 umsetzbaren Kraftstoff 10 mit einem Filter 4, ein Saugrohr 6, über das zumindest Luft und der Kraftstoff 10 hin zur Brennkammer 12 zuführbar ist, sowie ein Regelventil 1, das einen zumindest den Kraftstoff 10 umfassenden Volumenstrom 2 des Fluids 3 von dem Filter 4 über die Leitungen 16, 17 zu dem Saugrohr 4 regelt. Das Regelventil 1 ist zum Öffnen und Schließen von einer Steuereinheit 14 ansteuerbar. Die Steuereinheit 14 ist zur Durchführung des Verfahren eingerichtet bzw. geeignet ausgeführt.
  • Das Kraftfahrzeug 11 umfasst weiter einen Drucksensor 13 unmittelbar stromaufwärts des Regelventils 1, über den der Druck 18 bzw. der Druckverlauf 9 stromaufwärts des Regelventils 1 messbar ist.
  • Der Kraftstoff 10 wird in einem Tank 5 gelagert, wobei Kraftstoffdämpfe über die erste Leitung 16 in den Filter 4 gelangen können. Der im Filter 4 zwischengespeicherte Kraftstoff 10 wird über das Regelventil 1 und über die zweite Leitung 17 zum Saugrohr 6 überführt.
  • Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante des Verfahrens in einem Diagramm. Auf der vertikalen Achse ist der Druck 18 aufgetragen, der über den Drucksensor 13 (unmittelbar) stromaufwärts des Regelventils 1 gemessen wird. Auf der horizontalen Achse ist die Zeit 15 aufgetragen.
  • Gemäß Schritt a) wird ein Schließvorgang 8 des Regelventils 1 durchgeführt. Gemäß Schritt b) wird der Druckverlauf 9 stromaufwärts des Regelventils 1 gemessen. Gemäß Schritt c) wird eine Dichte des Fluids 3 bestimmt.
  • Das Regelventil 1 wird mit einer Frequenz getaktet und öffnet und schließt in der Frequenz (hier beträgt die Frequenz 10 Hertz). Das Verfahren wird hier bei vier aufeinanderfolgenden Schließvorgängen 8 durchgeführt.
  • Während der Offen-Phase 19 des Regelventils 1 bildet sich eine Strömung des Fluids 3 aus. Schließt das Regelventil 1 dann (Schließvorgang 8, Übergang zur geschlossenen Phase 20), wird der Volumenstrom 2 des Fluids 3 schlagartig unterbrochen. Dies führt zu einem messbaren Druckanstieg stromaufwärts des Regelventils 1. Der Verlauf des Druckanstiegs (also der Druckverlauf 9) bzw. die Druckänderung (bzw. die gemessene Druckdifferenz 21) hängt von der Strömungsgeschwindigkeit des Volumenstroms 2 während der Offen-Phase 19 und von der Dichte des Fluids 3 ab. Die abgebildete Schwingung des Druckverlaufs 9 stellt die Druckänderung stromaufwärts des Regelventils 1 dar, die durch den Schließvorgang 8 hervorgerufen wird.
  • Mit dem Drucksensor 13 bzw. unter zusätzlicher Bestimmung der Temperatur kann die Dichte des Fluids 3 bestimmt werden. Aus den grundsätzlich bekannten Einzeldichtewerten (Dichte des verwendeten Kraftstoffs 10, und Dichte der Luft, ggf. temperaturabhängig bestimmt) und der ermittelten (Gesamt-)Dichte des Fluids 3 können die Anteile von Luft und Kraftstoff 10 bestimmt werden.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren kann der Anteil des Kraftstoffes 10, bzw. der aus dem Filter 4 stammende Anteil des Kraftstoffes 10 bestimmt werden, wobei dieser Anteil bereits stromaufwärts der Brennkammer 12 ermittelt wird. Damit kann die Kraftstoffzugabe der Verbrennungskraftmaschine 7 bereits vor der Verbrennung des Kraftstoffes 10 geregelt werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Ansteuerung eines Regelventils (1), wobei das Regelventil (1) einen Volumenstrom (2) eines Fluids (3) von einem Filter (4) eines Tanks (5) zu einem Saugrohr (6) einer Verbrennungskraftmaschine (7) entlang einer Leitung (16, 17) regelt; wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
    a) Durchführen eines Schließvorganges (8) des Regelventils (1);
    b) Messen eines Druckverlaufs (9) stromaufwärts des Regelventils (1);
    c) Bestimmen einer Dichte des Fluids (3) unter Berücksichtigung des Druckverlaufs (9);
    wobei in Abhängigkeit von der bestimmten Dichte des Fluids (3) eine Regelung einer Kraftstoffzugabe der Verbrennungskraftmaschine (7) durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei in einem weiteren Schritt i) der über das zumindest teilweise geöffnete Regelventil (1) strömende Volumenstrom (2) des Fluids (3) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei in Kenntnis von Dichte und Volumenstrom (2) zumindest ein erster Anteil eines ersten Bestandteils des Fluids (3) und ein zweiter Anteil eines zweiten Bestandteils des Fluids (3) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei der erste Bestandteil Luft und der zweite Bestandteil ein Kraftstoff (10) ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in einem weiteren Schritt ii) eine Temperatur des Fluids (3) ermittelt wird, wobei in Kenntnis der Temperatur die Dichte des Fluids (3) bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Regelventil (1) mit vorgebbarer Frequenz öffnet und schließt; wobei zumindest die Schritte a) bis c) während mindestens zwei aufeinanderfolgenden Schließvorgängen (8) durchgeführt werden.
  7. Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei die Frequenz zwischen 5 und 50 Hertz beträgt.
  8. Kraftfahrzeug (11), zumindest aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (7) mit mindestens einer Brennkammer (12), einem Tank (5) für einen in der Verbrennungskraftmaschine (7) umsetzbaren Kraftstoff (10) mit einem Filter (4), einem Saugrohr (6), über das zumindest Luft und der Kraftstoff (10) hin zur Brennkammer (12) zuführbar sind, einem Regelventil (1), dass einen zumindest den Kraftstoff (10) umfassenden Volumenstrom (2) von dem Filter (4) zu dem Saugrohr (6) regelt sowie einen Drucksensor (13) zur Messung eines Druckverlaufs (9) stromaufwärts des Regelventils (1); wobei das Regelventil (1) zum Öffnen und Schließen von einer Steuereinheit (14) angesteuert wird; wobei die Steuereinheit (14) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche eingerichtet ist.
  9. Verwendung einer gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7 bestimmten Dichte des Fluids umfassend Luft und Kraftstoff zur Regelung einer Kraftstoffmengenzugabe hin zu einer Verbrennungskraftmaschine (7).
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