Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Kraftstoffqualität. Der Kraftstoff wird gasförmig einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt und in einem Druckbehälter zumindest teilweise verflüssigt bevorratet. Der Kraftstoff ist insbesondere LNG oder ein anderes flüssiges Gas, das be dingt durch seinen Dampfdruck und Siedekurve ein Abblasen eines zur Bevorratung des Kraftstoffs verwendeten Druckbehälters nach einer ge- wissen Standzeit erforderlich macht.

LNG („ liquefied natural gas“), also verflüssigtes Methangas oder Erdgas wird heute als Alternative zum Dieselkraftstoff im Bereich von Kraftfahr zeugen (z. B. PKW, LKW, aber auch Schifffahrt, etc.) angesehen.

LNG liegt als tiefkaltes, verflüssigtes Gas in isolierten Tank- und Lagerbe hältern (Druckbehältern) vor. Steht ein Kraftfahrzeug still, so erfolgt kein Verbrauch an LNG bzw. verdampften Methan, so dass der Druck im Druckbehälter des Kraftfahrzeugs ansteigt. Kurz vor Erreichen des zuläs- sigen Maximaldrucks wird der Druckbehälter über zumindest ein Sicher heitsventil gegen die Atmosphäre entspannt. Dadurch verliert der Druck behälter an Inhalt und das Kraftfahrzeug an verbleibender Reichweite.

Gerade LNG liegt nicht immer in der gleichen Zusammensetzung vor. Die Gehalte an CH4, C02, N2 und H2 sowie höheren Kohlenwasserstoffen wie C2H6, C2H4, C3H8 und höhere Kohlenwasserstoffe bis Hexan als unterschiedliche Bestandteile des Kraftstoffes können variieren. Dabei sind Verbrennungskraftmaschinen, die LNG verbrennen, auf die hohe Klopffestigkeit (Eigenschaft eines Kraftstoffes bzw. eines Bestandteils ei- nes Kraftstoffes, sich nicht vorzeitig selbsttätig zu entzünden, z. B. in ei- nem Ottomotor nur aufgrund einer Verdichtung) von CH4 angewiesen. Für den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ist es insbesondere be deutsam, die Zusammensetzung eines Kraftstoffes zu kennen.

Aus der DE 10 2005 009 823 A1 ist ein System zur Überwachung eines in einem Druckbehälter bevorrateten komprimierten Gases bekannt.

Aus der DE 10 2007 022 610 A1 ist ein Druckgas-Speichersystem mit in tegrierter Druckentlastungsvorrichtung bekannt.

Die DE 10 2012 024 717 A1 ist auf ein Fahrzeug mit einem Flüssiggas tank und einer Überdruckablassleitung gerichtet.

In der DE 601 31 484 T2 wird ein Kraftstoffsystem beschrieben, bei dem über eine Boarddiagnose eine Unversehrtheit einer Kraftstoffdampfrück gewinnung überwacht wird.

Aus der DE 602 08 563 T2 ist ein Überwachungssystem für einen Druck behälter bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbe sondere soll ein Verfahren zur Ermittlung einer Kraftstoffqualität vorge schlagen werden, so dass ein sicherer Betrieb der Verbrennungskraftma schine gewährleistet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen ge mäß 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 Be schreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei wei tere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Kraftstoffqualität eines Kraftstof fes vorgeschlagen. Der Kraftstoff wird gasförmig einer Verbrennungs kraftmaschine zugeführt, wobei der Kraftstoff ein in einem Druckbehälter bevorrateter, zumindest teilweise verflüssigter, Kraftstoff ist. Der Druckbe hälter wird bei Erreichen eines Grenzdruckes (regelmäßig) über eine Si cherheitseinrichtung (z. B. ein Sicherheitsventil oder ähnliches) an eine Umgebung entspannt, indem ein gasförmiger Bestandteil des Kraftstoffes aus dem Druckbehälter entfernt wird. Das Verfahren umfasst zumindest den folgenden Schritt:

a) Ermitteln der Kraftstoffqualität des in dem Druckbehälter bevorrate ten Kraftstoffes unter Berücksichtigung zumindest einer bereits er folgten oder noch erfolgenden Abführung eines gasförmigen Be standteils des Kraftstoffes über die Sicherheitseinrichtung.

Der Kraftstoff ist insbesondere ein LNG- oder anderer flüssiger Gas- Kraftstoff. Der Kraftstoff wird insbesondere in einem Druckbehälter bevor ratet und z. B. zur Verbrennung einer Verbrennungskraftmaschine zuge führt. Die Verbrennungskraftmaschine kann z. B. in einem Kraftfahrzeug zum Antrieb des Kraftfahrzeuges angeordnet sein.

Das Verfahren kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug oder auch in einer Anlage zur Lagerung von verflüssigten Gasen eingesetzt werden.

Bei der Bevorratung eines Kraftstoffes, z. B. von LNG in Kraftfahrzeugen, können insbesondere sich leichter verflüchtigende Bestandteile des Kraft stoffes zu höheren Anteilen über die Sicherheitseinrichtung (Überdruck- ventil, Sicherheitsventil) abgeführt werden, so dass sich die Zusammen setzung des im Druckbehälter verbleibenden Kraftstoffes verändern kann. Bedingt durch seine Stoffeigenschaften kann insbesondere CH4 aus dem Gemisch verschiedener Bestandteile des Kraftstoffes als erstes bzw. zu höheren Anteilen verdampfen und damit zum Druckaufbau in einer Gas phase in einem Druckbehälter beitragen.

Beim zyklisch erforderlichen Entspannen des Druckbehälters bzw. des Kraftstoffes wird damit ggf. überproportional dieser Bestandteil, also z. B. CH4, an die Umgebung abgeführt. Damit wird die Konzentration bzw. der Anteil der anderen Bestandteile und insbesondere der anderen Kohlen wasserstoffe im verbleibenden flüssigen Kraftstoff (bzw. Kraftstoffgemisch) ansteigen. Insbesondere können so die Stoffeigenschaften des Kraftstof fes, insbesondere im Hinblick auf eine Klopffestigkeit, verändert werden. Ein Absinken der Klopffestigkeit kann jedoch zu den allgemein bekannten Problemen bei der Verbrennung des Kraftstoffes führen und erfordert ins besondere entsprechende Gegenmaßnahmen, wie z. B. eine Anpassung der Einspritzmenge.

Mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens ist es nun insbesondere möglich, die veränderte Zusammensetzung des z. B. für die Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen Kraftstoffes zu ermitteln und die die Verbrennung beeinflussenden Parameter darauf einzustellen.

Insbesondere wird die Kraftstoffqualität vor einer Inbetriebnahme einer Verbrennungskraftmaschine und vor der Durchführung eines Verbren nungsvorgangs des Kraftstoffes ermittelt.

Insbesondere wird so eine vorrausschauende Ermittlung der Kraftstoffqua lität durchgeführt. Damit kann ein Nutzer des Kraftfahrzeuges z. B. direkt am Kraftfahrzeug oder telemetrisch darüber informiert werden, dass die Kraftstoffqualität nicht mehr zum regelgerechten Betrieb der Verbren nungskraftmaschine ausreicht oder insbesondere die Verbrennungskraft maschine nicht mehr in Betrieb genommen werden sollte. Damit kann ins besondere eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs durch ungenügende Kraftstoffqualität, z. B. nach längeren Standzeiten des Kraftfahrzeuges, verhindert werden.

Telemetrisch (bzw. telemetrisch übermittelt) heißt insbesondere, dass In formationen (Kraftstoffqualität, etc. oder auch Datensätze) zu einer räum lich getrennten Empfangsstelle (z. B. über Funk) übermittelt werden (z. B. zum Kraftfahrzeug oder auf ein Mobiltelefon, einen Rechner, etc.).

Datensätze können z. B. in einer Steuereinheit am Druckbehälter oder im Kraftfahrzeug ermittelt und an der Empfangsstelle zumindest angezeigt, gesammelt und aufgezeichnet oder auch ausgewertet werden.

Bevorzugt wird die Kraftstoffqualität bei dem Betrieb einer Verbrennungs kraftmaschine berücksichtigt. Insbesondere werden also die die Verbren nung beeinflussenden Parameter unter Berücksichtigung der Kraftstoff qualität verändert bzw. angepasst (z. B. Einspritzmenge, Einspritzzeit punkt, Zündzeitpunkt, Gemischbildung, Verdichtung usw.).

Bevorzugt wird für die Kraftstoffqualität zumindest eine Klopffestigkeit des Kraftstoffes ermittelt.

Insbesondere wird unter Berücksichtigung der Kraftstoffqualität eine Inbe triebnahme der Verbrennungskraftmaschine verhindert. Insbesondere wird für Schritt a) eine anhand eines Verbrennungsvorgangs in der Verbrennungskraftmaschine bestimmte Kraftstoffqualität berücksich tigt.

Insbesondere wird z. B. zumindest einer der folgenden Parameter (des Kraftstoffes oder der Verbrennungskraftmaschine, z. B. eine durch den Kraftstoff bedingte Eigenschaft der Verbrennungskraftmaschine) anhand eines Verbrennungsvorgangs (oder mehrerer Verbrennungsvorgänge) bestimmt: Energiegehalt des Kraftstoffes; Methanzahl des Kraftstoffes; Leistung der Verbrennungskraftmaschine; Verhältnis Wasserstoff zu Koh lenstoff, (z. B. ermittelt durch Luftmassenmessung und Lambda-Sonde), Zusammensetzung Abgas (Anteile C02 und/oder 02). Diese Daten kön nen insbesondere zur Verifizierung bzw. Kalibrierung der gemäß Schritt a) ermittelten Kraftstoffqualität verwendet werden.

Weiter kann für Schritt a) eine Angabe hinsichtlich des in den Druckbehäl ter eingeführten Kraftstoffes berücksichtigt werden. Diese Angabe kann z. B. manuell eingegeben oder telemetrisch (z. B. an ein Steuergerät) über mittelt werden. Die Angabe kann zumindest einen der folgenden Parame ter des Kraftstoffes umfassen: Methanzahl, Energiegehalt, Methangehalt, etc. Insbesondere kann die Angabe bei einem Betankungsvorgang des Druckbehälters übermittelt werden.

Insbesondere kann die tatsächliche bzw. vermutete, ermittelte oder verifi zierte Zusammensetzung des Kraftstoffes bei dem Verfahren berücksich tigt werden. Diese Kenntnis der Zusammensetzung ermöglicht eine ge nauere Prognose des Verdampfungsverhaltens sowie eines resultieren den Druckes der Gasphase und der über die Sicherheitseinrichtung abge gebenen Menge an Kraftstoff (bzw. Methan also CH4). Die tatsächliche Zusammensetzung kann durch das Kraftfahrzeug selber z. B. mittels einer Vorrichtung zur Bestimmung der aktuellen Zusammen setzung des Kraftstoffs im Druckbehälter selbst oder in kraftstoffführenden Bauteilen erfolgen. Weiter kann die Bestimmung durch Auswertung des Verbrennungsverhaltens des Kraftstoffes in der Verbrennungskraftma schine oder durch eine Übertragung der Kraftstoffqualität von einer Betan kungsanlage mit den bekannten Kraftstoffqualitäten erfolgen. Auch eine manuelle Eingabe der Kraftstoffqualität kann erfolgen. Ggf. ist eine Kom bination der genannten Möglichkeiten, insbesondere zur Plausibilisierung, vorteilhaft.

Insbesondere wird ein Kraftstoff bzw. dessen Zusammensetzung be stimmt. Insbesondere kann ausgehend von der bestimmten Zusammen setzung ein Modell berücksichtigt werden, das die Verdampfung bzw. die Zusammensetzung des Dampfes beschreibt. Insbesondere kann der

Kraftstoff bzw. dessen Zusammensetzung mit Hilfe von Sensorik, wie z. B. Massendurchflussmesser bzw. -messung und/oder druck- und tempera turkompensierte Durchflussmessung, bestimmt werden. Insbesondere wird für Schritt a) zumindest eine der folgenden Umge bungsbedingungen berücksichtigt:

• eine klimatische Umgebungsbedingung (Luftfeuchtigkeit, Lufttempe ratur, Luftdruck, prognostizierte Änderung der Umgebungsbedin gung, etc.) des Druckbehälters,

· eine geographische Umgebungsbedingung (Örtlichkeit, also z. B.

Fähre, Parkhaus, Tunnel, Wohngebiet, etc.; Höhe in Relation zu Normal Null, Sonneneinstrahlung, etc.; Land bzw. Staat; prognosti zierte Änderung der Umgebungsbedingung z. B. infolge einer Fort- bewegung des Kraftfahrzeuges, ggf. unter Berücksichtigung eines Navigationssystems, etc.) des Druckbehälters,

• eine am Ort des Druckbehälters vorliegende gesetzliche Vorschrift,

• eine durch eine Sensorik des Druckbehälters bzw. des Kraftfahr zeugs (Kamera, Radar, Ultraschall) ermittelte Umgebungsbedingung des Druckbehälters (Berücksichtigung von Lebewesen, Bauten, ge schlossenen Räumen, etc. in der Umgebung des Kraftfahrzeuges),

• eine Prognose hinsichtlich einer zu einem zukünftigen Zeitpunkt über die Sicherheitseinrichtung abzuführenden Menge an gasförmigen Bestandteilen des Kraftstoffes.

Bei der Prognose hinsichtlich einer zu einem zukünftigen Zeitpunkt über die Sicherheitseinrichtung abzuführenden Menge an Kraftstoff kann insbe sondere berücksichtigt werden, dass z. B. der Druckbehälter zu einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt entspannt werden muss. Die Prognose kann eingesetzt werden, um eine (im Druckbehälter verbleibende) Kraft stoffqualität zu einem in der Zukunft liegenden Zeitpunkt vorherzubestim men (zu prognostizieren) oder die Entwicklung der Kraftstoffqualität des im Druckbehälter verbleibenden Kraftstoffes über der Zeit zu bestimmen.

Insbesondere kann durch Berücksichtigung einer oder mehrerer Umge bungsbedingungen sichergestellt werden, dass die Kraftstoffqualität mit höherer Genauigkeit bestimmt oder vorherbestimmt werden kann.

Hinsichtlich der Prognose wird auf die nachveröffentlichte DE 10 2018 209 423.3 verwiesen. Die dort erläuterten Verfahren zur Bestimmung eines Zeitpunkts, an dem ein Druck im Druckbehälter einen Druckgrenzwert (erster Grenzdruck) erreicht, können vorliegend angewendet werden. Insbesondere kann für Schritt a) zumindest einer der folgenden Parameter berücksichtigt werden: Temperatur im Druckbehälter, Druck im Druckbe hälter, Betankungsmenge bzw. Füllstand des Druckbehälters.

Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbare Verbrennungskraftma schine und einen Druckbehälter zur Bevorratung des zumindest teilweise verflüssigten Kraftstoffes (LNG oder anderer flüssiger Gas-Kraftstoff) so wie eine Steuereinheit, die zur Durchführung des beschriebenen Verfah rens eingerichtet ist. Der Druckbehälter weist eine Sicherheitseinrichtung auf zum Entspannen des Druckbehälters an eine Umgebung. Das Steuer gerät ist zur Durchführung des Verfahrens geeignet ausgeführt bzw. führt das Verfahren aus. Die Verbrennungskraftmaschine kann durch die Steu ereinheit in Betrieb genommen werden und deren Betrieb ist durch die Steuereinheit regelbar. Weiter kann das Verfahren auch von einem Com puter bzw. mit einem Prozessor einer Steuereinheit ausgeführt werden.

Es wird demnach auch ein System zur Datenverarbeitung (insbesondere ein Steuergerät bzw. Teil davon) vorgeschlagen, das einen Prozessor um fasst, 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 Be fehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer/Prozessor diesen veranlassen, das Verfahren bzw. mindestens einen Teil der Schrit te des vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.

Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf das Kraftfahr zeug, das System, das Speichermedium oder das computerimplementier te Verfahren übertragbar und umgekehrt. Das Verfahren ermöglicht insbesondere auch, dass ein Nutzer des Kraft fahrzeuges über eine Kraftstoffqualität, eine Veränderung der Kraftstoff qualität, eine (ggf. zu erwartende nur) eingeschränkte Nutzung des Kraft fahrzeuges bzw. eine Warnung hinsichtlich der Inbetriebnahme der Ver brennungskraftmaschine informiert werden kann.

Das Verfahren kann insbesondere auch außerhalb von Kraftfahrzeugen z. B. zur Überwachung von Druckbehältern bzw. Anlagen zur Lagerung von flüssigen Gasen eingesetzt werden.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleicharti gen 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 be schränkt 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 Erkennt nissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestell ten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen: Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2: ein erstes Diagramm; und

Fig. 3: ein zweites Diagramm.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 6 mit einer mit einem gasförmigen Kraftstoff 1 betreibbaren Verbrennungskraftmaschine 2 und einem Druckbehälter 3 zur Bevorratung des zumindest teilweise verflüssigten Kraftstoffes 1 sowie einer Steuereinheit 7, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Der Druckbehälter 3 weist eine Sicherheitseinrichtung 4 zum Entspannen des Druckbehälters 3 an eine Umgebung 5 auf.

Fig. 2 zeigt ein erstes Diagramm. Darin ist ein erster Ablauf des Verfah rens dargestellt. In dem Druckbehälter 3 kann eine Kraftstoffqualität des darin bevorrateten Kraftstoffes 1 anhand mehrerer Paramater ermittelt werden. Diese Parameter umfassen z. B. eine erste Temperatur 8 und einen ersten Druck 9 einer Umgebung 5, die Erfassung einer Betan kungsmenge 10, die Erfassung eines Füllstands 11 , eines zweiten Drucks 12 und einer zweiten Temperatur 13 innerhalb des Druckbehälters 3 sowie die Erfassung einer über die Sicherheitseinrichtung 4 abgegebenen Men ge und ggf. Kraftstoffqualität des gasförmigen Kraftstoffes 1.

Die Verbrennungskraftmaschine 2 kann hinsichtlich der Parameter Leis tung 14, Verbrauch 15 an Kraftstoff 1 , Zuluftmenge 16 überwacht werden. Weiter kann die Klopffestigkeit 17 der Verbrennungsvorgänge überprüft werden.

Weiter können die Parameter des Abgases 18 überprüft werden, z. B. über die Erfassung der C02-Konzentration 18, der 02-Konzentration 19 und (ggf. daraus hergeleitet) über die Ermittlung des Wasser

stoff/Kohlenstoff-Verhältnisses 20.

Die beschriebenen Parameter können über die Steuereinheit 7 ausgewer tet werden.

Fig. 3 zeigt ein zweites Diagramm. Darin ist ein zweiter Ablauf des Verfah rens dargestellt.

In dem Druckbehälter 3 wird eine über die Sicherheitseinrichtung 4 abge gebene Menge und ggf. Kraftstoffqualität des gasförmigen Kraftstoffes 1 (Erfassung Boil-Off 27) bestimmt, unter Berücksichtigung von zweitem Druck 12 und zweiter Temperatur 13 innerhalb des Druckbehälters 3 so wie des Füllstands 1 1 . Weiter wird eine Angabe 23 hinsichtlich des in den Druckbehälter 3 eingeführten Kraftstoffes 1 berücksichtigt, z. B. von einer Betankungsanlage. Davon ausgehend werden neue Eigenschaften 22 bzw. die neue Zusammensetzung des Kraftstoffes 1 bestimmt.

Anhand dieser neuen Eigenschaften 22 wird eine Klopffestigkeit 17 be stimmt. Diese Klopffestigkeit 17 wird für den Betrieb bzw. die Inbetrieb nahme der Verbrennungskraftmaschine 2 berücksichtigt. Anhand der Klopffestigkeit 17 wird also eine Entscheidung 24 zum Betrieb der Ver brennungskraftmaschine 2 getroffen.

Anhand der in Betrieb genommenen Verbrennungskraftmaschine 2 kön nen die Parameter Energiegehalt 25, Methanzahl 26, Leistung 14 und Wasserstoff/Kohlenstoff-Verhältnis 21 bestimmt werden, die zur weiteren Bestimmung bzw. Verifizierung/Plausibilisierung/Kalibrierung der Kraft stoffqualität bzw. der Eigenschaften 22 des Kraftstoffes 1 verwendet wer den können. Die so gewonnenen Erkenntnisse können dann im Zusammenhang mit den im Druckbehälter 3 erfassten Parameter weiterverwendet werden.

Bezugszeichenliste

1 Kraftstoff

2 Verbrennungskraftmaschine

3 Druckbehälter

4 Sicherheitseinrichtung

5 Umgebung

6 Kraftfahrzeug

7 Steuereinheit

8 erste Temperatur

9 erster Druck

10 Betankungsmenge

11 Füllstand

12 zweiter Druck

13 zweite Temperatur

14 Leistung

15 Verbrauch

16 Zuluftmenge

17 Klopffestigkeit

18 Abgas

19 C02-Konzentration

20 02-Konzentration

21 Wasserstoff/Kohlenstoff-Verhältnis

22 neue Eigenschaft

23 Angabe

24 Entscheidung

25 Energiegehalt

26 Methanzahl

27 Boil-Off