DE10042490A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotorsystems - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines VerbrennungsmotorsystemsInfo
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Abstract
Zum Reduzieren von Emissionen bei der Verbrennung von Kraftstoffen ist ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotorsystems vorgesehen, bei dem die Zusammensetzung des Kraftstoffs vor der Verbrennung zumindest teilweise ermittelt und das Motorsystem in Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung gesteuert wird.
Description
Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Steuern eines Verbrennungsmotorsystems.
Die Verwendung fossiler Brennstoffe in Verbrennungsmotoren führt zu schädlichen
Verbrennungsprodukten, im Abgas, wie beispielsweise Stickoxiden, Kohlenmonoxiden,
nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen, Schwefeloxiden und festen Partikeln. In der
Technik gibt es verschiedene Ansätze, diese schädlichen Verbrennungsprodukte zu
reduzieren.
So ist es beispielsweise aus der US-A 5 601 068 bekannt, den Sauerstoffgehalt in
einem Verbrennungsraum des Motors durch Rezirkulation von Abgasen, in Abhängigkeit
von der Kraftstoffmenge und der Lufttemperatur zu steuern, um die erzeugten Abgase
zu verringern.
Bei einem anderen Ansatz, wie er beispielsweise aus der US-A 5 653 866 bekannt ist,
wird der verwendete Kraftstoff verändert, um seine Verbrennung zu fördern und den
Ausstoß von Emissionen zu reduzieren. Durch diese Bemühungen, die Emissionen
eines Verbrennungsmotors durch Optimierung des Kraftstoffs zu reduzieren, sind
unterschiedliche Kraftstoffe auf dem Markt verfügbar. Diese werden innerhalb eines
Verbrennungsmotors jedoch jeweils in gleichmäßiger Weise behandelt bzw. verbrannt,
so dass die unterschiedlichen Eigenschaften der Kraftstoffe nicht optimal genutzt
werden.
Ausgehend von den oben genannten Druckschriften, liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren und eine Vorrichtung zum
Optimieren von Motorsystemen, insbesondere zum Reduzieren von Emissionen, zum
Verringern des Kraftstoffverbrauchs und/oder zum Verbessern der Motorleistung
anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Steuern eines
Verbrennungsmotorsystems dadurch gelöst, dass die Zusammensetzung des Kraftstoffs
vor der Verbrennung zumindest teilweise ermittelt und das Motorsystem in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung gesteuert wird. Hierdurch können Sonderkraftstoffe, wie
zum Beispiel Planzenmethylesther, insbesondere Rapsmethylesther (RME) und Zusätze
oder Additive, wie zum Beispiel Schwefel oder Zündverbesserer, erkannt und die
Motoreinstelldaten für eine optimale Verbrennung des Kraftstoffs eingestellt werden.
Durch die optimierte Verbrennung werden der Kraftstoffverbrauch sowie die
Schadstoffemissionen reduziert, während gleichzeitig die Motorleistung erhöht wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Kraftstoff zur Verbrennung in einen
Verbrennungsraum des Motors eingespritzt und die Einspritzmenge und/oder der
Einspritzzeitpunkt werden in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Kraftstoffs
gesteuert, wodurch sich eine besonders einfache Optimierung der Verbrennung ergibt.
Vorzugsweise wird ein Kraftstoff-/Luftgemisch in den Verbrennungsraum eingespritzt
und das Kraftstoff-/Luftverhältnis gesteuert. Um den nachfolgenden
Verbrennungsprozess des Kraftstoff-/Luftgemisches zu optimieren, wird die Luft
vorzugsweise vor der Vermischung mit dem Kraftstoff aufbereitet, wie beispielsweise
erwärmt und/oder mit Abgasen vermischt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsformen der Erfindung wird eine
Abgasnachbehandlung in Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung des
Kraftstoffs gesteuert. Durch ermitteln der Kraftstoffzusammensetzung lassen sich auch,
zumindest teilweise, die Verbrennungsprodukte vorhersagen, so dass die
Abgasnachbehandlung speziell auf die zu erwartenden Verbrennungsprodukte
eingestellt und optimiert werden kann.
Vorzugsweise wird der Kraftstoff auf Sonderkraftstoffe, wie zum Beispiel
Planzenmethylesther, insbesondere RME, und Zusätze oder Additive, wie zum Beispiel
Schwefel oder Zündverbesserer, abgefühlt. Dabei wird die Zusammensetzung des
Kraftstoffs vorzugsweise anhand seiner Dielektrizitätskonstante ermittelt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Steuern eines
Verbrennungsmotorsystems mit einem Kraftstoffsensor zum zumindest teilweisen
Ermitteln der Zusammensetzung des Kraftstoffs in einem kraftstoffführenden Teil des
Motorsystems und einer Steuereinheit zum Einstellen wenigstens eines Parameters des
Motorsystems in Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung gelöst. Durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich die schon im Zusammenhang mit dem
Verfahren genannten Vorteile.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 schematisch ein Motorsystem mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
Fig. 2 einen Graph der die Messergebnisse eines Kraftstoffsensors gemäß der
vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 1 zeigt ein Motorsystem 1 mit einem Motor 3, einem Kraftstofftank 5, einen im
Tank 5 angeordneten Kraftstoffsensor 6, einer Zuluft-Aufbereitungseinheit 7, einer
Abgasbehandlungseinheit 8 und einer Steuereinheit 10.
Der im Tank 5 angeordnete Kraftstoffsensor 6 ist beispielsweise ein
Dielektrizitätssensor. Anhand der Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffs können
Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Kraftstoffs geschlossen werden, wie
beispielsweise anhand Fig. 2 zu erkennen ist. Fig. 2 zeigt die Ausgangssignale eines
Dielektrizitätssensors gemäß der vorliegenden Erfindung für unterschiedliche Stoffe,
wobei die Ausgangssignale jeweils mit einer bestimmten Dielektrizitätskonstante
korrelieren. Wie zu erkennen ist, ergeben sich für rein paraffinischen Kraftstoff, mit
Aromaten versetzte Kraftstoffe und für Pflanzenmethylesther, insbesondere RME
enthaltende Kraftstoffe unterschiedliche Ausgangssignale des Sensors. Diese
Unterschiede ergeben sich hauptsächlich aufgrund des unterschiedlichen
Wassergehalts der Kraftstoffe.
Die Ausgangssignale werden an die Steuereinheit 10 übertragen, die anhand der
Signale bestimmte Parameter der Kraftstoffzusammensetzung, wie zum Beispiel den
Schwefelgehalt, Additive, wie zum Beispiel Zündverbesserer und/oder
Sonderkraftstoffe, wie zum Beispiel Planzenmethylesther, insbesondere RME, ermittelt.
Obwohl in Fig. 1 nur ein Kraftstoffsensor 6 dargestellt ist, können zur Ermittlung
unterschiedlicher Parameter des Kraftstoffs unterschiedliche Sensoren vorgesehen sein.
Natürlich ist es auch möglich, einen anderen Sensor als den oben genannten
Dielektrizitätssensor zu verwenden.
Die von dem Kraftstoffsensor 6 ermittelte Zusammensetzung wird in geeigneter Weise
über eine Datenleitung 14 an die Steuereinheit 10 übertragen. In der Steuereinheit 10
werden die Daten über die Zusammensetzung verarbeitet und Parameter zur
Einstellung der Zuluftaufbereitung und der Abgasnachbehandlung ermittelt. Über
entsprechende Datenleitungen 16, 18 schickt die Steuereinheit 10 Steuerbefehle an die
Zuluftaufbereitungseinheit bzw. die Abgasnachbehandlungseinheit, um die jeweiligen
Prozesse in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Kraftstoffs zu optimieren.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann die Steuereinheit 10 mit einer am Motor 3
angebrachten oder im Motor integrierten Einspritzeinheit verbunden sein. In diesem Fall
berechnet die Steuereinheit 10 Prozessparameter für die Einspritzeinheit, wie
beispielsweise die Einspritzmenge und den Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit von der
Zusammensetzung des Kraftstoffs.
Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben wurde, sei bemerkt, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Beispielsweise kann der Sensor an irgendeiner Stelle in kraftstoffführenden Teilen des
Motors 1 angeordnet sein. Auch kann eine durch die Steuereinheit 10 steuerbare
Kraftstoff-/Luft-Mischeinrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise das Kraftstoff-/Luft
verhältnis in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Kraftstoffs verändert. Bei
Systemen mit Abgasrezirkulation kann die Menge des in die Zuluftaufbereitungseinheit
rezirkulierten Abgases gesteuert werden, um in dieser Weise auf die Verbrennung des
Kraftstoff-/Luftgemischs Einfluss zu nehmen. Die Datenübertragung zwischen der
Steuereinheit und den damit assoziierten Einheiten kann statt über Leitungen auch über
eine drahtlose Kommunikationseinrichtung erfolgen.
Claims (16)
1. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotorsystems, bei dem die
Zusammensetzung des Kraftstoffs vor der Verbrennung zumindest teilweise
ermittelt, und das Motorsystem in Abhängigkeit von der ermittelten
Zusammensetzung gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff in
einen Verbrennungsraum eingespritzt und die Einspritzmenge und/oder der
Einspritzzeitpunkt gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Kraftstoff-/Luftgemisch in einen Verbrennungsraum eingespritzt und das
Kraftstoff-/Luftverhältnis gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine vor der
Vermischung mit dem Kraftstoff liegende Aufbereitung der Luft gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttemperatur
gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft zur
Aufbereitung Abgas zugeführt wird, und die Menge des zugeführten Abgases
gesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Abgasnachbehandlung gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kraftstoff auf Zusätze, wie beispielsweise Schwefel und/oder
Zündverbesserer abgefühlt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kraftstoff auf Sonderkraftstoffe, wie beispielsweise
Pflanzenmethylesther, insbesondere Rapsmethylesther (RME) abgefühlt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Zusammensetzung des Kraftstoffs anhand seiner
Dielektrizitätskonstante ermittelt wird.
11. Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotorsystems mit einem
Kraftstoffsensor zum zumindest teilweisen Ermitteln der Zusammensetzung des
Kraftstoffs in einem kraftstoffführenden Teil des Motorsystems und einer
Steuereinheit zum Einstellen wenigstens eines Parameters des Motorsystems in
Abhängigkeit von der ermittelten Zusammensetzung.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine durch die
Steuereinrichtung steuerbare Einspritzeinrichtung.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine durch die
Steuereinrichtung steuerbare Kraftstoff-/Luft-Mischeinrichtung.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine
durch die Steuereinrichtung steuerbare Luft-Aufbereitungseinrichtung.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine
durch die Steuereinrichtung steuerbare Abgasbehandlungseinrichtung.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftstoffsensor ein Dielektrizitätssensor ist.
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Publications (1)
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8105 | Search report available | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: KOESTERS, MARTINA, DR., 30161 HANNOVER, DE Inventor name: DOESTERDIEK, THORSTEN, DR., 30163 HANNOVER, DE Inventor name: KAHMANN, GERHARD, 38302 WOLFENBUETTEL, DE Inventor name: ENGELER, WERNER, 38527 MEINE, DE Inventor name: BECHMANN, OLAF, 30167 HANNOVER, DE Inventor name: GARBE, THOMAS, 31319 SEHNDE, DE Inventor name: DORE, PASCAL, 38518 GIFHORN, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |