DE10155371A1

DE10155371A1 - Sensor zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten eines Kraftstoffs

Info

Publication number: DE10155371A1
Application number: DE2001155371
Authority: DE
Inventors: Bernhard Jakoby; Kurt Weiblen; Markus Niemann; Gerald Hamm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-11-10
Filing date: 2001-11-10
Publication date: 2003-05-28
Also published as: WO2003042653A2; WO2003042653A3

Abstract

Es wird ein Sensor zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten eines Kraftstoffs vorgeschlagen, der dazu dient, unterschiedliche Kraftstoffarten durch die Bestimmung ihrer unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten zu unterscheiden. Hierzu wird erfindungsgemäß eine kapazitive Messanordnung vorgeschlagen, welche eine Kondensatoranordnung mit konzentrischen Kondensatorelektroden aufweist.

Description

Stand der Technik

Bei Dieselfahrzeugen werden zunehmend alternative Kraftstoffe propagiert, angefangen von Rapsmethylesther (RME) über Kokosöl bishin zu gebrauchtem Frittierfett. Diese Kraftstoffe beeinflussen das Abgasverhalten des Motors.

Vorteile der Erfindung

Beispielsweise zur Einhaltung von Abgasnormen ist es daher vorteilhaft, dass das Vorhandensein eines von Standarddieselkraftstoff abweichenden Kraftstoffes erkannt wird, um über eine entsprechende Nachführung der Motorregelung das Abgasverhalten zu beeinflussen. Erfindungsgemäß wird die Erkennung von alternativen Kraftstoffen bzw. insbesondere von dieselähnlichen Dieselersatzkraftstoffen dadurch bewerkstelligt, dass die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffes bestimmt wird. Der erfindungsgemäße Sensor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat daher den Vorteil, auf einfache Weise die Dielektrizitätskonstante von Kraftstoff bestimmbar zu machen und dadurch auf unterschiedliche Kraftstoffe adäquat reagieren zu können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass sich der Kraftstoff zur Bestimmung seiner Dielektrizitätskonstanten zumindest teilweise zwischen Kondensatorelektroden befindet. Dadurch ist es möglich, eine große Fläche bzw. ein großes Volumen des Kraftstoffes für die Bestimmung seiner Dielektrizitätskonstante zugrunde zu legen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Kondensatorelektroden konzentrisch vorgesehen sind. Dadurch ist es möglich, ein kostengünstiges und wenig Bauraum beanspruchendes Einschraubgehäuse für den Sensor zu verwenden.
Weiterhin ist es ebenfalls vorteilhaft möglich, als Kondensatorelektroden flächenhaft ausgedehnte Kondensatorplatten vorzusehen, die den Vorteil haben, besonders einfach herstellbar zu sein.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass an der Kondensatoranordnung eine Öffnung vorgesehen ist, durch welche Kraftstoff zwischen die Kondensatorelektroden gelangen kann. Dadurch ist es gewährleistet, dass sich zwischen den Kondensatorelektroden immer derselbe Kraftstoff befindet, der sich auch in dem, den Sensor umgebenden Raum befindet.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Kondensatoranordnung als koaxiale Messkapazität,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung als koaxiale Messkapazität mit mehr als zwei Zylindern und
Fig. 3 eine Einbaumöglichkeit des erfindungsgemäßen Sensors in Kraftstofffilter.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kondensatoranordnung 5, welche in Fig. 1 als koaxiale Messkapazität vorgesehen ist. Die Kondensatoranordnung 5 umfasst eine erste Kondensatorelektrode 10 und eine zweite Kondensatorelektrode 40, die zusammen die Kondensatoranordnung 5 bilden. Im unteren Teil der Fig. 1 ist die Messkapazität 5 bzw. die Kondensatoranordnung 5 als Schaltbild dargestellt, wobei die Anschlüsse der Kondensatoranordnung 5 von der ersten Kondensatorelektrode 10 und der zweiten Kondensatorelektrode 40 gebildet werden.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 5 dargestellt, welche in Fig. 2 ausser der ersten Kondensatorelektrode 10, der zweiten Kondensatorelektrode 40 noch eine weitere dritte Kondensatorelektrode 20 und eine vierte Kondensatorelektrode 30 umfasst. Hierbei ist die erste Kondensatorelektrode 10 und die vierte Kondensatorelektrode 30 elektrisch verbunden und es ist die zweite Kondensatorelektrode 40 und die dritte Kondensatorelektrode 20 elektrisch verbunden, so dass sich im unteren Teil der Fig. 2 dargestellten Schaltbild der Kondensatoranordnung 5 bzw. der Messkapazität 5 wiederum das aus der Fig. 1 bekannte Schaltbild eines Kondensators ergibt, welcher die erste Kondensatorelektrode 10 und die zweite Kondensatorelektrode 40 als Anschlüsse aufweist. Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 5 hat den Vorteil, dass ein größeres Messvolumen zwischen den Kondensatorelektroden 10, 20, 30, 40 zur Verfügung steht, weil im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Kondensatorelektroden lediglich verdoppelt wurde, das Messvolumen jedoch etwa verdreifacht wurde.
In einer nicht dargestellten dritten Ausführungsform ist es ebenso denkbar, dass mehrere flächig ausgebildete Kondensatorplatten als Kondensatorelektroden vorgesehen sind. Diese sind dann also nicht konzentrisch vorgesehen, sondern sich gegenüberstehend nebeneinander angeordnet.
Gemäß allen vorgeschlagenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors wird das Sensorelement im Wesentlichen aus einer kapazitiven Struktur, d. h. einer Messkapazität gebildet, welche Elektroden aufweist, die elektrisch so verschaltet sind, dass beim Anlegen einer Spannung zwischen zwei Kondensatorelektroden ein elektrisches Feld den Zwischenraum zwischen den Kondensatorelektroden 10, 20, 30, 40 ausfüllt.
Für die erste und zweite Ausführungsform, d. h. für die koaxiale Konfiguration der kapazitiven Struktur 5, wird das elektrische Feld in dem Zwischenraum zwischen den koaxialen Zylindern erzeugt. Die Kondensatoranordnung 5 wird dann in dem Kraftstoff, d. h. der Flüssigkeit, deren Dielektrizitätskonstante zu messen ist, derart angeordnet, dass die Flüssigkeit in die Struktur eindringen kann, d. h. den Raum zwischen den Kondensatorelektroden 10, 20, 30, 40 ausfüllen kann. Die elektrische Kapazität zwischen den Kondensatorelektroden 10, 20, 30, 40 ist dann der Dielektrizitätszahl der Flüssigkeit bzw. des Kraftstoffes proportional. Eine derartige Kondensatoranordnung 5 kann beispielsweise mit Metallrohren realisiert werden.
Der Sensor kann über ein geeignetes Gehäuse an der gewünschten Stelle, beispielsweise am Kraftstofffilter eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt werden, was in der Fig. 3 dargestellt ist.
In Fig. 3 ist mit dem Bezugszeichen 100 die Gehäusewand eines Kraftstofffilters bezeichnet, in welcher der erfindungsgemäße Sensor angeordnet vorgesehen ist. Der erfindungsgemäße Sensor umfasst gemäß Fig. 3 ausser der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kondensatoranordnung 5 weiterhin ein Gehäuseteil für die Sensorelektronik, welches mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist, und insbesondere einen Stecker, welcher mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet ist. Mit dem Bezugszeichen 8 ist weiterhin beispielhaft eine O-Ring-Dichtung bezeichnet, welche der Abdichtung zwischen dem Sensor und der Gehäusewand des Kraftstofffilters dient. Weiterhin ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 6 eine Öffnung dargestellt, durch welche Kraftstoff zwischen die Kondensatorelektroden 10, 20, 30, 40 (in Fig. 3 nicht dargestellt) der Kondensatoranordnung 5 eindringen kann.
Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Sensors als Einschraubgehäuse mit O-Ring-Dichtung ist selbstverständlich lediglich beispielhaft vorgesehen. Durch eine insbesondere ebenfalls im Sensorgehäuse untergebrachte Elektronik, welche bevorzugt außerhalb des mit der Kraftstoffflüssigkeit umgebenen Bereichs des Sensors sich befindet, kann über die gemessene Kapazität der Kondensatoranordnung 5 die Dielektrizitätszahl und gegebenenfalls die Leitfähigkeit des Kraftstoffes ausgewertet werden. Damit können verschiedene Kraftstoffsorten - sofern sie sich in den gemessenen Größen unterscheiden - aber auch Verunreinigungen, wie etwa der Wassergehalt, erkannt werden. Erfindungsgemäß ist es ebenfalls möglich, eine Füllstandsfunktion - beispielsweise um ansteigenden Wassergehalt im Kraftstofffilter anzuzeigen - zu realisieren. Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Sensor bei Bedarf mit anderen Mediensensoren, die beispielsweise die Viskosität, die Wärmeleitfähigkeit und dergleichen sensieren, kombiniert wird.
Erfindungsgemäß ist es insbesondere auch vorgesehen, anstelle der Öffnung 6 in Fig. 3 eine Mehrzahl von Öffnungen zum Flüssigkeitsaustausch vorzusehen.

Claims

1. Sensor zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten eines Kraftstoffs, wobei der Sensor eine erste Kondensatorelektrode (10) und eine zweite Kondensatorelektrode (40) aufweist, wobei die Kondensatorelektroden (10, 40) eine Kondensatoranordnung (5) bilden.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kraftstoff zur Bestimmung seiner Dielektrizitätskonstanten zumindest teilweise zwischen den Kondensatorelektroden (10, 40) befindet.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorelektroden (10, 20, 30, 40) konzentrisch vorgesehen sind.

4. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorelektroden (10, 20, 30, 40) als Kondensatorplatten vorgesehen sind.

5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kondensatoranorndung (5) eine Öffnung (6) vorgesehen ist, durch welche Kraftstoff zwischen die Kondensatorelektroden (10, 20, 30, 40) gelangen kann.

6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor am Kraftstofffilter eines Kraftfahrzeugs angebracht ist.

7. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff dieselähnlicher Kraftstoff ist.