DE102018104258A1

DE102018104258A1 - Technik zur Kraftstoffbestimmung

Info

Publication number: DE102018104258A1
Application number: DE102018104258.2A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wengert
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: DE102018104258B4

Abstract

Eine Technik zur Bestimmung eines Kraftstoffs in einer kraftstoffbetriebenen Brennkraftmaschine (104) wird beschrieben. Ein Vorrichtungsaspekt der Technik umfasst mindestens einen Sensor oder Sensoranschluss zur Erfassung mindestens einer Messgröße (111), die am Abgasstrom oder Abgasstrang (110) der Brennkraftmaschine (104) gemessen ist. Eine mit dem mindestens einen Sensor oder Sensoranschluss in Signalverbindung stehende Bestimmungseinheit (112) bestimmt den in der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoff abhängig von der mindestens einen Messgröße (111).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zur Bestimmung eines in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Kraftstoffs, insbesondere eines Falschkraftstoffs. Insbesondere sind eine Vorrichtung zur Kraftstoffbestimmung und ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug beschrieben.
Das Dokument DE 10 2007 052 096 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung einer Kraftstoffsorte. Die Erkennung basiert auf dem flüssigen Zustand des Kraftstoffs vor der Verbrennung. Dessen Dichte und Kompressibilität als Funktion des Drucks, gemessen in der Einspritzanlage, werden zur Bestimmung der Kraftstoffsorte herangezogen.
1 zeigt in einem schematischen Blockdiagram 10 eine herkömmliche Erkennung eines Falschkraftstoffs 2 in einem Kraftfahrzeug. Der Kraftstoff wird vor der Verbrennung im Verbrennungsmotor 4 detektiert. Hierzu sind grundsätzlich Sensoren notwendig, die eine charakteristische Eigenschaft des Kraftstoffs im flüssigen Zustand beim Bezugszeichen 12 erfassen. Die Abgase des Verbrennungsmotors 4 werden einem Abgassystem 6 zur Nachbehandlung zugeführt vor deren Ausstoß in eine Fahrzeugumgebung 8.
Solche kraftstoffselektiven Sensoren sind jedoch aufwendig und müssen ausschließlich zum Zweck der Kraftstofferkennung zusätzlich vor der Kraftstoffeinspritzung verbaut werden. Auch ist hieran nachteilig, dass der Kraftstoff aufgrund seiner rheologischen Eigenschaften im flüssigen Aggregatzustand bestimmt werden muss. Diese physikalischen Eigenschaften lassen jedoch keinen eindeutigen Rückschluss auf die chemischen Eigenschaften des Kraftstoffs bei der Verbrennung zu, welche letztlich die Kraftstoffsorten definieren.
Somit besteht die Aufgabe, eine einfachere und zuverlässigere Bestimmung des in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Kraftstoffs zu ermöglichen. Eine weitergehende Aufgabe kann darin bestehen, den Kraftstoff ohne zusätzliche Sensorik zu bestimmen.
Diese Aufgabe oder Aufgaben werden durch eine Vorrichtung und ein entsprechendes Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung zum Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Gemäß einem Aspekt ist eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs in einer kraftstoffbetriebenen Brennkraftmaschine bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Sensor und/oder Sensoranschluss zur Erfassung mindestens einer Messgröße, die am Abgasstrom oder Abgasstrang der Brennkraftmaschine gemessen ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine mit dem mindestens einen Sensor oder Sensoranschluss in Signalverbindung stehende Bestimmungseinheit, die dazu ausgebildet ist, den in der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoff abhängig von der mindestens einen Messgröße zu bestimmen.
Indem sich die Bestimmung auf mindestens eine Messgröße nach der Verbrennung des zu bestimmenden Kraftstoffs stützt, kann das Verfahren empfindlicher für relevante Verbrennungseigenschaften des Kraftstoffs sein. Hierfür können die bereits vorhandenen Sensoren des Abgasstrangs, die beispielsweise zur Regelung eines Betriebs der Brennkraftmaschine oder der Abgasnachbehandlung dienen, auch zur Bestimmung des Kraftstoffs eingesetzt werden. Der Kraftstoff kann ein bei Standardbedingungen vor der Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Kraftstoff sein.
Die Technik kann in Zusammenhang mit jedem Einsatzgebiet von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Die Vorrichtung kann in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Nutzfahrzeug, oder Wasserfahrzeug verwendet und/oder angeordnet sein. Ferner kann die Vorrichtung in (beispielsweise stationären oder fahrenden) Arbeitsmaschinen, insbesondere Baustellengeräten, Blockheizkraftwerken oder Stromgeneratoren verwendet und/oder angeordnet sein. Die Technik kann (beispielsweise aufgrund einer Mehrfachverwendung des mindestens einen Sensors) vorteilhaft bei jeder Brennkraftmaschine eingesetzt werden, welche (beispielsweise gesetzliche und/oder kundenspezifische) Anforderungen an eine bestimmte Motorleistung, Kraftstoffqualität und/oder Abgasqualität erfüllt.
Die Bestimmungseinheit kann insbesondere dazu ausgebildet sein, eine Kraftstoffsorte und/oder einen Falschkraftstoff zu bestimmen. Die Technik kann zur Detektierung des eingesetzten Kraftstoffs, insbesondere von Fremdkraftstoffeinsatz, bei Brennkraftmaschinen mit speziellen Anforderungen an Zusammensetzung, Qualität und/oder Sorte des Kraftstoffs eingesetzt werden.
Bei Bestimmung eines Falschkraftstoffs kann eine On-Board-Diagnose (OBD) ausgeführt werden. Die Bestimmungseinheit und/oder die OBD können (beispielsweise zur Sicherstellung der Einhaltung von Emissionsvorschriften) dazu ausgebildet sein, die Brennkraftmaschine abzustellen (beispielsweise eine Zündung der Brennkraftmaschine zu unterbrechen), in einen Notlauf (beispielsweise mit einer Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einem Betrieb mit leistungsreduzierenden Parametern) zu schalten und/oder einen Eintrag in einen Fehlerspeicher zu schreiben.
Die Bestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, den Kraftstoff aufgrund eines für eine Kraftstoffsorte und/oder einen Falschkraftstoff charakteristischen thermodynamischen Zusammenhangs abhängig von der mindestens einen Messgröße zu bestimmen. Beispielsweise können zwei Messgrößen bei einer Kraftstoffsorte in einem vorbestimmten thermodynamischen Zusammenhang stehen, der im Abgasstrom des verbrannten Falschkraftstoffs nicht erfüllt ist. Alternativ oder ergänzend kann der Falschkraftstoff aufgrund eines thermodynamischen Zusammenhangs bestimmt werden, der im Abgasstrom bei der Verbrennung eines bestimmungsgemäßen Kraftstoffs nicht erfüllt ist.
Alternativ oder ergänzend kann die Kraftstoffsorte und/oder der Falschkraftstoff aufgrund einer Abweichung der mindestens einen Messgröße von einem Sollwertbereich bestimmt werden. Beispielsweise kann die Bestimmungseinheit mehrere Sollwertbereiche überwachen und bei Abweichungen der Messgrößen gegenüber mindestens zwei Sollwertbereichen das Vorliegen des Falschkraftstoffs bestimmen.
Der thermodynamische Zusammenhang und/oder der Sollwertbereich können ferner von mindestens einer weiteren Messgröße abhängig sein. Die weitere Messgröße kann an der Brennkraftmaschine und/oder in der Umgebung der Brennkraftmaschine (beispielsweise des Kraftfahrzeugs oder Wasserfahrzeugs) gemessen sein. Beispiele für eine weitere Messgrö-ße, die an der Brennkraftmaschine gemessen ist, können eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Motorleistung der Brennkraftmaschine oder eine Ansteuerdauer einer Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine sein. Im Fall eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs oder Wasserfahrzeugs kann die weitere Messgröße in der Umgebung des Kraftfahrzeugs gemessen sein. Alternativ oder ergänzend kann die Messgröße eine Umgebungsluft betreffen, die beispielsweise von der Brennkraftmaschine angesaugt wird oder mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine in Fluidverbindung steht.
Die mindestens eine Messgröße kann am Abgasstrom oder Abgasstrang zwischen der Brennkraftmaschine (beispielsweise nach einer Brennkammer der Brennkraftmaschine) und der Umgebung der Brennkraftmaschine (beispielsweise der Umgebung des Kraftfahrzeugs) gemessen sein. Die mindestens eine Messgröße kann an einer Stelle oder mehreren Stellen entlang des Abgasstrangs der Brennkraftmaschine gemessen sein.
Die mindestens eine Messgröße kann einen Abgasdruck im Abgasstrom, eine Abgastemperatur im Abgasstrom, eine Konzentration eines Abgasbestandteils, eine Konzentration mehrerer Abgasbestandteile oder Konzentrationen jeweils mehrerer Abgasbestandteile im Abgasstrom, ein Verbrennungsluftverhältnis im Abgasstrom und/oder eine Differenz einer dieser Messgrößen im Abgasstrom umfassen. Die Abgasbestandteile können Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxide und/oder Stickoxide umfassen. Insbesondere kann die mindestens eine Messgröße eine Druckdifferenz im Abgasstrom, eine Temperaturdifferenz im Abgasstrom, eine Stickoxidkonzentration im Abgasstrom, eine Partikelkonzentration im Abgasstrom (beispielsweise im Rohgas) und/oder ein Rauchverhalten des Kraftstoffs bei oder infolge der Verbrennung umfassen. Hierin kann sich die Partikelkonzentration oder ein Partikelfilter auf Feinstaubpartikel und/oder Rußpartikel beziehen (genauer: auf deren Konzentration bzw. Filterung).
Die Brennkraftmaschine kann ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein. Insbesondere in Verbindung mit einem Dieselmotor als Brennkraftmaschine kann der mindestens eine Sensor zum Messen der Stickoxidkonzentration im Abgasstrom ausgebildet sein. Insbesondere in Verbindung mit einem Ottomotor als Brennkraftmaschine kann der mindestens eine Sensor zum Messen der Kohlenstoffmonoxidkonzentration, der Kohlenwasserstoffkonzentration und/oder der Schwefeloxidkonzentration im Abgasstrom ausgebildet sein.
Die Bestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, eine Partikelkonzentration oder ein Rauchverhalten des Abgasstroms abhängig von der mindestens einen Messgröße zu bestimmen. Bei Überschreiten eines Sollwertbereichs kann der Einsatz des Falschkraftstoffs festgestellt werden.
Die Abgasnachbehandlung kann einen Oxidationskatalysator, einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (englisch: selective catalytic reduction oder SCR) und einen Ammoniak-Schlupfkatalysator (ASC), einen Dreiwegekatalysator und/oder einen Partikelfilter umfassen. Eine oder mehrere der mindestens einen (beispielsweise vorgenannten) Messgröße (insbesondere Temperaturen und/oder Stickoxidkonzentrationen) können jeweils eingangsseitig und ausgangsseitig einer Abgasnachbehandlung gemessen sein. Beispielsweise kann die mindestens eine Messgröße einen Druckabfall an einem Dreiwegekatalysator, einem Oxidationskatalysator und/oder einem Partikelfilter umfassen. Eine Zunahme des Druckabfalls (beispielsweise bezogen auf eine Zeiteinheit, eine Fahrleistung des Kraftfahrzeugs oder eine Volumen- oder Masseneinheit des Abgasstroms) kann ein Maß für die Partikelkonzentration und/oder das Rauchverhalten des Kraftstoffs bei oder infolge der Verbrennung sein.
Der Sensor oder Sensoranschluss kann ferner mit einer Steuerung der Brennkraftmaschine und/oder einer Steuerung einer Abgasnachbehandlung der Brennkraftmaschine in Signalverbindung stehen. Dadurch kann die Kraftstoffsorte mittels vorhandener Sensoren bestimmt werden, d.h. mittels Sensoren deren Funktion nicht ausschließlich oder nicht primär die Erfassung der Kraftstoffsorte ist, sondern mittels des mindestens einen zur Motorsteuerung und/oder zur Abgasregelung eingesetzten Sensors.
Der mindestens eine Sensor, der mindestens eine Sensoranschluss, die Bestimmungseinheit und/oder die Vorrichtung können Teil einer Steuerung der Brennkraftmaschine und/oder Teil einer Steuerung einer Abgasnachbehandlung der Brennkraftmaschine sein. Ferner kann die Vorrichtung in einer dieser Steuerungen, oder in einer kombinierten Steuerung (beispielsweise einem Motorsteuergerät), implementiert sein.
Die Steuerung der Brennkraftmaschine kann eine Regelung sein. Die Regelung kann Parameter der Brennkraftmaschine regeln, z. B. eine Klopfreglung bei Ottomotoren. Die Bestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, den in der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoff als Falschkraftstoff zu bestimmen aufgrund von Regelparameter, die gegenüber dem Einsatz eines Regelkraftstoffs verschoben sind, beispielsweise durch chemische oder thermodynamische Kraftstoffeigenschaften, insbesondere einer Zündwilligkeit oder Zündfähigkeit des in der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffs.
Die Bestimmungseinheit dazu ausgebildet sein, die Kraftstoffsorten Diesel und/oder Oxymethylenether (OME) zu bestimmen. Alternativ oder ergänzend kann die Bestimmungseinheit dazu ausgebildet sein, fossile Kraftstoffe von synthetischen Kraftstoffen (beispielsweise durch Fischer-Tropsch-Synthese hergestellte Kraftstoffe) zu unterscheiden.
Beispielsweise kann die mindestens eine Messgröße jede physikalische Größen umfassen, die nach (beispielsweise zeitlich nach und/oder stromabwärts der Brennkraftmaschine) und/oder als Wirkung der Verbrennung des Kraftstoffs (ggf. des Falschkraftstoffs) zwischen Brennkraftmaschine und Umgebung messbar ist, z. B. Druck, Temperatur, Verhältnis Lambda, Drehzahl, etc. Die Bestimmung kann aufgrund der mindestens einen Messgröße und, optional, auch der weiteren Messgrößen erfolgen.
Die Bestimmung kann auf unterschiedlichen thermodynamisch relevanten Eigenschaften verschiedener Kraftstoffe basieren, z. B. Heizwert, Emissionsentstehung (insbesondere Schadstoffentstehung) und/oder Energiegehalt des Kraftstoffs bei der Verbrennung.
Die mindestens eine Messgröße und/oder die weiteren Messgrößen können mittels einer Standardsensorik der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasnachbehandlung gemessen werden. Die Standardsensorik kann Sensoren umfassen, die einer von der Kraftstoffbestimmung verschiedenen Funktion dienen, beispielsweise die aufgrund von Gesetzesvorschriften und/oder zur Überwachung einer Motorfunktion zwingend verbaut sein müssen. Solche Funktionen können eine Motorschutz-Überwachung und/oder eine Fahrzeugdiagnose, beispielsweise Funktionen der OBD, umfassen.
Das Bestimmen (auch: Erkennung) des Kraftstoffs kann verschiedene Steuergerätefunktionen verwenden, beispielsweise eine Schwellwerterkennung, eine Plausibilitätsprüfung und/oder eine statistische Auswertung der mindestens einen Messgröße.
Die Vorrichtung kann in einem kraftstoffbetriebenen Kraftfahrzeug oder Wasserfahrzeug (beispielsweise einem Schiff) angeordnet sein. Das Fahrzeug kann von der Brennkraftmaschine zur Längsbewegung angetrieben oder antreibbar sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst eine kraftstoffbetriebene Brennkraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Ein Abgasstrang des Kraftfahrzeugs umfasst zwischen der Brennkraftmaschine und einer Umgebung des Kraftfahrzeugs mindestens einen Sensor zum Messen mindestens einer Messgröße am Abgasstrom. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug eine Vorrichtung zur Bestimmung eines in der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffs gemäß einer Ausführung des Vorrichtungsaspekts. Das Nutzfahrzeug kann ein Bus, ein Lastkraftwagen oder eine Zugmaschine sein.
Ferner ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Kraftstoffs in einem kraftstoffbetriebenen Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Erfassens mindestens einer Messgröße, die am Abgasstrom oder Abgasstrang einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs gemessen wird. Die mindestens eine Messgröße kann mittels mindestens eines Sensors und/oder Sensoranschlusses erfasst werden. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bestimmens des in der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffs abhängig von der mindestens einen Messgröße. Das Verfahren kann weitere Merkmale oder entsprechende Schritte, beispielsweise gemäß den vorgenannten Aspekten, umfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Kraftstofferfassung;
2 ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs;
3 ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs;
4 ein schematisches Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs in einem ersten Zustand;
5 ein schematisches Blockdiagramm des dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs in einem zweiten Zustand;
6 ein schematisches Diagramm zu Konzentrationen von Abgasbestandteilen, beispielsweise im zweiten Zustand der 5; und
7 ein schematisches Diagramm zu Konzentrationen von Abgasbestandteilen, beispielsweise im ersten Zustand der 6.

2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs 102 in einem mit diesem Kraftstoff 102 betriebenen Kraftfahrzeug. Hierbei kann sich „betrieben“ insbesondere auf die Erzeugung der zur Traktion des Kraftfahrzeugs eingesetzten mechanischen Leistung beziehen.
Verschiedene Kraftstoffe 102 oder Kraftstoffsorten, beispielsweise Gemischte (sogenannte Blends), synthetische Kraftstoffsorten und alternative Kraftstoffsorten, besitzen meist bedingt durch ihre spezielle chemische Struktur bestimmte Charakteristika bezüglich Energiegehalt und Emissionsverhalten. Dies unterscheidet sie von anderen Kraftstoffen, beispielsweise von konventionelle, anders gemischten und/oder anderen alternativen oder synthetischen Kraftstoffen. Diese Unterschiede erfordern eine Auslegung oder Anpassungen thermodynamisch relevanter und emissionsrelevanter Motorbauteile und Betriebsparameter. Hierzu gehören beispielsweise ein Turbolader, Steuerzeiten für Ein- und Auslassventile, eine Abgasrückführung (AGR), ein Einspritzsystem, Kolbenmulden, eine Abgasnachbehandlung und/oder eine Kalibrierung entsprechender Steuergeräte.
Um einen irrtümlichen oder missbräuchlichen Einsatz von Falschkraftstoff 102 (auch: Fremdkraftstoff) zu verhindern, werden herkömmlicherweise (wie zuvor mit Bezug auf 1 erläutert) Kraftstoffqualitätssensoren eingesetzt, die eine Erkennung von Fremdkraftstoffs ermöglichen bevor dieser verbrannt wird. Durch das spezielle charakteristische Verhalten des bestimmungsgemäß zu verwendeten Kraftstoffstoffs (z. B. unterschiedlicher Energiegehalt oder unterschiedliches Emissionsverhalten) ist es jedoch möglich, einen falsch verwendeten Kraftstoff 102 auch, und zumindest in bestimmten Fällen sogar differenzierter, nach der Verbrennung im Motor zu bestimmen. So ist es z. B. möglich, konventionellen Diesel-Kraftstoff von OME anhand der deutlich unterschiedlichen Partikelwerte und des Rauchverhaltens zu unterscheiden.
Auf Basis dieser Überlegungen nutzt die Vorrichtung 100 im Abgasstrang 110, d.h. am Abgasstrom von Brennkraftmaschine 104 und bis Umgebung 108, vorhandene Sensoren, beispielsweise Sensoren der Abgasnachbehandlung 106, welche thermodynamische Größen und/oder eine chemische Zusammensetzung des Rohgases 105 und/oder des Reingases 107 als Messgrößen 111 messen. Diese Sensoren sind beispielsweise aufgrund von OBD-Vorschriften zur Erfüllung von Abgasnormen und zum Bauteilschutz an der Brennkraftmaschine 104 bzw. einem System zur Abgasnachbehandlung 106 vorhanden. Darüber hinaus werden von diversen Steuergeräten kontinuierlich thermodynamische und emissionsrelevante Parameter erfasst und beeinflusst. Diese Daten aus bereits vorhanden Sensoren und Steuergerätegrößen können als Messgrößen 111 zur Bestimmung des in der Brennkraftmaschine 104 verbrannten Kraftstoffs 102 (beispielsweise eines Falschkraftstoff) verwendet werden.
Hierfür werden die erfassten Messgrößen 111, und optional weitere Messgrößen 103 vor der Verbrennung (wie beispielsweise die Zeiten und Mengen der Kraftstoffeinspritzung) und/oder Messgrößen 109 der Umgebung 108 (wie beispielsweise die Lufttemperatur und Luftdruck), von einer Bestimmungseinheit 112 ausgewertet. Die Auswertung kann ein Vergleichen der erfassten Messgrößen 111 mit den zu erwartenden thermodynamischen Eigenschaften oder Sollgrößen des korrekten (d.h., bestimmungsgemäßen) Kraftstoffs 102 umfassen. Beispielsweise werden die erwarteten Eigenschaften oder Sollgrößen durch in der Bestimmungseinheit 112 vorbestimmte Funktionen oder Tabellen abhängig von den weiteren Messgrößen 103 und/oder 109 bestimmt.
Im Fall einer Abweichung von Sollgrößen oder zu erwartenden Regelungsgrößen (beispielsweise eines Steuergeräts) in Kombination mit geändertem Emissions- und/oder Leistungsverhalten der Brennkraftmaschine 104 (erfasst anhand der Messgrößen 111) bestimmt die Bestimmungseinheit 112 die eingesetzte Kraftstoffsorte, ggf. den Einsatz eines Fremdkraftstoffs, mittels eine entsprechenden Signalausgabe 113.
Die Vorrichtung 100 kann implementierbar sein, ohne dass zusätzliche (beispielsweise für die Bestimmung eines Falschkraftstoffs spezifische) Sensoren verbaut oder Messdaten erhoben werden müssen.
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 100, das als Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispiels realisierbar sein kann. Entsprechende oder übereinstimmende Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Messgrößen 111 am Abgasstrang 110 (d.h., der Messstrecke zur Bestimmung des Kraftstoffs) können Steuergrößen eines Steuergeräts, von Sensoren 116 gemessene thermodynamische Größen des Abgasstroms, von Sensoren 116 gemessene Konzentrationen im Abgasstrom und/oder hiervon abgeleitete Größen umfassen. Beispiele für das Steuergerät können ein Motorsteuergerät oder funktionale Komponenten des Motorsteuergeräts der Brennkraftmaschine 104 sein. Im in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel für eine Brennkraftmaschine 104 mit selbstzündendem Kraftstoff umfasst die Abgasnachbehandlung 106 einen kombinierten Oxidationskatalysator mit Partikelfilter 106-1 und einen stromabwärts dessen angeordneten SCR-Katalysator 106-2. Insbesondere können die Messgrößen 111 sowohl vor als auch nach Abgasnachbehandlung 106 gemessen werden. Die draus abgeleiteten Größen können Differenzen dieser Messgrößen umfassen.
Die weiteren Messgrößen können Steuergrößen eines Steuergeräts und/oder von Sensoren erfasste thermodynamische Größen außerhalb des Abgasstroms umfassen, beispielsweise thermodynamische Größen 109 der Umgebung 108 (wie die Lufttemperatur und/oder den Luftdruck) oder Steuergrößen eines Einspritzsystems 114 (wie beispielsweise die Ansteuerdauer 103) oder anderer Komponenten des Motorsteuergeräts.

Nachstehende Tabelle listet in der linken Spalte Beispiele der Messgrößen auf, die in jeder Teilkombination in einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 implementierbar sind.

Kraftstoff 102	Kraftstoffsorte 1 (beispielsweise OME)	Kraftstoffsorte 2 (beispielsweise Diesel)
Ansteuerdauer (t) 103 des Einspritzsystems 114	Plausibel	Deutlich verändert
Verbrennungsluftverhältnis (λ) 111-1	Wie erwartet	Deutlich verändert
Stickoxide missionen (NO_x-Konzentration) 111-2; 111-5	Wie erwartet	Deutlich verändert
Abgastemperaturen (T) 111-3; 111-6	Wie erwartet	Erhöht
Differenzdruck am Partikelfilter (Δp) 111-4	Kaum (keine Rauchentstehung)	Hoch (Rauchentstehung)
Motorleistung und/oder Ansprechverhalten	normal	Erhöht / unplausibel

Die Kraftstoffsorte 1 kann OME, beispielsweise mit der Konstitutionsformel H₃C-O-(CH₂O)_n-CH₃ für n ≥ 1, insbesondere n = 3, 4 und/oder 5 umfassen. Die Kraftstoffsorte 2 kann fossile (oder überwiegend aus einem fossilen Rohstoff hergestellte) Kraftstoffe, beispielsweise einen konventioneller Diesel-Kraftstoff, umfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Kraftstoffsorte 1 der bestimmungsgemäße Kraftstoff und die Kraftstoffsorte 2 der Falschkraftstoff sein.
Die 4 und 5 zeigen schematische Blockdiagramme eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 100 in verschiedenen Zuständen. Im ersten Zustand der 4 wird ein bestimmungsgemäßer Kraftstoff 102 eingesetzt und als solcher erkannt. Im zweiten Zustand der 5 wird ein Falschkraftstoff 102 eingesetzt und als solcher erkannt.
Die 6 und 7 zeigen schematische Diagramme zu Konzentrationen von Abgasbestanteilen im Rohgas der Brennkraftmaschine 104 als Funktion des Verbrennungsluftverhältnisses 118, Letztere beispielsweise gemessen als Messgröße 111-1. Die schematisch gezeigten Graphen betreffen die Partikelkonzentration 120 und die Stickoxidkonzentration 122, Letztere beispielsweise gemessen als Messgröße 111-2 oder 111-5.
In 6 sind Konzentrationen schematisch gezeigt, die aus der Verbrennung von konventionellem Diesel-Kraftstoff in der Brennkraftmaschine 104 resultieren. In 7 sind Konzentrationen schematisch gezeigt, die aus der Verbrennung von OME1 in der Brennkraftmaschine 104 resultieren, beispielsweise mit der Konstitutionsformel CH₃-O-CH₂-O-CH₃. Ein ähnlicher Zusammenhang kann für OME1 mit n > 1 bestehen.
Die Konzentrationen 120 und 122 als Funktion des Verbrennungsluftverhältnisses 118 sind Beispiele einer chemischen Kraftstoffeigenschaft oder eines Kraftstoff-spezifischen thermodynamischen Zusammenhangs. Die Bestimmungseinheit 112 kann dazu ausgebildet sein, das Vorliegen eines Regelkraftstoff oder eines Falschkraftstoffs aufgrund eines Kraftstoff-spezifischen thermodynamischen Zusammenhangs zu bestimmen. Beispielsweise kann die Bestimmungseinheit 120 dazu ausgebildet sein, das Vorliegen von OME (beispielsweise als Regelkraftstoff) aufgrund einer vom Verbrennungsluftverhältnisses 118 unabhängigen oder schwach abhängigen Partikelkonzentration 120 und/oder einer im Vergleich zu Diesel-Kraftstoff geringeren Partikelkonzentration 120 zu bestimmen. Alternativ oder ergänzend kann die Bestimmungseinheit 112 dazu ausgebildet sein, aufgrund einer bei abnehmendem Verbrennungsluftverhältnis 118 zunehmenden Partikelkonzentration 120 das Vorliegen von Diesel-Kraftstoff (beispielsweise als Falschkraftstoff) zu bestimmen. Die Partikelkonzentration 120 kann direkt im Abgasstrom oder indirekt (beispielsweise als Druckabfall an einer Abgasnachbehandlung, insbesondere gemäß Messgrößte 111-4) gemessen werden.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs
102: Kraftstoff
103: Weitere Messgröße vor Verbrennung
104: Brennkraftmaschine
105: Rohgas
106: Abgasnachbehandlung
107: Reingas
108: Umgebung
109: Weitere Messgröße unabhängig von der Verbrennung
110: Abgasstrang
111: Messgröße nach Verbrennung
112: Bestimmungseinheit
113: Signalausgabe
114: Einspritzsystem
116: Sensor
118: Verbrennungsluftverhältnis
120: Partikelkonzentration
122: Stickoxidkonzentration

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007052096 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung eines Kraftstoffs in einer kraftstoffbetriebenen Brennkraftmaschine (104), umfassend: mindestens einen Sensor (116) oder Sensoranschluss zur Erfassung mindestens einer Messgröße (111), die am Abgasstrom oder Abgasstrang (110) der Brennkraftmaschine (104) gemessen ist; und eine mit dem mindestens einen Sensor (116) oder Sensoranschluss in Signalverbindung stehende Bestimmungseinheit (112), die dazu ausgebildet ist, den in der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoff abhängig von der mindestens einen Messgröße (111) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinheit (112) dazu ausgebildet ist, eine Kraftstoffsorte, insbesondere einen Falschkraftstoff, zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmungseinheit (112) dazu ausgebildet ist, den Kraftstoff aufgrund eines für eine Kraftstoffsorte, insbesondere für einen Falschkraftstoff, charakteristischen thermodynamischen Zusammenhangs abhängig von der mindestens einen Messgröße (111) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Falschkraftstoff aufgrund einer Abweichung der mindestens einen Messgröße (111) von einem Sollwertbereich bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der thermodynamische Zusammenhang und/oder der Sollwertbereich ferner von mindestens einer weiteren Messgröße (103; 109) abhängt, die an der Brennkraftmaschine (104) und/oder der Umgebung (108) der Brennkraftmaschine (104) gemessen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Bestimmungseinheit (112) dazu ausgebildet ist, eine Partikelkonzentration oder ein Rauchverhalten des Abgasstroms abhängig von der mindestens einen Messgröße (111) zu bestimmen, und/oder bei Überschreiten eines Sollwertbereichs den Einsatz des Falschkraftstoffs festzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine Messgröße (111) am Abgasstrom oder Abgasstrang (110) zwischen der Brennkraftmaschine (104) und der Umgebung (108) der Brennkraftmaschine (104) gemessen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine Messgröße (111) einen Abgasdruck (111-4) im Abgasstrom, eine Abgastemperatur (111-3; 111-6) im Abgasstrom, eine Konzentration (111-2; 111-5) eines oder jeweils mehrerer Abgasbestandteile im Abgasstrom, ein Verbrennungsluftverhältnis (111-1) im Abgasstrom und/oder eine Differenz einer dieser Messgrößen im Abgasstrom umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Abgasbestandteile Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxide und/oder Stickoxide umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei mindestens eine der Messgrößen (111) sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig einer Abgasnachbehandlung (106) gemessen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mindestens eine Messgröße (111) einen Druckabfall (111-4) an einem Dreiwegekatalysator, einem Oxidationskatalysator und/oder einem Partikelfilter (106-1) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Sensor oder Sensoranschluss ferner mit einer Steuerung der Brennkraftmaschine (104) und/oder einer Steuerung einer Abgasnachbehandlung (106) der Brennkraftmaschine in Signalverbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Sensor, der Sensoranschluss, die Bestimmungseinheit oder die Vorrichtung Teil einer Steuerung der Brennkraftmaschine oder einer Steuerung einer Abgasnachbehandlung der Brennkraftmaschine ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Bestimmungseinheit dazu ausgebildet ist, die Kraftstoffsorten Diesel und/oder Oxymethylenether, OME, zu bestimmen.
Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfassend: eine kraftstoffbetriebene Brennkraftmaschine (104) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs; einen Abgasstrang (110) zwischen der Brennkraftmaschine (104) und einer Umgebung (108) mit mindestens einem Sensor (106) zum Messen mindestens einer Messgröße (111) am Abgasstrom; und eine Vorrichtung (100) zur Bestimmung eines in der Brennkraftmaschine (104) verbrannten Kraftstoffs (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.