DE102018202817A1 - Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs für eine Brennkraftmaschine und Verwendung einer Vorrichtung hierfür - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Verwendung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs, das aus fossilem und synthetischem Kraftstoff, wie Oxymethylenether, besteht, für Brennkraftmaschinen (10) für Fahrzeuge. Das Verfahren umfasst ein Erfassen von zumindest einem Gemischparameter des Kraftstoffgemischs mittels eines Kraftstoffsensors (27) und/oder ein Erfassen einer Druckänderung in einer das Kraftstoffgemisch dem zumindest einen Brennraum zuführenden Kraftstoffleitung (26) während einer Zeitdauer, in der eine Änderung der sich in der Kraftstoffleitung (26) befindlichen Masse des Kraftstoffgemischs vorliegt. Ferner umfasst das Verfahren ein Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage des zumindest einen erfassten Gemischparameters und/oder der erfassten Druckänderung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs, insbesondere eines Oxymethylenether (OME) aufweisenden Kraftstoffgemischs, für eine Brennkraftmaschine und eine Verwendung einer Vorrichtung hierfür.
  • Aufgrund für den Klimaschutz erforderlicher CO2-Reduktionsziele werden in Zukunft Kraftstoffgemische für Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen angeboten werden, die aus den bisher bekannten erdölbasierten bzw. fossilen Kraftstoffen wie Benzin und/oder Diesel und zusätzlich synthetisch hergestellten Kraftstoffen zusammengesetzt sind. Unter fossilen Kraftstoffen sollen dabei alle Kraftstoffe verstanden werden, die durch eine Raffination von Rohöl, d. h. Erdöl, gewonnen werden. Darunter fallen sowohl Dieselkraftstoffe als auch Benzinkraftstoffe, aber auch alle anderen bekannten standardmäßig verfügbaren Kraftstoffe auf Basis von Rohöl.
  • Unter synthetischen Kraftstoffen sollen solche Kraftstoffe verstanden werden, die synthetisch über eine kontrollierte chemische Reaktion erzeugt worden sind. Insbesondere sollen dabei solche Kraftstoffe verstanden werden, die unter Verwendung von bereits in der Umgebung frei verfügbarem Kohlendioxid (CO2) und elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt worden sind. Ein Beispiel für einen solchen synthetischen Kraftstoff ist Oxymethylenether, sogenanntes OME, der eine besondere Eignung als Kraftstoff für Dieselmotoren aufweist, da er, wie auch Diesel, selbstzündend verbrennt.
  • Um die CO2-Reduktion für eine Beurteilung des Flottenverbrauches eines Fahrzeugherstellers messbar und auch vorhersagbar zu machen, ist es notwendig, dass Fahrzeuge bzw. deren Brennkraftmaschinen nur noch mit einem für diese Brennkraftmaschine spezifizierten und zugelassenen Kraftstoffgemisch betankt und betrieben werden. Es besteht jedoch das Problem, dass verschiedene Brennkraftmaschinentypen, d. h. unterschiedliche Fahrzeuge, mit unterschiedlichen Kraftstoffgemischen betrieben werden und somit die Betriebsparameter der unterschiedlichen Brennkraftmaschinen in Abhängigkeit des für den Betrieb vorliegenden Kraftstoffgemischs eingestellt werden müssen.
  • Trotz ähnlicher Zündeigenschaften von Diesel und synthetischen Kraftstoffen, wie z. B. OME, bestehen jedoch Unterschiede in vielen physikalischen Parametern, wie beispielsweise bei der Viskosität und beim Heizwert, der bei OME im Vergleich zu Diesel deutlich geringer ist. Der Heizwert entspricht der Wärmemenge, die bei der Verbrennung einer gleichen Masse an Kraftstoff erzeugt werden kann. Im Schnitt ist der Heizwert bei OME etwa halb so groß wie bei Diesel, das heißt, es müsste, wenn nur der Heizwert betrachtet wird, für eine gleiche zu erzeugende Wärme- bzw. Energiemenge etwa im Schnitt die doppelte Masse an Kraftstoff verbrannt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Verwendung einer Vorrichtung vorzusehen, mit denen die vorliegende Zusammensetzungen des Kraftstoffgemischs, bestehend aus fossilem und synthetischem Kraftstoff, ermittelt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß unabhängigem Anspruch 1 und einer Verwendung einer Vorrichtung gemäß unabhängigem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, mittels eines geeigneten Kraftstoffsensors den Anteil an fossilen Brennstoff und den Anteil an synthetischen Brennstoff zu erfassen, beispielsweise durch Erfassen von zumindest einem Gemischparameter des Kraftstoffgemischs mittels des Kraftstoffsensors. Außerdem basiert die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass unterschiedliche Kraftstoffgemische unterschiedliche Viskositäten aufweisen können, welche durch eine Druckänderung während einer vorbestimmten Zeitdauer in einer Kraftstoffleitung erfasst werden können. Über eine geeignete Auswertung der erfassten Druckänderung und/oder des erfassten Gemischparameters kann dadurch die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt bzw. abgeschätzt werden. In Abhängigkeit der Kenntnis der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs können dann die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine in effizienter und optimierter Weise eingestellt werden.
  • Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs für Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge, wie beispielsweise Personenkraftwage, Lastkraftwagen, Wasserfahrzeuge, Schienenfahrzeuge und Luftfahrzeuge, offenbart. Das Kraftstoffgemisch besteht dabei aus wenigstens einem fossilen Kraftstoff und wenigstens einem synthetischen Kraftstoff, insbesondere Oxymethylenether (OME) in verschiedenen Spezifikationen. Das Kraftstoffgemisch kann von beiden Kraftstoffarten auch jeweils mehrere Kraftstoffe aufweisen. Das Kraftstoffgemisch ist dazu ausgebildet, in zumindest einem Brennraum der Brennkraftmaschine zum Antreiben derselben verbrannt zu werden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Erfassen von zumindest einem Gemischparameter des Kraftstoffgemischs mittels eines Kraftstoffsensors, ein Erfassen einer Druckänderung in einer das Kraftstoffgemisch dem zumindest einen Brennraum zuführenden Kraftstoffleitung während einer Zeitdauer, in der eine Änderung der sich in der Kraftstoffleitung befindlichen Masse des Kraftstoffgemischs vorliegt, und ein Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage des zumindest einen erfassten Gemischparameters und/oder der erfassten Druckänderung.
  • Die Druckänderung in der Kraftstoffleitung wird dadurch hervorgerufen, dass sich die Masse des Kraftstoffgemischs innerhalb des konstanten Volumens der Kraftstoffleitung während Zeitdauern ändert, in denen entweder Kraftstoffgemisch in die Kraftstoffleitung gefördert oder aus der Kraftstoffleitung entnommen wird.
  • Die Zeitdauer, in der eine Änderung der sich in der Kraftstoffleitung befindlichen Masse des Kraftstoffgemischs vorliegt, kann beispielsweise eine Zeitdauer sein, während der eine Kraftstoffpumpe Kraftstoffgemisch in die Kraftstoffleitung, beispielsweise eine Kraftstoffhochdruckleitung, fördert. Ebenso kann die Zeitdauer, in der eine Änderung der sich in der Kraftstoffleitung befindlichen Masse des Kraftstoffgemischs vorliegt, eine Zeitdauer sein, während der eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung entnehmen und den Brennkammern der Brennkraftmaschine zuführen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der zumindest eine Gemischparameter die Dichte, den Heizwert, die Cetan- und/oder Oktanzahl und/oder den Schwefelgehalt und/oder den Elastizitätsmodul des Kraftstoffgemischs.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zumindest eine Gemischparameter mittels eines optischen Messverfahrens ermittelt. Beispielsweise können hier die Absorption und Extinktion des Kraftstoffgemischs mittels einer geeigneten Messapparatur erfasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen der Viskosität des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage der erfassten Druckänderung in der Kraftstoffleitung. Dabei erfolgt das Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs ferner zumindest teilweise auf der Grundlage der bestimmten Viskosität. Wie bereits erwähnt, kann mittels der erfassten Viskosität auf die Anteile an fossilem Kraftstoff und an synthetischem Kraftstoff, zumindest qualitativ, geschlossen werden.
  • Vorzugsweise wird der Gemischparameter desjenigen Kraftstoffgemischs erfasst, welches sich in einem Kraftstofftank und/oder in der Kraftstoffleitung unmittelbar vor dem Brennraum befindet. Somit kann die Zusammensetzung desjenigen Kraftstoffgemischs bestimmt werden, das zumindest teilweise unmittelbar vor der Verbrennung steht, so dass die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine für das zu verbrennende Kraftstoffgemisch optimal eingestellt werden können.
  • Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren umfasst ferner ein Erfassen der Partikelkonzentration im Abgasstrang der Brennkraftmaschine mittels eines Partikelsensors und/oder ein Erfassen der Temperatur des Abgases im Abgasstrang der Brennkraftmaschine. Das Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs erfolgt dabei ferner zumindest teilweise auf der Grundlage der erfassten Partikelkonzentration und der erfassten Temperatur des Abgases.
  • Dabei wird sich zu Nutze gemacht, dass die Partikelemission bei rein synthetischen Kraftstoffen zumindest teilweise kleiner ist als bei rein fossilen Kraftstoffen. Folglich kann bei Kraftstoffgemischen, bestehend aus fossilen und synthetischen Kraftstoffen, die erfasste Partikelemission sowie die erfasst Temperatur des Abgases zumindest einen qualitativen Rückschluss auf die Zusammensetzung eines solchen Kraftstoffs geben. Ferner liegt bei der Verbrennung von rein synthetischen Kraftstoffen ein anderer Brennverlauf in der Brennkammer, insbesondere am Brennende, im Vergleich zu der Verbrennung von rein fossilen Kraftstoffen vor. Diese beiden Effekte können mit einem Partikelsensor und/oder einem Temperatursensor erfasst werden. Vorzugsweise werden diese beiden Parameter während eines Leerlaufs der Brennkraftmaschine erfasst. Alternativ oder zusätzlich können diese beiden Parameter während eines weiteren definierten stationären Betriebszustands der Brennkraftmaschine erfasst werden, beispielsweise bei kontanter Last und/oder konstanter Drehzahl der Brennkraftmaschine.
  • In einem weiteren bevorzugten Verfahren ist ferner ein Erfassen einer Druckänderung in dem zumindest einen Brennraum der Brennkraftmaschine mittels eines Drucksensors und ein Erfassen des Zeitpunkts vorgesehen, an dem eine vorbestimmte Druckänderung in dem zumindest einen Brennraum der Brennkraftmaschine stattfindet. Dabei erfolgt das Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs ferner zumindest teilweise auf der Grundlage der erfassten Druckänderung und/oder des erfassten Zeitpunkts.
  • Insbesondere wird sich dabei zu Nutze gemacht, dass der Heizwert und auch der Zündverzug von rein synthetischen Kraftstoffen anders sind als von rein fossilen Kraftstoffen. Diese beiden physikalischen Größen können mit Hilfe eines Drucksensors im Brennraum detektiert und zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung herangezogen werden. Insbesondere sind die Druckanstiege als auch die Zeitpunkte dieser Druckanstiege bei rein synthetischen Kraftstoffen anders als bei rein fossilen Kraftstoffen. Beispielsweise ist es bekannt, dass die maximale Brennrate eines Kraftstoffgemischs bei großen Lasten im Wesentlichen proportional zum eingebrachten Kraftstoff- bzw. Energiestrom ist. Über entsprechende Nachschlagetabellen lassen sich so Zusammenhänge zwischen den erfassten Parametern und der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs herstellen.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit einem Kraftstoffgemisch bestehend aus einem fossilen Brennstoff und einem synthetischen Brennstoff, insbesondere Oxymethylenether in verschiedenen Spezifikationen, offenbart. Das Verfahren gemäß des zweiten Aspekts weist ein Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Anpassen von zumindest einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der bestimmten Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf.
  • Ferner ist gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung eine Verwendung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs für Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge offenbart, das aus einem fossilen Kraftstoff und einem synthetischen Kraftstoff, insbesondere Oxymethylenether in verschiedenen Spezifikationen, besteht. Das Kraftstoffgemisch ist dazu ausgebildet, in zumindest einem Brennraum der Brennkraftmaschine zum Antreiben derselben verbrannt zu werden. Die Vorrichtung weist einen Kraftstoffsensor, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Gemischparameter des Kraftstoffgemischs zu erfassen, einen Drucksensor, der dazu ausgebildet ist, eine Druckänderung in einer das Kraftstoffgemisch dem zumindest einen Brennraum zuführenden Kraftstoffleitung während einer Zeitdauer zu erfassen, in der eine Änderung der sich in der Kraftstoffleitung befindlichen Masse des Kraftstoffgemischs vorliegt, und eine Bestimmungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage des erfassten Gemischparameters und/oder der Druckänderung zu bestimmen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der bestimmungsgemäßen Verwendung ist der Kraftstoffsensor an einem Kraftstofftank oder der Kraftstoffleitung angebracht und dazu ausgebildet, den zumindest einen Gemischparameter des im Kraftstofftank oder in der Kraftstoffleitung befindlichen Kraftstoffgemischs zu erfassen.
  • Weitere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin beschriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffsystem und einem Abgasstrang zeigt,
    • 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs zeigt,
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs zeigt, und
    • 4 ein Ablaufdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs zeigt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs beispielsweise den Anteil an fossilem Kraftstoff und den Anteil an synthetischem Kraftstoff im Kraftstoffgemisch, woraus dann wiederum die Betriebsparameter zum Betreiben der Brennkraftmaschine eingestellt und angepasst werden können .
  • Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine 10, die ein Kraftstoffsystem 20 und einen Abgasstrang 30 aufweist. Das Kraftstoffsystem 20 besteht aus einem Kraftstofftank 22, in den sowohl fossiler Kraftstoff als auch synthetischer Kraftstoff, wie beispielsweise Oxymethylenether, getankt werden kann. Folglich können im Kraftstofftank 22 sowie im gesamten Kraftstoffsystem 20 zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Kraftstoffgemische vorliegen, je nach dem welcher Kraftstoff, d. h. synthetischer Kraftstoff, fossiler Kraftstoff oder bereits ein Gemisch davon, in den Kraftstofftank 22 getankt hat.
  • Das Kraftstoffgemisch kann aus dem Kraftstofftank 22 mittels einer Kraftstoffpumpe 24 in eine Kraftstoffleitung 26 gefördert werden, von wo aus der Kraftstoff über einzelne Zuleitungen den verschiedenen Brennräumen (nicht explizit dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 zugebracht werden kann. Die Kraftstoffleitung 26 ist vorzugsweise eine Hochdruckleitung, wie beispielsweise ein Common-Rail.
  • Der Abgasstrang 30 umfasst ein Abgassammelrohr 32 und einen Partikelfilter 34, der dazu ausgebildet ist, etwaige im Abgas befindliche Partikel zumindest teilweise einzufangen, bevor das Abgas an die Umgebung freigegeben wird.
  • Wie in der 1 angedeutet, sind dem Kraftstofftank 22 ein Kraftstoffsensor 27 und der Kraftstoffleitung 26 ein Drucksensor 29 zugeordnet. Der Kraftstoffsensor 27, der alternativ ebenfalls an der Kraftstoffleitung 26 angeordnet sein kann, ist dazu ausgebildet, zumindest einen Gemischparameter des Kraftstoffgemischs zu erfassen, wie beispielsweise den Elastizitätsmodul des Kraftstoffgemischs. Vorzugsweise basiert der Kraftstoffsensor 27 auf einem optischem Messprinzip. Alternativ basiert das Messprinzip auf der Absorptionsspektrometrie.
  • Der Drucksensor 29 ist dazu ausgebildet, den Druck in der Kraftstoffleitung 26 über die Zeit zu erfassen bzw. aufzuzeichnen. Damit können Druckänderungen während vorbestimmten Zeiträumen, wie z. B. während die Kraftstoffpumpe 24 das Kraftstoffgemisch aus dem Kraftstofftank 22 in die Kraftstoffleitung 26 fördert, erkannt und ausgewertet werden.
  • Ferner ist, wie in der 1 dargestellt, jedem der vier Brennräume zumindest ein Drucksensor 11, 13, 15, 17 zugeordnet, von denen jeder dazu ausgebildet ist, den Druck innerhalb des jeweiligen Brennraums über die Betriebszeit der Brennkraftmaschine zu erfassen bzw. aufzuzeichnen. Alternativ ist es ausreichend, zumindest einem der Brennräume einen Drucksensor 11, 13, 15, 17 zuzuordnen.
  • Ferner sind stromaufwärts des Partikelfilters 34 ein Partikelsensor 33 und ein Temperatursensor 35 angeordnet. Der Partikelsensor 33, beispielsweise ein elektrostatischer Partikelsensor, ist dazu ausgebildet, die Partikelkonzentration im Abgas zu erfassen. Der Temperatursensor 37 ist dazu ausgebildet, die Abgastemperatur zu detektieren.
  • Unter Verweis auf die 2 ist ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs der Brennkraftmaschine 10 unter Verwendung des in der 1 gezeigten Kraftstoffsensor 27 und Drucksensors 29 erläutert.
  • Das Verfahren der 2 beginnt beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 210, an dem zumindest ein Gemischparameter des sich im Kraftstofftank 22 befindlichen Kraftstoffgemischs mittels des Kraftstoffsensors 27 erfasst wird. Alternativ kann der Kraftstoffsensor 27 an der Kraftstoffleitung 26 angeordnet und dazu ausgebildet sein, den zumindest einen Gemischparameter des sich in der Kraftstoffleitung 26 befindlichen Kraftstoffgemischs zu erfassen.
  • In einem darauffolgenden Schritt 220 wird mittels des Drucksensors der Druck in der Kraftstoffleitung 26 erfasst und eine Druckänderung in der Kraftstoffleitung 26 während einer Zeitdauer ermittelt, in der die Kraftstoffpumpe 24 das Kraftstoffgemisch aus dem Kraftstofftank 22 in die Kraftstoffleitung 26 fördert. Hierzu kann beispielsweise der über die Zeit aufgezeichnete Druck in der Kraftstoffleitung 26 ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Druckänderung während einer Zeitdauer erfasst und aufgezeichnet werden, in der Einspritzvorrichtungen (in den Zeichnungen nicht explizit dargestellt) Kraftstoffgemisch aus der Kraftstoffleitung 26 entnehmen und den Brennräumen der Brennkraftmaschine 10 zuführen. Beispielsweise können hierbei während der Zeitdauer die Maximal- oder Minimalwerte der erfassten absoluten Drücke innerhalb der Kraftstoffleitung 26 und/oder die Druckgradienten des Druckverlaufs ausgewertet werden.
  • In einem darauffolgenden Schritt 230 wird die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage des zumindest einen erfassten Gemischparameters und der erfassten Druckänderung bestimmt. Beispielsweise kann der zumindest eine Gemischparameter die Dichte, den Heizwert, den Cetan- und/oder Oktanzahl und/oder den Schwefelgehalt und/oder den Elastizitätsmodul des Kraftstoffgemischs umfassen.
  • An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass bei der Erfassung der Druckänderung die absoluten Maximal- und Minimalwerte des Drucks während der Zeitdauer und/oder die Druckgradienten der Druckänderung während der Zeitdauer ausgewertet werden können. Der Druckgradient beschreibt z. B. die zeitliche Geschwindigkeit der auftretenden Druckänderungen.
  • Insbesondere kann beim Auswerten des über die Zeit aufgezeichneten Druckverlaufs in der Kraftstoffleitung 26 die Viskosität des Kraftstoffgemischs abgeschätzt bzw. bestimmt werden, woraus wiederum in Kombination mit dem zumindest einen Gemischparameter die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt werden kann. Vor allem bei einem (Kalt-)Start der Brennkraftmaschine 10 kann das Erfassen des Druckanstiegs in der Kraftstoffleitung 26 für die Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs signifikant sein.
  • Bevor das Verfahren der 2 am Schritt 250 endet werden am Schritt 240 basierend auf der am Schritt 230 erfassten Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 10 eingestellt. Der zumindest eine Betriebsparameter der Brennkraftmaschine umfasst beispielsweise den Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffgemischs, die Einspritzmenge des Kraftstoffgemischs, den Zündzeitpunkt des Kraftstoffgemischs und/oder den Regenerationszeitpunkt des Partikelfilters 34.
  • Die 3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs der Brennkraftmaschine 10. Dabei sei ausdrücklich festgehalten, dass die beim Verfahren gemäß der 3 erfassten Parameter auch in Kombination mit den gemäß dem Verfahren der 2 erfassten Parameter zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs kombiniert werden können. Dadurch kann die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs noch genauer bestimmt werden.
  • Das Verfahren gemäß der 3 startet beim Schritt 300 und gelangt dann zum Schritt 310, an dem die Partikelkonzentration im Abgasstrang der Brennkraftmaschine mittels des Partikelsensors 33 erfasst wird. In einem darauffolgenden Schritt 320 wird mittels des Temperatursensors 35 die Temperatur des Abgases ermittelt und am darauffolgenden Schritt 330 wird die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage der erfassten Partikelkonzentration und der erfassten Temperatur bestimmt.
  • Die 4 zeigt ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs der Brennkraftmaschine 10. Auch hier sei wiederum ausdrücklich festgehalten, dass die in der 4 erfassten Parameter in Kombination mit den in der 2 und/oder 3 erfassten Parameter kombiniert werden können, um die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs noch näher spezifizieren zu können.
  • Das Verfahren der 4 startet beim Schritt 400 und gelangt dann zum Schritt 410, an dem eine Druckänderung in dem zumindest einen Brennraum der Brennkraftmaschine 10 mittels eines der Drucksensoren 11, 13, 15, 17 (siehe 1) erfasst wird. In einem darauffolgenden Schritt 420 wird außerdem derjenige Zeitpunkt erfasst, an dem eine vorbestimmte Druckänderung in dem zumindest einen Brennraum der Brennkraftmaschine 10 erfolgt.
  • Die Druckänderung kann sich dabei beispielsweise auf die den Zündzeitpunkt, die initiale Druckänderung und/oder die maximale Brennrate beziehen. Der Zündzeitpunt wird bei ansonsten gleichen Einstellparametern der Brennkraftmaschine 10 und des Einspritzsystems bestimmt und kann eine Eigenschaft der Kraftstoffzusammensetzung anzeigen. Die initiale Druckänderung beschreibt die unmittelbar nach dem Zündzeitpunkt auftretende Druckänderung, zumeist Druckanstieg, und ist eine Funktion des Zündverzuges und/oder der eingebrachten Energiemenge, die während einer Piloteinspritzung oder während einer Haupteinspritzung erfolgt. Die maximale Brennrate kann durch Berechnung des Brennverlaufs aus Druck- und Volumenverlauf im Brennraum nach im Stand der Technik bekannten Vorschriften ermittelt werden. Insbesondere korreliert bei besonders hohen Motorlasten die maximale Brennrate mit der über den Kraftstoff eingebrachten Energiemenge, die wiederum eine Funktion der Kraftstoffzusammensetzung beschreibt.
  • In einem darauffolgenden Schritt 430 kann dann auf der Grundlage der erfassten Druckänderung und des erfassten Zeitpunkts die Zusammensetzung des Brennkraftgemischs bestimmt werden, bevor beim darauffolgenden Schritt 440 die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 10 wie gewünscht und basierend auf der erfassten Zusammensetzung des erfassten Brennkraftstoffgemischs eingestellt werden können.
  • Die Verfahrensschritte 240, 330 440 der 2, 3 und 4 können in einer Bestimmungseinheit (in den Zeichnungen nicht explizit ablaufen. Somit kann die Bestimmungseinheit, die eine elektronische Steuereinheit mit einer Recheneinheit sein kann, die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf den jeweiligen erfassten Parametern bestimmen.
  • Das offenbarte Verfahren ist auch bei Kraftstoffgemischen anwendbar, die aus zumindest einem fossilen Kraftstoffe und mehr als einem synthetischen Kraftstoff bestehen. Beispielsweise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zusammensetzung eines Gemischs aus Diesel, Oxymethylenether und Oktanol ermittelt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs für Brennkraftmaschinen (10) für Fahrzeuge, wobei das Kraftstoffgemisch aus einem fossilen Kraftstoff und einem synthetischen Kraftstoff, insbesondere Oxymethylenether in verschiedenen Spezifikationen, besteht, wobei das Kraftstoffgemisch dazu ausgebildet ist, in zumindest einem Brennraum der Brennkraftmaschine (10) zum Antreiben derselben verbrannt zu werden, wobei das Verfahren aufweist: - Erfassen von zumindest einem Gemischparameter des Kraftstoffgemischs mittels eines Kraftstoffsensors (27), und/oder - Erfassen einer Druckänderung in einer das Kraftstoffgemisch dem zumindest einen Brennraum zuführenden Kraftstoffleitung (26) während einer Zeitdauer, in der eine Änderung der sich in der Kraftstoffleitung (26) befindlichen Masse des Kraftstoffgemischs vorliegt, und - Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage des zumindest einen erfassten Gemischparameters und/oder der erfassten Druckänderung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Gemischparameter die Dichte, den Heizwert, die Cetan- und/oder Oktanzahl, den Schwefelgehalt und/oder den Elastizitätsmodul des Kraftstoffgemischs umfasst.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Gemischparameter mittels eines optischen Messverfahrens ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Bestimmen der Viskosität des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage der erfassten Druckänderung in der Kraftstoffleitung (26), wobei das Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs ferner zumindest teilweise auf der Grundlage der bestimmten Viskosität erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gemischparameter des sich in der Kraftstoffleitung (26) und/oder in einem Kraftstofftank (22) befindlichen Kraftstoffgemischs erfasst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Erfassen der Partikelkonzentration in einem Abgasstrang (30) der Brennkraftmaschine (10) mittels eines Partikelsensors (33), und/oder - Erfassen der Temperatur des Abgases im Abgasstrang (30) der Brennkraftmaschine (10) mittels eines Temperatursensors (35), wobei das Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs ferner zumindest teilweise auf der Grundlage der erfassten Partikelkonzentration und/oder der erfassten Temperatur erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Erfassen einer Druckänderung in dem zumindest einen Brennraum der Brennkraftmaschine mittels eine Drucksensors (11, 13, 15, 17), und/oder - Erfassen des Zeitpunkts, an dem eine vorbestimmte Druckänderung in dem zumindest einen Brennraum der Brennkraftmaschine (10) vorliegt, wobei das Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs ferner zumindest teilweise auf der Grundlage der erfassten Druckänderung und/oder des erfassten Zeitpunkts erfolgt.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) eines Fahrzeugs mit einem Kraftstoffgemisch bestehend aus einem fossilen Kraftstoff und einem synthetischen Kraftstoff, insbesondere Oxymethylenether in verschiedenen Spezifikationen, wobei das Verfahren aufweist: - Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und - Anpassen von zumindest einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (10) in Abhängigkeit der bestimmten Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs.
  9. Verwendung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs für Brennkraftmaschinen (10) für Fahrzeuge, das aus einem fossilen Kraftstoff und einem synthetischen Kraftstoff, insbesondere Oxymethylenether in verschiedenen Spezifikationen, besteht, wobei das Kraftstoffgemisch dazu ausgebildet ist, in zumindest einem Brennraum der Brennkraftmaschine (10) zum Antreiben derselben verbrannt zu werden, wobei die Vorrichtung aufweist: - einen Kraftstoffsensor (27), der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Gemischparameter des Kraftstoffgemischs zu erfassen, und/oder - einen Drucksensor (29), der dazu ausgebildet ist, eine Druckänderung in einer das Kraftstoffgemisch dem zumindest einen Brennraum zuführenden Kraftstoffleitung (26) während einer Zeitdauer zu erfassen, in der eine Änderung der sich in der Kraftstoffleitung (26) befindlichen Masse des Kraftstoffgemischs vorliegt, und - eine Bestimmungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs auf der Grundlage des erfassten Gemischparameters und/oder der Druckänderung zu bestimmen.
  10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei der Kraftstoffsensor (27) an einem Kraftstofftank (22) oder an der Kraftstoffleitung (26) angebracht und dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Gemischparameter des im Kraftstofftank (22) oder in der Kraftstoffleitung (26) befindlichen Kraftstoffgemischs zu erfassen.
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