EP1127270A1 - Verfahren zur erkennung der qualität von kraftstoffen für brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren zur erkennung der qualität von kraftstoffen für brennkraftmaschinen

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EP1127270A1
EP1127270A1 EP99948870A EP99948870A EP1127270A1 EP 1127270 A1 EP1127270 A1 EP 1127270A1 EP 99948870 A EP99948870 A EP 99948870A EP 99948870 A EP99948870 A EP 99948870A EP 1127270 A1 EP1127270 A1 EP 1127270A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current signal
component
ion current
energy content
certain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99948870A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hohner
Jörg MIROLL
Hartung Wilstermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1127270A1 publication Critical patent/EP1127270A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/626—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0626—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
    • F02D19/0634—Determining a density, viscosity, composition or concentration
    • F02D19/0636—Determining a density, viscosity, composition or concentration by estimation, i.e. without using direct measurements of a corresponding sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F02D2200/0612—Fuel type, fuel composition or fuel quality determined by estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
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    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting the quality of fuels for Bre ⁇ --- ⁇ l ⁇ , af-m - machines according to the preamble of claim 1.
  • Such a method is known from DE 195 13 307 C2, according to which the total amount of fuel supplied is determined from a starting process of the Brer- ⁇ kraf-m - sc ---- ne to the detected start of an ignition process in order to identify the characteristics of fuels. Furthermore, the time period is determined from the recognized start of an ignition process to the recognized end of the ignition process. The characteristic of the fuel is then to be determined on the basis of the determined total amount of fuel supplied and the determined time.
  • the problem with this method should be that the amount of fuel that is determined in this method and on which the evaluation is based depends crucially on the operating time of the Brerml ---? Rmasc - ine since the last starting process.
  • the determined amount of fuel is, as it were, integrated, while the duration of the combustion processes should be constant at least after the warm-up phase of the combustion ⁇ -aftm machine under otherwise identical conditions (load, speed).
  • the recognized characteristic of the fuel changes depending on the operating time of the internal combustion machine.
  • the present invention is therefore based on the problem of proposing an improved method for recognizing the quality of fuels for internal combustion engines.
  • the ion current signal is evaluated with regard to its energy content during combustion processes in order to identify at least one component present in the fuel according to its type. It has surprisingly been found that individual constituents of fuels lead to a significant increase in the energy content of the ion current signal during combustion processes in an internal combustion engine. Thus, by evaluating the energy content of the ion current signal, these components can be recognized at least in terms of their type.
  • Knowledge of the invention advantageously shows that the evaluation possibilities of a measured ion current signal can be expanded compared to the prior art. From DE 34 45 539 C2 and DE 196 14 338 Cl it is known in each case to carry out an adjustment of the air / K-raftstoff ratio and an adjustment of the ignition timing by evaluating the ion current signal. In connection with this procedure in particular, a measurement of the ion current signal is sufficient to be able to carry out the further evaluation of the ion current signal according to the invention.
  • the proportion of the at least one component present in the fuel is recognized by evaluating the energy content of the ion current signal.
  • At least one constituent to be recognized can be an alkali metal.
  • At least one constituent to be recognized can be lead.
  • Claims 5 and 6 relate to procedures for determining the energy content of the ion current signal.
  • the amplitude of the ion current signal is evaluated. To determine the amplitude of the ion current signal, it can be broken down, for example, with regard to its oscillation components, by carrying out a frequency analysis. The amplitude is then the amplitude of the fundamental wave.
  • the integral value of the ion current signal is evaluated.
  • the energy content is advantageously evaluated over a longer period of time.
  • the power density spectrum of the signal for example, in order to determine the energy content of the ion current signal by evaluating the power densities of certain frequency ranges.
  • the energy content of the ion current signal can also be determined by evaluating the maximum amount of the ion current signal in the course of an operating cycle of the internal combustion engine.
  • the energy content of the ion current signal is evaluated by comparing a quantity characterizing the energy content of the ion current signal at a specific speed and with a specific load condition of the combustion engine with a reference value corresponding to this speed and the specific load condition.
  • an evaluation of the energy content of the ion current signal is carried out by determining a variable characterizing the energy content of the ion current signal as a function of the speed and the current load state of the brake machine, using a reference curve or an associated reference value is determined as a function of the rotational speed and / or the load condition in a reference characteristic map, the ascertained variable being compared with the established reference value.
  • the method according to claim 8 does necessitate storing a characteristic curve or a map and taking it into account in the evaluation.
  • the evaluation is not tied to the fact that certain defined operating conditions must exist with regard to the speed of the internal combustion engine and / or with regard to the load condition.
  • reference values are assigned to speed values under certain load conditions. It is then possible, when the specific load conditions exist, to determine the corresponding reference value by evaluating the rotational speed and to carry out an evaluation of the energy content of the ion current signal. It is also possible to define reference values depending on the load condition at a certain speed. At a certain speed, the reference value can then be determined by evaluating the load state, and the energy content of the ion current signal can thus be evaluated.
  • reference values are assigned in accordance with values of the speed and the load condition of the machine, such that a reference surface is obtained over the area of the speed and the load conditions. The current reference value can be determined by interpolation between values of the speed and the load condition, for which reference values are stored.
  • a faulty component leads in particular to the fact that the quantity representing the energy content of the ion current signal is larger than the reference value. Depending on how much this quantity exceeds the reference value, a certain component and its proportion in the fuel can be recognized.
  • the corresponding measure can already be provided on the one hand when a certain component is recognized as present. However, the corresponding measure can also only be provided if the recognized component has a proportion that is greater than a certain threshold value.
  • a warning device is activated at least for a certain recognized component if this component exceeds a specific threshold value of the component.
  • an entry is made in a fault memory for a certain recognized component at least if this component exceeds a specific threshold value of the component.
  • the fault memory can be read out, for example, during an inspection of the vehicle. Depending on the fault entry, maintenance work can then be carried out on components which lead to excessive damage to these components due to the detected component of the fuel.
  • a certain recognized component intervenes in the engine control or engine regulation at least when this component exceeds a certain threshold value of the component.
  • This measure proves to be particularly advantageous when the recognized component is lead and the vehicle is equipped with a catalytic converter. An intervention in the engine control or engine regulation can take place, so that the vehicle is shut down in order to avoid damage to the comparatively expensive catalytic converter.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a method according to the invention, according to which an integral value of the ion current signal is formed in step 101 as a variable representing the energy content of the ion current signal.
  • This integral value can be formed on the basis of the measured time profile of the ion current signal during a work cycle. It is also possible to form an integral value of the ion current signal averaged over several work cycles. This is done by determining the integral value over the time profile of the ion current signal of several work cycles and then dividing it by the number of work cycles over which the time profile of the ion current signal was integrated. Such averaging proves to be advantageous in that cycle fluctuations of the ion current signal are compensated for, which can lead to fluctuations in the energy content of the ion current signal even at a constant engine operating point.
  • step 102 the speed and the current load state of the internal combustion engine are taken into account by determining a reference value from a map.
  • reference values are assigned to pairs of values of speeds and load conditions in such a way that there is a reference area over the area of the speed and load conditions. This reference surface is saved in the form of support points.
  • the current reference value can be determined by interpolation.
  • step 103 it is checked whether the integral value determined in step 101 is greater than the reference value determined in step 102 by more than a certain factor a.
  • This factor can, for example, be of the order of 2 to 3.
  • step 103 If it is determined in step 103 that the integral value determined in step 101 is not at least a factor 2 to 3 greater than the reference value determined in step 102, it is concluded that none of the constituents that may be to be found is in the fuel. The process is then ended.
  • step 103 If it is determined in step 103 that the integral value determined in step 101 is larger by at least a factor 2 to 3 than the reference value determined in step 102, a transition is made to step 104.
  • step 104 it is checked whether the integral value determined in step 101 is at least a factor 20 larger than the reference value determined in step 102.
  • step 105 a transition is made to step 105.
  • the integral value is then within a band which is defined as the lower limit by approximately 2-3 times the reference value and the upper limit by approximately 20 times the reference value.
  • Suitable measures can be taken in step 105. These measures can consist, for example, of actuating a warning device in order to inform the driver of the situation.
  • An entry can also be made in a fault memory which is read out during the next inspection of the vehicle and on the basis of which certain maintenance steps can be taken. It is also possible to intervene in the engine control or engine regulation. In the event that lead has been detected in the fuel, it proves to be expedient to prevent the further supply of fuel to the internal combustion engine.
  • step 104 If it was recognized in step 104 that the integral value is greater than the reference value by a factor greater than 20, it can be recognized that the additive in the fuel is not lead but, for example, an alkali metal such as potassium. Further checks can then follow, which is indicated by step 106, in order to further narrow down which component and possibly in what quantity.
  • an alkali metal such as potassium
  • step 107 in which a warning is displayed for the vehicle driver and an entry in a fault memory in order to be able to carry out corresponding maintenance work during the next inspection.
  • FIG. 2 shows a modification of the method according to FIG. 1, step 102 being modified.
  • no map is available for the reference values.
  • the integral value is therefore only compared with a reference value.
  • step 102 it must therefore be checked whether the current conditions with regard to the speed and the load state correspond at least approximately to the state in which the reference value can be expected as an integral value of the ion current signal. If this is the case, a transition is made to step 203, otherwise the execution of the method is ended.
  • step 201 corresponds to step 101
  • step 203 corresponds to step 103
  • step 204 corresponds to step 104
  • step 205 corresponds to step 105
  • step 206 corresponds to step 106
  • step 207 corresponds to this Step 107.
  • a variable other than the determination of the integral value can be used which represents the energy content of the ion current signal.
  • a determination of the maximum value of the amplitude instead of the determination of the integral value.
  • a variable can also be formed by weighted consideration of the integral value and the maximum value of the amplitude.
  • FIG. 3 shows a measured time profile of an ion current signal from the ignition point ZZP.
  • FIG. 4 shows a representation of an integral value of the ion current signal over time from the ignition point ZZP.
  • FIG. 5 shows a characteristic diagram of a reference value R, the characteristic surface being plotted over an area which is defined by the load state L of the internal combustion engine and the speed D of the internal combustion engine.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Qualität von Kraftstoffen für Brennkraftmaschinen, wobei während Verbrennungsvorgängen das Ionenstromsignal hinsichtlich seines Energieinhaltes ausgewertet wird, um wenigstens einen im Kraftstoff vorhandenen Bestandteil zumindest seiner Art nach zu erkennen.

Description

Verfahren zur Erkennung der Qualität von Kraftstoffen für Brennkraftmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Qualität von Kraftstoffen für Breι---ιlα,af-m--schinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein solches Verfahren ist aus der DE 195 13 307 C2 bekannt, wonach zur Erkennung der Charakteristik von Kraftstoffen die insgesamt zugeführte Kraftstoffmenge von einem Anlaßvorgang der Brer-τιkraf-m--sc----ne bis zum erkannten Beginn eines Zündvorganges ermittelt wird. Weiterhin wird die Zeitdauer ermittelt vom erkannten Beginn eines Zündvorganges bis zum erkannten Ende des Zündvorganges. Die Charakteristik des Kraftstoffes soll dann ermittelt werden anhand der ermittelten insgesamt zugeführten K-raftstoffmenge sowie der ermittelten Zeit.
Problematisch dürfte bei diesem Verfahren sein, daß die Kraftstoffmenge, die bei diesem Verfahren ermittelt und der Auswertung zugrunde gelegt wird, entscheidend von der Betriebszeit der Brerml ---?rmasc--ine seit dem letzten Anlaßvorgang abhängt. Die ermittelte Kraftstoffmenge wird gleichsam aufintegriert, während die Zeitdauer der Verbrennungsvorgänge zumindest nach Beendigung der Warmlaufphase der Brenn-α-aftm-ischine unter sonst gleichen Bedingungen (Last, Drehzahl) konstant sein dürfte. Bei der Vorgehensweise nach diesem Verfahren ändert sich also die erkannte Charakteristik des Kraftstoffes abhängig von der Betriebsdauer der Brenn-σaftmaschine.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erkennung der Qualität von Kraftstoffen für Brenn-αaftmaschinen vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 gelöst, wonach während Verbrennungsvorgängen das lonenstromsignal hinsichtlich seines Energieinhaltes ausgewertet wird, um wenigstens einen im Kraftstoff vorhandenen Bestandteil seiner Art nach zu erkennen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß einzelne Bestandteile von Kraftstoffen bei Verbrennungsvorgängen in einer Brennkraftmaschine zu einem signifikanten Anstieg des Energieinhaltes des lonenstromsignales fuhren. Indem also der Energieinhalt des lonenstromsignals ausgewertet wird, können diese Bestandteile also zumindest ihrer Art nach erkannt werden.
Vorteilhaft zeigt sich dabei in Kenntnis der Erfindung, daß die Auswertungsmöglichkeiten eines gemessenen lonenstromsignals gegenüber dem Stand der Technik erweitert werden können. Aus der DE 34 45 539 C2 sowie der DE 196 14 338 Cl ist es jeweils bekannt, durch eine Auswertung des lonenstromsignals eine Einstellung des Luft-/K-raftstofτVerhältnisses sowie eine Einstellung des Zündzeitpunktes vorzunehmen. Insbesondere in Verbindung mit dieser Vorgehensweise ist eine Messung des lonenstromsignals hinreichend, um erfindungsgemäß die weitere Auswertung des lonenstromsignals vornehmen zu können.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 2 wird der wenigstens eine im Kraftstoff vorhandene Bestandteil durch die Auswertung des Energieinhaltes des lonenstromsignales seinem Anteil nach erkannt.
Dadurch kann vorteilhaft erkannt werden, ob der Anteil dieses Bestandteiles innerhalb eines Toleranzbandes liegt. Es ist also möglich, die Qualität des Kraftstoffes vergleichsweise genau zu bestimmen.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 3 kann wenigstens ein zu erkennender Bestandteil ein Alkalimetall sein.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 4 kann wenigstens ein zu erkennender Bestandteil Blei sein.
Nach diesen beiden Ansprüchen können also insbesondere schädliche Bestandteile erkannt werden.
Die Ansprüche 5 und 6 betreffen Vorgehensweisen zur Bestimmung des Energieinhaltes des lonenstromsignals.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 5 wird dabei die Amplitude des lonenstromsignals ausgewertet. Zur Bestimmung der Amplitude des lonenstromsignals kann dieses beispielsweise hinsichtlich seiner Schwingungsbestandteile zerlegt werden, indem eine Frequenzanalyse vorgenommen wird. Die Amplitude ist dann die Amplitude der Grundschwingung.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 6 wird der Integralwert des lonenstromsignals ausgewertet.
Dadurch wird vorteilhaft der Energieinhalt über eine größere Zeitspanne ausgewertet.
Alternativ ist es auch möglich, zur Bestimmung des Energieinhalts des lonenstromsignals beispielsweise das Leistungsdichtespektrum des Signals auszuwerten, indem die Leistungsdichten bestimmter Frequenzbereiche ausgewertet werden. Der Energieinhalt des lonenstromsignals kann auch bestimmt werden, indem der Maximalbetrag des lonenstromsignals im Verlaufe eines Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine ausgewertet wird.
Bezüglich dieser Vorgehensweisen kann jeweils ein einzelner Verbrennungsvorgang bewertet werden. Es ist aber auch möglich, die gemessenen Ionenstromsignale mehrerer Verbrennungsvorgänge bei der Auswertung zu mittein. Die genannten Größen sind vergleichsweise einfach zu ermitteln und sind geeignet, den Energieinhalt des lonenstromsignals zu repräsentieren.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 7 erfolgt eine Auswertung des Energieinhaltes des lonenstromsignales, indem eine den Energieinhalt des lonenstromsignals charakterisierende Größe bei einer bestimmten Drehzahl und bei einem bestimmten Lastzustand der Brennkxafrm-ischine mit einem dieser Drehzahl und dem bestimmten Lastzustand entsprechenden Referenzwert verglichen wird.
Mit diesem Verfahren ist es möglich, den Vergleich mit lediglich einem Referenzwert durchzuführen. Es ist dann nicht notwendig, für die Durchführung des Verfahrens eine Kennlinie oder ein Kennfeld für die Referenzgröße vorzusehen und den Referenzwert jeweils entsprechend den Betriebsbedingungen aus einer Kennlinie oder aus einem Kennfeld zu entnehmen. Bei dem Verfahren nach Anspruch 8 erfolgt eine Auswertung des Energieinhaltes des lonenstromsignals, indem eine den Energieinhalt des lonenstromsignals charakterisierende Größe in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem momentanen Lastzustand der Brer-rιkraftm--schine ermittelt wird, wobei aus einer Refeτen--kennlinie bzw. einem Referenzkennfeld ein zugehöriger Referenzwert in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem Lastzustand ermittelt wird, wobei die ermittelte Größe mit dem eπnittelten Referenzwert verglichen wird.
Im Unterschied zu dem Verfahren nach Anspruch 7 ergibt sich bei dem Verfahren nach Anspruch 8 zwar die Notwendigkeit, eine Kennlinie bzw. ein Kennfeld abzuspeichern und bei der Auswertung zu berücksichtigen. Es erweist sich dabei aber als vorteilhaft, daß die Auswertung nicht daran gebunden ist, daß bestimmte definierte Betriebsbedingungen hinsichtlich der Drehzahl der Brennl aftm--schine und/oder hinsichtlich dem Lastzustand vorliegen müssen.
Wenn eine Kennlinie verwendet wird, werden beispielsweise Referenzwerte Drehzahlwerten unter bestimmten Lastbedingungen zugeordnet. Es ist dann möglich, bei Vorliegen der bestimmten Lastbedingungen durch eine Auswertung der Drehzahl den entsprechenden Referenzwert zu ermitteln und eine Auswertung des Energieinhaltes des lonenstromsignals vorzunehmen. Ebenso ist es möglich, bei einer bestimmten Drehzahl Referenzwerte abhängig von dem Lastzustand festzulegen. Bei einer bestimmten Drehzahl kann dann durch Auswertung des Lastzustandes der Referenzwert ermittelt und so eine Auswertung des Energieinhaltes des lonenstromsignals vorgenommen werden. Bei einem Kennfeld werden Referenzwerte entsprechend Werten der Drehzahl und des Lastzustandes der Brer krafüriaschine so zugeordnet, daß sich eine Referenzfläche über der Fläche der Drehzahlen und der Lastzustände ergibt. Der aktuelle Referenzwert kann durch Interpolation zwischen Werten der Drehzahl und des Lastzustandes ermittelt werden, zu denen Referenzwerte gespeichert sind.
Ein fehlerhafter Bestandteil führt insbesondere dazu, daß die den Energieinhalt des lonenstromsignals repräsentierende Größe größer ist als der Referenzwert. Je nachdem, um wieviel diese Größe den Referenzwert übersteigt, kann ein bestimmter Bestandteil sowie dessen Anteil im Kraftstoff erkannt werden.
Bei den nachfolgenden Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 1 1 kann die entsprechende Maßnahme einerseits bereits dann vorgesehen werden, wenn ein bestimmter Bestandteil als vorhanden erkannt wird. Es kann aber die entsprechende Maßnahme auch erst dann vorgesehen sein, wenn der erkannte Bestandteil einen Anteil aufweist, der größer ist als ein bestimmter Schwellwert.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 9 wird bei einem bestimmten erkannten Bestandteil zumindest dann eine Warneinrichtung angesteuert, wenn dieser Bestandteil einen bestimmten Schwellwert des Anteils übersteigt.
Bei dieser Vorgehensweise wird dem Fahrzeugf hrer angezeigt, daß die Qualität des Kraftstoffes problematisch ist. Weitere Maßnahmen sind dann in die Verantwortung des Fahrzeugführers gestellt.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 10 erfolgt bei einem bestimmten erkannten Bestandteil zumindest dann ein Eintrag in einen Fehlerspeicher, wenn dieser Bestandteil einen bestimmten Schwellwert des Anteils übersteigt.
Der Fehlerspeicher kann beispielsweise bei einer Inspektion des Fahrzeuges ausgelesen werden. Entsprechend dem Fehlereintrag können dann Wartungsarbeiten vorgenommen werden an Bauteilen, die aufgrund des erkannten Bestandteiles des Kraftstoffes zu einer übermäßigen Schädigung dieser Bauteile führen.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 11 erfolgt bei einem bestimmten erkannten Bestandteil zumindest dann ein Eingriff in die Motorsteuerung bzw. Motorregelung, wenn dieser Bestandteil einen bestimmten Schwellwert des Anteils übersteigt.
Diese Maßnahme erweist sich besonders dann als vorteilhaft, wenn der erkannte Bestandteil Blei ist und das Fahrzeug mit einem Katalysator ausgestattet ist. Es kann ein Eingriff in die Motorsteuerung bzw. Motorregelung erfolgen, so daß das Fahrzeug stillgelegt wird, um eine Beschädigung des vergleichsweise teuren Katalysators zu vermeiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:
Fig. 1 : ein erstes Ausführungsbeispiels eines Verfahrens,
Fig. 2: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens, Fig. 3: einen gemessenen Verlauf eines lonenstromsignals,
Fig. 4: eine Darstellung eines Integralwertes des lonenstromsignals und
Fig. 5: eine Darstellung eines Kennfeldes eines Referenzwerts.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach im Schritt 101 ein Integralwert des lonenstromsignals als eine den Energieinhalt des lonenstromsignals repräsentierende Größe gebildet wird. Dieser Integralwert kann aufgrund des gemessenen Zeitverlaufes des lonenstromsignals während eines Arbeitsspiels gebildet werden. Ebenso ist es auch möglich, einen Integralwert des lonenstromsignals über mehrere Arbeitsspiele gemittelt zu bilden. Dies erfolgt, indem der Integralwert über den Zeitverlauf des lonenstromsignals mehrerer Arbeitsspiele ermittelt und anschließend durch die Zahl der Arbeitsspiele geteilt wird, über die der Zeitverlauf des lonenstromsignals integriert wurde. Eine solche Mittelwertbildung erweist sich insofern als vorteilhaft, weil dadurch Zyklusschwankungen des lonenstromsignals ausgeglichen werden, die auch bei einem konstanten Motorbetriebspunkt zu Schwankungen des Energieinhaltes des lonenstromsignals führen können.
Weiterhin wird in dem Schritt 102 die Drehzahl und der momentane Lastzustand der Brennfaafrmaschine berücksichtigt, indem ein Referenzwert aus einem Kennfeld bestimmt wird. Dabei werden Referenzwerte Wertepaaren von Drehzahlen und Lastzuständen so zugeordnet, daß sich eine Referenzfläche über der Fläche der Drehzahl und des Lastzustandes ergibt. Diese Referenzfläche wird in Form von Stützstellen abgespeichert. Der momentane Referenzwert läßt sich durch Interpolation bestimmen.
In dem Schritt 103 wird überprüft, ob der im Schritt 101 ermittelte Integralwert um mehr als einen bestimmten Faktor a größer ist als der im Schritt 102 ermittelte Referenzwert. Dieser Faktor kann beispielsweise in der Größenordnung von 2 bis 3 liegen.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein Anteil von Alkalimetallen oder Blei im Kraftstoff zu einer erheblichen Steigerung des Energieinhalts des lonenstromsignals führt. Indem also der Energieinhalt des lonenstromsignals untersucht wird, können beispielsweise solche Bestandteile erkannt werden und ggf. ihrem mengemnäßigen Anteil (in Gewichts- oder Volumen %) nach bestirnmt werden.
Wird in dem Schritt 103 festgestellt, daß der in dem Schritt 101 bestimmte Integralwert nicht um wenigstens einen Faktor 2 bis 3 größer ist als der im Schritt 102 bestimmte Referenzwert, wird geschlossen, daß sich keiner der ggf. zu erkennenden Bestandteile im Kraftstoff befindet. Der Durchlauf des Verfahrens wird dann beendet.
Wird in dem Schritt 103 festgestellt, daß der in dem Schritt 101 bestimmte Integralwert um wenigstens einen Faktor 2 bis 3 größer ist als der im Schritt 102 bestimmte Referenzwert, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 104.
In diesem Schritt 104 wird überprüft, ob der im Schritt 101 bestimmte Integralwert um wenigstens einen Faktor 20 größer ist als der im Schritt 102 bestimmte Referenzwert.
Ist dies nicht der Fall, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 105. Der Integralwert liegt dann also innerhalb eines Bandes, das durch das etwa 2-3 fache des Referenzwerts als untere Grenze und das etwa 20-fache des Referenzwerts als obere Grenze definiert ist. Aufgrund dieses Integralwertes kann geschlossen werden, daß sich Blei im Kraftstoff befindet. Im Schritt 105 können geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Diese Maßnahmen können beispielsweise darin bestehen, eine Wameinrichtung zu betätigen, um dem Fahrzeugführer die Situation mitzuteilen. Ebenso kann ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgen, der bei der nächsten Inspektion des Fahrzeuges ausgelesen wird und aufgrund dessen bestimmte Wartungsschritte unternommen werden können. Ebenso ist es auch möglich, in die Motorsteuerung bzw. Motorregelung einzugreifen. Im Falle, daß Blei im Kraftstoff erkannt wurde, erweist es sich also zweckmäßig, die weitere Zufuhr von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine zu unterbinden. Bleizusätze im Kraftstoff führen bei Fahrzeugen mit Lambda-Sonde und Katalysator zum Ausfall dieser Bauteile und damit zu schweren Schäden an der Abgasreinigungsanlage, deren Reparatur vergleichsweise teuer ist. Es ist daher vorteilhaft, bei einem erkannten Bleizusatz im Kraftstoff die entsprechenden Maßnahmen zu treffen, um eine Schädigung der Abgasreinigungsanlage zu vermeiden.
Wenn in dem Schritt 104 erkannt wurde, daß der Integralwert um einen Faktor größer als 20 größer ist als der Referenzwert, kann erkannt werden, daß der Zusatz im Kraftstoff kein Blei ist sondern beispielsweise ein Alkalimetall wie Kalium. Es können dann weitere Überprüfungen folgen, was durch den Schritt 106 angedeutet ist, um näher einzugrenzen, um welchen Bestandteil und ggf. in welcher Menge es sich handelt.
In jedem Fall erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 107, in dem eine Warnanzeige für den Fahrzeugführer erfolgt sowie ein Eintrag in einen Fehlerspeicher, um bei der nächsten Inspektion entsprechende Wartungsarbeiten durchfuhren zu können.
Figur 2 zeigt eine Abwandlung des Verfahrens nach Figur 1, wobei der Schritt 102 abgewandelt wurde. Bei dem Verfahren nach Figur 2 steht kein Kennfeld für die Referenzwerte zur Verfügung. Der Integralwert wird also lediglich mit einem Referenzwert verglichen. In dem Schritt 102 muß daher überprüft werden, ob die momentanen Bedingungen hinsichtlich Drehzahl und Lastzustand zumindest in etwa dem Zustand entsprechen, bei dem der Referenzwert als Integralwert des lonenstromsignals erwartet werden kann. Wenn dies der Fall ist, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 203, anderenfalls wird der Durchlauf des Verfahrens beendet.
Die übrigen Verfahrensschritte entsprechen denen der Figur 1. So entspricht der Schritt 201 dem Schritt 101, der Schritt 203 dem Schritt 103, der Schritt 204 dem Schritt 104, der Schritt 205 dem Schritt 105, der Schritt 206 dem Schritt 106 und der Schritt 207 dem Schritt 107.
Bei den beiden erläuterten Ausführungsbeispielen kann außer der Bestimmung des Integralwertes eine andere Größe Verwendung finden, die den Energieinhalt des lonenstromsignals repräsentiert. Es ist beispielsweise möglich, eine Bestimmung des Maximalwertes der Amplitude vorzusehen anstatt der Bestimmung des Integralwertes. Ebenso kann auch eine Größe gebildet werden, durch eine gewichtete Betrachtung des Integralwerts und des Maximalwertes der Amplitude.
Figur 3 zeigt einen gemessenen zeitlichen Verlauf eines lonenstromsignals ab dem Zündzeitpunkt ZZP. Figur 4 zeigt eine Darstellung eines Integralwertes des lonenstromsignals über der Zeit ab dem Zündzeitpunkt ZZP.
Figur 5 zeigt eine Darstellung eines Kennfeldes eines Referenzwerts R, wobei die Kennfläche aufgetragen ist über einer Fläche, die durch den Lastzustand L der Brennkraftmaschine sowie die Drehzahl D der Brennkraftmaschine definiert ist.

Claims

Patentan sprüche
1. Verfahren zur Erkennung der Qualität von Kraftstoffen für Bre--n-CT--ftn--scl-inen, dadurch gekennzeichnet, daß während Verbrennungsvorgängen das lonenstromsignal hinsichtlich seines Energieinhaltes ausgewertet wird (101, 201, 103, 203, 104, 204), um wenigstens einen im Kraftstoff vorhandenen Bestandteil seiner Art nach zu erkennen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine im Kraftstoff vorhandene Bestandteil seinem Anteil nach erkannt wird (104, 204, 107, 207).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zu erkennender Bestandteil ein Alkalimetall ist (104, 204).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zu erkennender Bestandteil Blei ist (103, 203, 104, 204).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des lonenstromsignals ausgewertet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Integralwert des lonenstromsignals ausgewertet wird (101, 201).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung des Energieinhaltes des lonenstromsignales erfolgt, indem eine den Energieinhalt des lonenstromsignals charakterisierende Größe bei einer bestimmten Drehzahl und bei einem bestimmten Lastzustand der Brennlσaftaaschine (201, 202) mit einem dieser Drehzahl und dem bestimmten Lastzustand entsprechenden Referenzwert verglichen wird (203, 204).
. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung des Energieinhaltes des lonenstromsignals erfolgt, indem eine den Energieinhalt des lonenstromsignals charakterisierende Größe in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem momentanen Lastzustand der Brennlσafmiascr-ine ermittelt wird (101), wobei aus einer Refererj---kennlinie bzw. einem Referei- kennfeld ein zugehöriger Referenzwert in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem Lastzustand ermittelt wird (102), wobei die ermittelte Größe mit dem ermittelten Referenzwert verglichen wird (103, 104).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bestimmten erkannten Bestandteil --umindest dann eine Warneinrichtung angesteuert wird, wenn dieser Bestandteil einen bestimmten Schwellwert des Anteils übersteigt (104, 204, 107, 207).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bestimmten erkannten Bestandteil zumindest dann ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgt, wenn dieser Bestandteil einen bestimmten Schwellwert des Anteils übersteigt (104, 204, 107, 207).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bestimmten erkannten Bestandteil zumindest dann ein Eingriff in die Motorsteuerung bzw. Motorregelung erfolgt, wenn dieser Bestandteil einen bestimmten Schwellwert des Anteils übersteigt (104, 204, 107, 207).
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