WO2010063566A2 - Verfahren zur bestimmung einer zusammensetzung eines kraftstoffgemischs - Google Patents

Verfahren zur bestimmung einer zusammensetzung eines kraftstoffgemischs Download PDF

Info

Publication number
WO2010063566A2
WO2010063566A2 PCT/EP2009/065284 EP2009065284W WO2010063566A2 WO 2010063566 A2 WO2010063566 A2 WO 2010063566A2 EP 2009065284 W EP2009065284 W EP 2009065284W WO 2010063566 A2 WO2010063566 A2 WO 2010063566A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
microwave radiation
microwave
fuel mixture
frequency
composition
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/065284
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2010063566A3 (de
Inventor
Juergen Seidel
Juergen Hasch
Christian Waldschmidt
Bernd Huber
Juergen Wendt
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2010063566A2 publication Critical patent/WO2010063566A2/de
Publication of WO2010063566A3 publication Critical patent/WO2010063566A3/de

Links

Classifications

    • 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
    • F02D19/08—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 simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
    • F02D19/087—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels
    • 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
    • F02D19/08—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 simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/084—Blends of gasoline and alcohols, e.g. E85
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
    • G01N33/2852—Alcohol in fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/08—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by sonic or ultrasonic waves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 invention is based on known methods and devices for determining composition of fuel mixtures.
  • fuel mixtures are increasingly being used which, in addition to the actual mineral oil fuels, can process an admixture with ethanol and / or other alcohols.
  • so-called flex-fuel vehicles are known, which can be operated with variable ethanol / gasoline mixtures.
  • the parameters of the engine control of the motor vehicle are adapted to the composition of the fuel mixture.
  • different concepts can be observed worldwide. While in the US so far usually only necessary adjustments of the engine control are made to the fuel mixture in order to even offer flex-fuel vehicles, in Europe typically also efficiency and performance improvements are sought. However, the latter, in particular, presupposes an exact knowledge of the composition of the fuel mixture, in particular of an ethanol-fuel mixture ratio, in order to determine optimum parameters of the engine control.
  • the determination of the ethanol-fuel mixture ratio is usually either on the basis of existing measured variables by means of software in the control unit itself, or this mixing ratio can be detected with an ethanol sensor.
  • Such ethanol sensors can be based on numerous different measurement principles. In particular, capacitance measuring methods based on permittivity and conductivity determination are used here. As a rule, the permittivity of the fuel mixture is determined at frequencies up to approximately 1 MHz.
  • DE 34 12 704 A1 It is a device used to measure the alcohol content in a fuel mixture, which can be used in a fuel line.
  • the fuel line is made of a material which is permeable to high frequency signals.
  • a microwave chamber is arranged outside the fuel line and encloses a part of this fuel line.
  • the microwave chamber has a pair of waveguides disposed opposite to each other with the fuel line therebetween.
  • One of the waveguides is provided with an antenna section for transmitting microwaves from a microwave generator.
  • the other microwave conductor is provided with a receiving antenna section to receive the microwaves passing through the fuel line.
  • Microwaves received by the antenna section are detected by a detector and converted into DC signals corresponding to the strength of the received microwaves.
  • the invention is based on the recognition that the accuracy of known methods can be considerably increased by measuring not punctually at a single, narrow-band frequency, that is to say within a very small frequency range, but over a larger frequency range.
  • multicomponent mixtures for example alcohol-fuel mixtures, in particular ethanol-gasoline mixtures, which additionally contain a water content and / or additives, much more accurately than with the conventional processes.
  • the present invention utilizes the characteristic of a particular response to microwave radiation over a comparatively large frequency range to determine the properties of the fuel mixture.
  • Composition of a fuel mixture is proposed, which can be used in particular for determining an ethanol content and / or a water content and / or a proportion of at least one further component of the fuel mixture.
  • the method can be carried out using a device according to the invention and the device can be set up to carry out a method according to the invention. Accordingly, for possible embodiments of the method, reference may be made to the description of the device and vice versa.
  • a first microwave radiation having at least two microwave frequencies is radiated into the fuel mixture.
  • a microwave radiation is generally to be understood as an electromagnetic radiation, which is in a frequency range of about 300 MHz to about 300 GHz.
  • frequency ranges in the range between 0.3 GHz and 20 GHz, preferably between 0.5 and 10 GHz and particularly preferably in the range between 0.5 and 6 GHz are used.
  • microwave radiation having at least two microwave frequencies is to be understood as microwave radiation which, successively and / or simultaneously, covers a frequency range of at least 100 MHz. In this case, this frequency range through the at least two microwave frequencies be covered continuously or in regular or irregular steps.
  • the first microwave radiation comprises ultra-wideband microwave radiation.
  • An ultra-wideband microwave radiation (UWB) is understood to be a microwave radiation as defined above, which uses an extremely large frequency range, with a bandwidth of at least 500 MHz.
  • the method further comprises a step of receiving at least a second microwave radiation from the fuel mixture.
  • this second microwave radiation may comprise at least one portion of the first microwave radiation transmitted through the fuel mixture.
  • the second microwave radiation which is particularly preferred in the context of the present invention, may comprise at least one reflected portion of the first microwave radiation.
  • the reflection properties of the fuel mixture can be measured.
  • the method according to the invention comprises a step in which the second microwave radiation is compared with the first microwave radiation and from this comparison at least one parameter is determined as a function of the frequency of the first microwave radiation.
  • this at least one parameter can be determined, for example, at a first of the at least two microwave frequencies, a second of the at least two microwave frequencies and optionally at further of the at least two microwave frequencies.
  • these at least two microwave frequencies need not necessarily be discrete microwave frequencies, but the first microwave radiation may extend over a continuous, wide frequency band.
  • the at least one parameter can be determined, for example, over this entire frequency band, continuously or at constant or non-constant intervals.
  • the totality of the parameters determined in this way as a function of the microwave frequency is also referred to below as the curve of the characteristic variable, which term may include a finite or infinite set of characteristics which are respectively assigned to the microwave frequencies of the first microwave radiation.
  • the second microwave radiation may represent a reaction of the fuel mixture to the radiation of the first microwave radiation.
  • second microwave radiation preferably represents a response radiation which is transmitted, reflected, remitted or emitted by the fuel mixture in response to the irradiation of the first microwave radiation, for example.
  • a combination of several types of second microwave radiation is conceivable.
  • the second microwave radiation By “receiving" the second microwave radiation, it is possible to understand, for example, a recording of an intensity and / or an amplitude and / or a phase of the second microwave radiation, Corresponding quantities can also be determined for the first microwave radiation For example, a linear combination of the amplitudes and / or phases of the first microwave radiation and the corresponding magnitudes of the second microwave radiation may be compared. For example, a difference between an amplitude of the first microwave radiation and an amplitude of the second microwave radiation and a difference between the phase of the first microwave radiation and the phase of the second microwave radiation Microwave radiation are formed. These differences can then each form the characteristic and / or form part of this parameter.
  • the parameter may include, for example, at least one of the following parameters: a permittivity, in particular a complex permittivity; a permittivity number, in particular a complex permittivity number; an absorption, in particular a complex absorption; a transmission, in particular a complex transmission.
  • a permittivity in particular a complex permittivity
  • a permittivity number in particular a complex permittivity number
  • an absorption in particular a complex absorption
  • a transmission in particular a complex transmission.
  • complex quantities are to be understood in each case as a variable which includes an amplitude and a phase.
  • the permittivity which is often referred to by the letter ⁇ , describes the permeability of materials for electric fields. It is a material property of dielectrics or at least only weakly electrically conductive materials, which manifests itself in the application of electrical fields to these materials.
  • the permittivity number ⁇ r thus characterizes the field weakening effects of the dielectric polarization within electrically insulating materials.
  • this profile may include, for example, the knowledge of the at least one parameter over a frequency range of the first microwave radiation, continuously or at predetermined intervals.
  • the course of the parameter can be determined in a single step, for example by simultaneously and / or sequentially determining the characteristics over the frequency range, or an iterative or stepwise determination of the parameters over the frequency range.
  • the term determination of the composition of the fuel mixture can be understood, for example, to be the determination of a concentration of one or more components of this fuel mixture and / or a mixing ratio. Accordingly, the determination of the composition of the fuel mixture can be carried out completely, in the sense of a complete analysis, or only partially, for example by determining only the concentration and / or the mixing ratio of a single component and / or several components.
  • any analytical, semiempirical or empirical methods can be used to evaluate the measured characteristic of the parameter and thus to determine the composition of the fuel mixture.
  • reference curves of the parameter can be determined analytically, empirically or semiempirically.
  • the fuel mixture may comprise at least two, preferably three, four or more components, wherein in each case reference characteristics of the parameter are at least partially known via the frequency of the first microwave radiation for these components.
  • these reference courses can be determined by the fact that the respective components are used as pure substances or as substantially pure substances by means of the method described above. searches and characteristic curves are recorded. These characteristic curves can then be stored as reference curves for the respective component, for example in a memory.
  • Possibilities are conceivable, for example by storing a large number of combinations and corresponding reference curves for different fuel mixture compositions in a memory and, accordingly, looking for reference curves with the greatest possible match from the measured profile. Also in this way it is possible to conclude the composition of the fuel mixture.
  • a device for determining the composition of the fuel mixture is proposed. This can in particular be set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
  • the device may, for example, be set up in accordance with the program in order to control and / or carry out the method steps.
  • the device may, for example, comprise one or more data processing devices, for example microcomputers.
  • the device comprises at least one measuring volume for receiving a
  • This measurement volume may include, for example, a fuel tank and / or a fuel line.
  • a measuring chamber in the fuel line may also be included, for example in the form of an extension in the fuel line.
  • the device comprises at least one microwave transmitter, which is set up to radiate a first microwave radiation having at least two microwave frequencies into the fuel mixture in the measurement volume.
  • the device comprises at least one microwave receiver, which is set up to receive a second microwave radiation from the fuel mixture in the measuring volume.
  • the microwave transmitter and / or microwave receiver reference may be made, for example, to known devices of this type from microwave technology.
  • the microwave transmitter can be configured in various ways.
  • the microwave transmitter can comprise a probe that can be introduced into the measuring volume.
  • a rod-shaped device is to be understood as meaning, for example, a rod-shaped device which can be introduced into the measuring volume in such a way that it can be permanently or temporarily fixed there.
  • This probe can, in addition to the microwave transmitter, also comprise other components of the device, for example, the microwave receiver.
  • the microwave transmitter can also be set up to irradiate the first microwave radiation through a wall region of the measuring volume which is at least partially transparent for the first microwave radiation and preferably also for the second microwave radiation.
  • this can be a measurement window.
  • the measurement volume may comprise, for example, a plastic or a similar material which is transparent to the microwave radiation.
  • the apparatus may further comprise a coupling device for coupling the first microwave radiation and a coupling device for coupling out the second microwave radiation.
  • the coupling device and the decoupling device can also be at least partially component-identical and have at least one directional coupler for separating the second microwave radiation from the first microwave radiation.
  • Such directional couplers are components of high-frequency technology, which branch off a part of the current in a line electromagnetic waves direction dependent. In this case, the directional coupler can be used to separate the first and second microwave radiation. This embodiment of the device is particularly advantageous when reflection measurements are performed.
  • the device comprises at least one evaluation device, which is set up to compare the second microwave radiation with the first microwave radiation and to determine at least one parameter as a function of the microwave frequency of the first microwave radiation, as well as from the course of the parameter over the microwave frequency first microwave radiation to close the composition of the fuel mixture.
  • this evaluation device may comprise, for example, one or more data processing devices.
  • This may be decentralized data processing devices, which may be configured, for example, as part of a sensor of the device.
  • the evaluation device in particular one or more data processing devices of the evaluation device, can also be completely or partially combined with other devices.
  • engine control devices can be used, so that, for example, at least part of the evaluation device can be integrated in a motor control. In this way, existing resources can be used anyway.
  • the composition of the fuel mixture need not necessarily be determined in absolute units.
  • an inference to this composition can also comprise only the determination of one or more result variables from which the composition of the fuel mixture can be directly or indirectly deduced.
  • these result quantities may be simple signals, for example signals which are proportional to the concentration of one or more components of the fuel mixture.
  • a signal may be output and / or included which is proportional to the ethanol content in the fuel mixture.
  • These signals can be provided by the evaluation device.
  • these signals can also be transmitted to an engine control, so that the engine control can be particularly adapted to the composition of the fuel mixture.
  • the evaluation device is in communication with the engine control via at least one wireless and / or wired location and / or is completely or partially integrated in the engine control. In this way, the results of the determination of the composition of the fuel mixture can be used efficiently and quickly.
  • This information about the composition of the fuel mixture can then be used, for example by the engine controller, as shown above, to a Adjustment to the actual composition of the fuel mixture and / or to perform an optimization of the engine control parameters according to the detected fuel mixture composition.
  • the apparatus and method described above in one or more of the described embodiments have numerous advantages over known apparatus and methods.
  • the known methods which work narrowband and perform only selective measurements, can be reliably and safely examined by means of the proposed method and the proposed device also composed of several components fuel mixtures.
  • the present invention may employ a characteristic of permittivity over a wide range of frequencies to determine the mixture characteristics of the fuel mixture.
  • This Permitt foundedsverlauf usually has a much higher significance than the individual measurement points used in previous methods.
  • the complex reflection factor of the fuel mixture can be detected.
  • a measurement setup with an IQ evaluation can be used.
  • the first microwave radiation may include a first partial radiation and a second partial radiation which is phase-shifted with respect to the first partial radiation, for example by 90 °. Subsequently, a phase-sensitive detection of the second microwave radiation can take place.
  • Other measuring methods for determining a course of the complex permittivity and / or other parameters are also conceivable.
  • the possibility of a very broadband measurement of the absorption properties of the fuel in the high-frequency range, the composition of the fuel mixture and thus the fuel quality can be determined in a simple and fast manner.
  • the determination of, for example, water-containing fuel mixtures is also made more accurate or even made possible.
  • the optional use of UWB microwave systems with extremely high bandwidth has a positive effect.
  • the method and the device according to the invention are preferably based on the detection of dielectric properties of the fuel mixture over a frequency range, in particular on a measurement of the complex permittivity of fuels or fuel mixtures.
  • the device which can be configured, for example, as a high-frequency sensor circuit, can be coupled to the measurement volume by a probe.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of the measurement of a course of dielectric characteristics over a frequency range.
  • FIG. 1 schematically shows a block diagram of an exemplary embodiment of a device 110 according to the invention for determining a composition of a fuel mixture, by means of which an exemplary embodiment of a method according to the invention is also to be explained.
  • the device 110 can be used, for example, in a motor vehicle as an ethanol sensor and / or as a fuel quality sensor.
  • the device 1 10 can be used for example as a component 1 12, which is indicated in Figure 1 by a dashed line.
  • a different division of the individual components of the device 110 can take place, so that these components individually or in groups can be completely or partially integrated into other components of a motor vehicle. It can also be the Integration into another sensor or into another component, for example in a pump. Other embodiments are possible.
  • the device 110 includes a measuring volume 114, which can absorb a quantity of the fuel mixture.
  • the measuring volume 1 14, as indicated in Figure 1 by the reference numeral 1 16, are flowed through by fuel.
  • the measuring volume 114 can accordingly be designed, for example, as a tank and / or as part of a fuel line. Various configurations are possible.
  • the device 110 according to FIG. 1 comprises a high-frequency
  • Sensor circuit 118 which comprises a microwave transmitter 120 and a microwave receiver 122. Both the microwave transmitter 120 and the microwave receiver 122 are designed broadband in this embodiment and connected via a directional coupler 124 with a coupling element 126.
  • the coupling element 126 combines the properties of a coupling-in device 128 for coupling microwave radiation into the fuel and a coupling-out device 130 for coupling the microwave radiation out of the fuel.
  • the coupling element 126 is shown in this embodiment as insertable into the measuring volume 114 probe 132.
  • a measuring volume 114 which has a wall region which is at least partially permeable to microwave radiation in the region of the coupling element 126.
  • the device 110 has a signal evaluation, which serves as an evaluation device 134 and which, for example, the microwave receiver 122 and / or other components of the high-frequency sensor circuit 118 is connected.
  • this evaluation device 134 can also perform other tasks of the device 110, for example a control of the high-frequency sensor circuit 1 18.
  • the evaluation device 134 may comprise, for example, one or more data processing devices, for example a microcomputer. It can be provided a program-technical device of the evaluation device 134, which sets up the evaluation device 134 for the control and / or evaluation tasks.
  • the evaluation device 134 can also be completely or partially combined with other components of an internal combustion engine and / or of a motor vehicle, for example a motor control.
  • the evaluation device 134 comprises a data output 136, via which signals to other components, such as an engine control unit, can be transmitted. When combined with the engine control unit, this data output 136 can optionally also be omitted. Furthermore, in contrast to the unidirectional embodiment indicated in FIG. 1, the data output 136 can also be bidirectional, so that the device 110 can also receive control commands via this data output 136, for example. Alternatively or additionally, in addition to the data output 136, at least one additional input and / or at least one additional interface may be provided, via which an exchange of data and / or control commands between the device 110 and other components, such as the engine control unit, can be done.
  • the microwave transmitter 120 may, for example, be designed as an ultra-wideband transmitter (UWB) and generate a broadband high-frequency signal, for example in the frequency range between 1 and 10 GHz.
  • This microwave signal which acts as the first microwave radiation, is fed by means of the coupling device 128 into the measuring volume 14 filled with the fuel mixture. There, a part of the energy of the high-frequency signal of the first microwave radiation can be absorbed by the fuel, whereas the remaining portion of the signal as second microwave radiation via the coupling-out device 130 again comes out of the container of the measuring volume 1 14.
  • the microwave receiver 122 which, for example, can likewise be designed as an ultra-wideband receiver (UWB receiver).
  • the signals generated by the microwave receiver 122, corresponding to the received second microwave radiation, in this case the reflected microwave radiation, can be transmitted, for example via a data line 138, to the evaluation device 134 and evaluated there wholly or partially.
  • at least one parameter can then be determined as a function of the microwave frequency. In the present case, this may, for example, the absorption rate as
  • FIG. 2 shows, by way of example, a profile of the absorption rate (designated as dimensionless variable a in this illustration) as a function of the microwave frequency f.
  • the microwave frequency is likewise shown without units in FIG. 2 and may be indicated, for example, in Hz, MHz or GHZ.
  • f u 1 GHz
  • other frequency ranges are possible in principle.
  • Figure 2 shows an example of the course of the absorption curves over the frequency for different substances 140, 142 and 144.
  • the curves are respectively designated accordingly.
  • Reference numeral 146 denotes the cumulative curve from curves 140, 142 and 144. It can be seen that the ratio of the absorption curves 140, 142 and 144 and / or the respective sum depends strongly on the frequency.
  • different regions are formed, which are designated by the reference numeral 148 in FIG. 2, in which different substances have the same absorption. In these regions 148, the total signal of the absorption changes only comparatively little even if the composition changes.
  • a (f) ai (f) + a 2 (f) + a 3 (f).
  • the combination of the individual absorption rates ai and f does not necessarily have to be linear. Other combinations of these absorption rates can also be selected, although linear combinations are preferred on account of the simpler evaluation. In principle, however, it is sufficient if the absorption properties of the mixture can be described as function F or functional F of the absorption rates of the individual components:
  • a (f) F [ai (f), a 2 (f), a 3 (f)].
  • the profile of the individual absorption rates ai (f), ...., a n (f) can be determined, for example, by a model and / or a reference measurement. These individual absorption rates can then serve as reference curves and be stored, for example, completely or partially in a data memory, for example a data memory of the evaluation device 134.
  • Proportion of one or more substances in the fuel mixture 116 are determined. This can be done, for example, by means of a system of equations in which coefficients of a linear combination of the reference courses are adapted.
  • the following curve can result:
  • a (f) krai, re f (f) + k 2 -a 2 , ref (f) + k 3 -a 3 , ref (f).
  • a (f) designates the course of the absorption over the frequency actually measured in a real fuel mixture 1 16, ai, ref (f), a 2 , ref (f), a 3 , ref (f) the reference curves of the absorption rates of the individual possible components and k ⁇ k 2 and k 3 coefficients which describe the proportion of the respective substance component in the fuel mixture 116.
  • Coefficients are determined. These coefficients can then be considered, for example, as linear to the proportion of the respective substance in the fuel mixture 116, so that the proportions can be determined from these coefficients.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs (116), insbesondere zur Bestimmung eines Ethanolanteils und/oder eines Wasseranteils in dem Kraftstoffgemisch (116). Es wird eine erste Mikrowellen- Strahlung mit mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen in das Kraftstoffgemisch (116) eingestrahlt und mindestens eine zweite Mikrowellenstrahlung aus dem Kraftstoffgemisch (116) empfangen. Die zweite Mikrowellenstrahlung wird mit der ersten Mikrowellenstrahlung verglichen und mindestens eine Kenngröße in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung bestimmt. Aus dem Verlauf der Kenngröße über die Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung wird auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs (116) geschlossen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von Zusammensetzung von Kraftstoffgemischen. So sind beispielsweise in Kraftfahrzeugen zunehmend Kraftstoffgemische im Einsatz, welche neben den eigentlichen Mi- neralöl-Kraftstoffen eine Beimischung an Ethanol und/oder anderen Alkoholen verarbeiten können. Beispielsweise sind so genannte Flex-Fuel-Fahrzeuge bekannt, welche mit variablen Ethanol-/Benzin-Gemischen betrieben werden können. Üblicherweise werden dabei die Parameter der Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs angepasst. Dabei lassen sich weltweit unter- schiedliche Konzepte beobachten. Während in den USA üblicherweise bislang lediglich notwendige Anpassungen der Motorsteuerung an das Kraftstoffgemisch vorgenommen werden, um überhaupt Flex-Fuel-Fahrzeuge anbieten zu können, werden in Europa typischerweise auch Wirkungsgrad- und Leistungssteigerungen angestrebt. Insbesondere letzteres setzt jedoch zur Bestimmung optimaler Parameter der Motorsteuerung in der Regel eine genaue Kenntnis der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs, insbesondere eines Ethanol-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses, voraus.
Die Bestimmung des Ethanol-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses erfolgt in der Regel entweder anhand vorliegender Messgrößen mittels einer Software im Steuergerät selbst, oder dieses Mischungsverhältnis kann mit einem Ethanolsensor erkannt werden. Derartigen Ethanolsensoren können zahlreiche unterschiedliche Messprinzipien zugrunde liegen. Insbesondere kommen hier auf der Permittivität und der Leitfähigkeitsbestimmung basierende Kapazitätsmessverfahren zum Einsatz. In der Regel wird dabei bei Frequenzen bis ca. 1 MHz die Permittivität des Kraftstoffgemischs bestimmt. Nachteilig an einer reinen Permittivitätsbestimmung (mit Temperaturkorrektur) bei
Frequenzen bis ca. 1 MHz ist jedoch, dass mittels dieser Verfahren prinzipiell lediglich die genaue Bestimmung der Zusammensetzung von Gemischen mit maximal zwei Komponenten möglich ist. Weitere Komponenten des Kraftstoffgemischs können mittels dieser Methode in der Regel nicht erkannt werden.
Um weitere Komponenten, wie beispielsweise Wasser zu identifizieren, sind Messungen im GHz-Bereich notwendig, da hier die Permittivität von Alkohol, Wasser und weiterer polarer Komponenten, beispielsweise Störkomponenten, aufgrund der Orientierungspolarisation mit zunehmender Frequenz stark abnimmt. Ein Beispiel derartiger im GHz-Bereich arbeitender Verfahren wird in DE 34 12 704 A1 offenbart. Es wird eine Vorrichtung zum Messen des Alkoholgehalts in einem Kraftstoffgemisch eingesetzt, welche in einer Kraftstoff leitung eingesetzt werden kann. Die Kraftstoffleitung ist aus einem Material gefertigt, welches für Hochfrequenzsignale durchlässig ist. Eine Mikrowellenkammer ist außerhalb der Kraftstoffleitung angeordnet und umschließt dabei einen Teil dieser Kraftstoffleitung. Die Mikrowellenkammer weist ein Paar von Wellenlei- tern auf, die einander gegenüberliegend mit der Kraftstoffleitung dazwischen angeordnet sind. Einer der Wellenleiter ist mit einem Antennenabschnitt zur Übertragung von Mikrowellen von einem Mikrowellengenerator versehen. Der andere Mikrowellenleiter ist mit einem Empfangsantennenabschnitt versehen, um die Mikrowellen zu empfangen, welche die Kraftstoff leitung durchtreten. Mikrowellen, welche von den Antennen- abschnitt empfangen werden, werden von einem Detektor erkannt und in Gleichspannungs-Signale umgewandelt, welche der Stärke der empfangenen Mikrowellen entsprechen.
Verfahren wie das beispielsweise in DE 34 12 704 A1 beschriebene Verfahren arbeiten üblicherweise bei einer Messfrequenz, bei welcher die Absorptionsrate des Kraftstoffgemischs stark vom Mischungsverhältnis abhängt. Nachteilig an derartigen Verfahren ist jedoch, dass die Genauigkeit dieser Verfahren in vielen Fällen Raum für Verbesserungen lässt. Insbesondere bei Mehrstoffgemischen, die zusätzlich zu Ethanol und Kraftstoff weitere Anteile enthalten, wie beispielsweise einen Wasseranteil und/oder Additive, lassen sich mittels der bekannten Verfahren nur schwer untersuchen. Derartige Mehrkomponenten-Gemische gewinnen jedoch in der modernen Motortechnologie zunehmend an Bedeutung. Um auch bei derartigen komplexeren Gemischen zuverlässige und präzise Messergebnisse erzielen zu können und damit eine präzise, optimierte Motorsteuerung vornehmen zu können, sind daher genauere Verfahren und Vorrich- tungen notwendig. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Genauigkeit bekannter Verfahren erheblich gesteigert werden kann, indem nicht punktuell bei einer einzigen, schmalbandi- gen Frequenz, das heißt innerhalb eines sehr kleinen Frequenzbereichs, gemessen wird, sondern über einen größeren Frequenzbereich hinweg. Auf diese Weise lassen sich insbesondere Mehrstoffgemische, beispielsweise Alkohol-Kraftstoff-Gemische, insbesondere Ethanol-Benzin-Gemische, welche zusätzlich noch einen Wasseranteil und/oder Additive enthalten, erheblich genauer charakterisieren als mit den herkömmli- chen Verfahren. Die vorliegende Erfindung nutzt dementsprechend den charakteristischen Verlauf einer bestimmten Antwort auf eine Mikrowelleneinstrahlung über einen vergleichsweise großen Frequenzbereich hinweg zur Ermittlung der Eigenschaften des Kraftstoffgemischs.
Dementsprechend werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer
Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs vorgeschlagen, welche insbesondere zur Bestimmung eines Ethanolanteils und/oder eines Wasseranteils und/oder eines Anteils mindestens einer weiteren Komponente des Kraftstoffgemischs eingesetzt werden können. Dabei kann das Verfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vor- richtung durchgeführt werden und die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Dementsprechend kann für mögliche Ausgestaltungen des Verfahrens auf die Beschreibung der Vorrichtung verwiesen werden und umgekehrt.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine erste Mikrowellenstrahlung mit mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen in das Kraftstoffgemisch eingestrahlt. Unter einer Mikrowellenstrahlung ist dabei allgemein eine elektromagnetische Strahlung zu verstehen, welche in einem Frequenzbereich von ca. 300 MHz bis ca. 300 GHz liegt. Insbesondere werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Frequenzbereiche im Bereich zwischen 0,3 GHz und 20 GHz, vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 GHz und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 6 GHz eingesetzt.
Unter dem Begriff einer Mikrowellenstrahlung mit mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen ist dabei eine Mikrowellenstrahlung zu verstehen, welche, nacheinander und//oder gleichzeitig, einen Frequenzbereich von mindestens 100 MHz abdeckt. Dabei kann dieser Frequenzbereich durch die mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen kontinuierlich oder auch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Schritten abgedeckt sein. Wie unten näher ausgeführt wird, ist es besonders bevorzugt, wenn die erste Mikrowellenstrahlung eine Ultrabreitband-Mikrowellenstrahlung umfasst. Unter einer Ultrabreitband-Mikrowellenstrahlung (englisch: Ultra Wide Band, UWB) wird dabei eine Mik- rowellenstrahlung im Sinne der obigen Definition verstanden, welche einen extrem großen Frequenzbereich nutzt, mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz.
Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt, bei welchem mindestens eine zweite Mikrowellenstrahlung aus dem Kraftstoffgemisch empfangen wird. Diese zweite Mikro- wellenstrahlung kann beispielsweise, wie in DE 34 12 704 A1 beschrieben, mindestens einen durch das Kraftstoffgemisch transmittierten Anteil der ersten Mikrowellenstrahlung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Mikrowellenstrahlung jedoch, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt ist, mindestens einen reflektierten Anteil der ersten Mikrowellenstrahlung umfassen. So können bei- spielsweise die Reflexionseigenschaften des Kraftstoffgemischs gemessen werden.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt, in welchem die zweite Mikrowellenstrahlung mit der ersten Mikrowellenstrahlung verglichen und aus diesem Vergleich mindestens eine Kenngröße in Abhängigkeit von der Frequenz der ersten Mikrowellenstrahlung bestimmt wird. So kann diese mindestens eine Kenngröße beispielsweise bei einer ersten der mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen, einer zweiten der mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen sowie gegebenenfalls bei weiteren der mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen bestimmt werden. Wie oben dargelegt, müssen diese mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen jedoch nicht notwendiger- weise diskrete Mikrowellenfrequenzen sein, sondern es kann sich die erste Mikrowellenstrahlung über ein kontinuierliches, breites Frequenzband erstrecken. In diesem Fall kann die mindestens eine Kenngröße beispielsweise über dieses gesamte Frequenzband hinweg kontinuierlich oder in konstanten oder nicht-konstanten Abständen bestimmt werden. Die Gesamtheit der auf diese Weise ermittelten Kenngrößen in Abhän- gigkeit von der Mikrowellenfrequenz wird im Folgenden auch als Verlauf der Kenngröße bezeichnet, wobei dieser Begriff eine endliche oder unendliche Menge von Kenngrößen beinhalten kann, die jeweils den Mikrowellenfrequenzen der ersten Mikrowellenstrahlung zugeordnet sind.
Die zweite Mikrowellenstrahlung kann, wie oben dargestellt, eine Reaktion des Kraftstoffgemischs auf die Einstrahlung der ersten Mikrowellenstrahlung darstellen. Die zweite Mikrowellenstrahlung stellt also vorzugsweise eine Antwortstrahlung dar, welche von dem Kraftstoffgemisch, in Antwort auf die Einstrahlung der ersten Mikrowellenstrahlung, beispielsweise transmittiert, reflektiert, remittiert oder emittiert wird. Auch eine Kombination mehrerer Arten von zweiten Mikrowellenstrahlungen ist denkbar.
Unter einem „Empfangen" der zweiten Mikrowellenstrahlung kann dabei beispielsweise eine Aufnahme einer Intensität und/oder einer Amplitude und/oder einer Phase der zweiten Mikrowellenstrahlung verstanden werden. Entsprechende Größen können auch für die erste Mikrowellenstrahlung ermittelt werden. Wird die zweite Mikrowellen- Strahlung mit der ersten Mikrowellenstrahlung verglichen, so kann der Vergleich, welcher in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung durchgeführt wird, mehrere Arten von Vergleichsverfahren umfassen. So kann beispielsweise eine Linearkombination aus den Amplituden und/oder Phasen der ersten Mikrowellenstrahlung und der entsprechenden Größen der zweiten Mikrowellenstrah- lung gebildet werden. Beispielsweise kann eine Differenz zwischen einer Amplitude der ersten Mikrowellenstrahlung und einer Amplitude der zweiten Mikrowellenstrahlung und eine Differenz aus der Phase der ersten Mikrowellenstrahlung und der Phase der zweiten Mikrowellenstrahlung gebildet werden. Diese Differenzen können dann jeweils die Kenngröße bilden und/oder einen Teil dieser Kenngröße bilden.
Entsprechend der Art des Vergleichs kann die Kenngröße beispielsweise mindestens eine der folgenden Kenngrößen umfassen: eine Permittivität, insbesondere eine komplexe Permittivität; eine Permittivitätszahl, insbesondere eine komplexe Permittivitäts- zahl; eine Absorption, insbesondere eine komplexe Absorption; eine Transmission, insbesondere eine komplexe Transmission. Unter komplexen Größen ist dabei jeweils eine Größe zu verstehen, welche eine Amplitude und eine Phase beinhaltet. Die Permittivität, welche häufig auch mit dem Buchstaben ε bezeichnet wird, beschreibt die Durchlässigkeit von Materialien für elektrische Felder. Sie ist eine Materialeigenschaft von Dielektrika oder zumindest nur schwach elektrisch leitfähigen Materialien, welche sich bei der Beaufschlagung dieser Materialien mit elektrischen Feldern äußert. Sie stellt die Proportionalitätskonstante zwischen der elektrischen Flussdichte D und dem elektrischen Feld dar: D = ε • E. Die Permittivitätszahl, häufig auch als εr bezeichnet oder auch als relative Permittivität, ist das Verhältnis der Permittivität ε zur elektrischen Feldkonstante ε0 (Permittivität des Vakuums): εr = ε/ε0. Die Permittivitätszahl εr kennzeichnet somit die feldschwächenden Effekte der dielektrischen Polarisation innerhalb elektrisch isolierender Materialien. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gleichwertig mit der Permittivitätszahl εr ist die so genannte e- lektrische Suszeptibilität χ = ε - 1. Zwischen der Suszeptibilität und der Permittivitätszahl wird im Sinne der vorliegenden Erfindung begrifflich nicht unterschieden.
Erfindungsgemäß wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren aus dem Verlauf der
Kenngröße über die Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs geschlossen. Wie oben dargestellt, kann dieser Verlauf beispielsweise die Kenntnis der mindestens einen Kenngröße über einen Frequenzbereich der ersten Mikrowellenstrahlung hinweg kontinuierlich oder in vorge- gebenen Abständen umfassen. Dabei kann der Verlauf der Kenngröße in einem einzelnen Schritt bestimmt werden, beispielsweise indem die Kenngrößen über den Frequenzbereich hinweg gleichzeitig und/oder nacheinander bestimmt werden, oder es kann eine iterative oder schrittweise Bestimmung der Kenngrößen über den Frequenzbereich hinweg erfolgen.
Zur Auswertung des Verlaufs der Kenngröße und somit zur Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs können verschiedene Verfahren herangezogen werden. Allgemein kann unter dem Begriff der Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs beispielsweise die Bestimmung einer Konzentration einer einzelnen oder mehrerer Komponenten dieses Kraftstoffgemischs und/oder ein Mischungsverhältnis verstanden werden. Dementsprechend kann die Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs vollständig, im Sinne einer vollständigen Analyse, oder lediglich teilweise erfolgen, beispielsweise indem lediglich die Konzentration und/oder das Mischungsverhältnis einer einzelnen Komponente und/oder mehrerer Komponen- ten bestimmt werden.
Zur Auswertung des gemessenen Verlaufs der Kenngröße und damit zur Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs können grundsätzlich beliebige analytische, semiempirische oder empirische Verfahren herangezogen werden. Beispielswei- se können Referenzverläufe der Kenngröße analytisch, empirisch oder semiempirisch bestimmt werden. So kann das Kraftstoffgemisch beispielsweise mindestens zwei, vorzugsweise drei, vier oder mehr Komponenten umfassen, wobei jeweils Referenzverläufe der Kenngröße über die Frequenz der ersten Mikrowellenstrahlung für diese Komponenten zumindest teilweise bekannt sind. Beispielsweise können diese Referenzver- laufe dadurch ermittelt werden, dass die jeweiligen Komponenten als Reinstoffe oder als im Wesentlichen reine Stoffe mittels des oben beschriebenen Verfahrens unter- sucht und dabei Kennlinienverläufe aufgenommen werden. Diese Kennlinienverläufe können dann als Referenzverläufe für die jeweilige Komponente beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein.
Bei der eigentlichen Messung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs kann dann aus dem gemessenen Verlauf der Kenngröße mittels der bekannten Referenzverläufe auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs geschlossen werden. Dieser Rückschluss auf die Zusammensetzung kann beispielsweise durch einen Einzelvergleich des gemessenen Verlaufs mit den Referenzverläufen erfolgen. Auch andere Verfahren sind denkbar. So kann beispielsweise eine Linearkombination der Referenzverläufe gebildet werden, um auf diese Weise die Linearkombination der Referenzverläufe an den gemessenen Verlauf anzupassen. Aus den bei dieser Anpassung an den gemessenen Verlauf bestimmten Koeffizienten der Linearkombination, welche beispielsweise nach bekannten Anpassungsverfahren bestimmt werden können, kann dann auf die Anteile der einzelnen Komponenten geschlossen werden. Auch andere
Möglichkeiten sind denkbar, beispielsweise indem eine Vielzahl von Kombinationen und entsprechenden Referenzverläufen für verschiedene Kraftstoffgemischzusammensetzungen in einem Speicher hinterlegt werden und dementsprechend aus dem gemessenen Verlauf Referenzverläufe mit der größtmöglichen Übereinstimmung heraus- gesucht werden. Auch auf diese Weise lässt sich auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs schließen.
Wie oben dargestellt, wird neben dem vorgeschlagenen Verfahren eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs vorgeschlagen. Diese kann insbesondere eingerichtet sein, um ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung beispielsweise entsprechend programmtechnisch eingerichtet sein, um die Verfahrensschritte zu steuern und/oder durchzuführen. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung beispielsweise ein oder mehrere Datenverarbeitungsgeräte, beispielsweise Mikrocomputer, um- fassen. Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Messvolumen zur Aufnahme einer
Menge des Kraftstoffgemischs. Dieses Messvolumen kann beispielsweise einen Kraftstofftank und/oder eine Kraftstoff leitung umfassen. Auch eine Messkammer in der Kraftstoffleitung kann umfasst sein, beispielsweise in Form einer Erweiterung in der Kraftstoffleitung. Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens einen Mikrowellensender, welcher eingerichtet ist, um eine erste Mikrowellenstrahlung mit mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen in das Kraftstoffgemisch in dem Messvolumen einzustrahlen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens einen Mikrowellenempfänger, welcher eingerichtet ist, um eine zweite Mikrowellenstrahlung aus dem Kraftstoffgemisch in dem Messvolumen zu empfangen. Bezüglich der Ausgestaltungen der Mikrowellensender und/oder Mikrowellenempfänger kann beispielsweise auf bekannte Vorrichtungen dieser Art aus der Mikrowellentechnik verwiesen werden.
Der Mikrowellensender kann dabei auf verschiedene Weisen ausgestaltet sein. So kann der Mikrowellensender beispielsweise eine in das Messvolumen einbringbare Sonde umfassen. Unter einer Sonde ist dabei beispielsweise eine stabförmige Vorrichtung zu umfassen, welche derart in das Messvolumen einbringbar ist, dass diese dort permanent oder vorübergehend befestigt werden kann. Diese Sonde kann, neben dem Mikrowellensender, auch weitere Komponenten der Vorrichtung umfassen, beispielsweise auch den Mikrowellenempfänger.
Alternativ oder zusätzlich zur Ausgestaltung des Mikrowellensenders als Sonde kann der Mikrowellensender auch eingerichtet sein, um die erste Mikrowellenstrahlung durch einen für die erste Mikrowellenstrahlung und vorzugsweise auch für die zweite Mikrowellenstrahlung zumindest teilweise transparenten Wandbereich des Messvolumens einzustrahlen. Insbesondere kann es sich hierbei um ein Messfenster handeln. In diesem Wandbereich kann das Messvolumen beispielsweise einen Kunststoff oder ein ähnliches Material, welches für die Mikrowellenstrahlung transparent ist, umfassen.
Die Vorrichtung kann weiterhin eine Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln der ersten Mikrowellenstrahlung umfassen sowie eine Auskoppelvorrichtung zum Auskoppeln der zweiten Mikrowellenstrahlung. Dabei können die Einkoppelvorrichtung und die Auskoppelvorrichtung auch zumindest teilweise bauteilidentisch sein und mindestens einen Richtkoppler zum Trennen der zweiten Mikrowellenstrahlung von der ersten Mikrowellenstrahlung aufweisen. Derartige Richtkoppler sind Bauteile aus der Hochfrequenztechnik, welche einen Teil der in einer Leitung laufenden elektromagnetischen Wellen richtungsabhängig abzweigen. In diesem Fall kann der Richtkoppler zur Trennung der ersten und zweiten Mikrowellenstrahlung eingesetzt werden. Diese Ausgestaltung der Vorrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Reflexionsmessungen durchgeführt werden. Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens eine Auswertevorrichtung, welche eingerichtet ist, um die zweite Mikrowellenstrahlung mit der ersten Mikrowellenstrahlung zu vergleichen und mindestens eine Kenngröße in Abhängigkeit von der Mikrowellen- frequenz der ersten Mikrowellenstrahlung zu bestimmen, sowie um aus dem Verlauf der Kenngröße über die Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs zu schließen. Wie oben dargestellt, kann diese Auswertevorrichtung beispielsweise ein oder mehrere Datenverarbeitungsgeräte umfassen. Dabei kann es sich um dezentral angeordnete Datenverarbeitungsgeräte handeln, welche beispielsweise als Teil eines Sensors der Vorrichtung ausgestaltet sein können. Alternativ oder zusätzlich können die Auswertevorrichtung, insbesondere ein oder mehrere Datenverarbeitungsgeräte der Auswertevorrichtung, auch ganz oder teilweise mit anderen Vorrichtungen kombiniert werden. So können beispielsweise Motorsteuerungsgeräte genutzt werden, so dass beispielsweise zumindest ein Teil der Auswertevorrichtung in einer Motorsteuerung integriert sein kann. Auf diese Weise können ohnehin vorhandene Ressourcen genutzt werden.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenen Vorrichtung muss die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs nicht notwendigerweise in absoluten Einhei- ten bestimmt werden. So kann ein Schluss auf diese Zusammensetzung beispielsweise auch lediglich die Ermittlung einer oder mehrerer Ergebnisgrößen umfassen, aus welchen sich direkt oder indirekt auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs schließen lässt. Beispielsweise können diese Ergebnisgrößen einfache Signale sein, beispielsweise Signale, welche proportional zur Konzentration einer oder mehrerer Komponenten des Kraftstoffgemischs sind. Beispielsweise kann ein Signal ausgegeben werden und/oder umfasst sein, welches proportional zum Ethanolgehalt in dem Kraftstoffgemisch ist. Diese Signale können von der Auswertevorrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere können diese Signale auch an eine Motorsteuerung übermittelt werden, so dass die Motorsteuerung auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs besonders angepasst werden kann. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, wenn die Auswertevorrichtung mit der Motorsteuerung über mindestens eine drahtlose und/oder drahtgebundene Stelle in Verbindung steht und/oder ganz oder teilweise in der Motorsteuerung integriert ist. Auf diese Weise können die Ergebnisse der Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs effizient und schnell benutzt wer- den. Diese Information über die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs kann dann beispielsweise von der Motorsteuerung, wie oben dargestellt, genutzt werden, um eine Anpassung an die tatsächliche Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs vorzunehmen und/oder um eine Optimierung der Motorsteuerungsparameter entsprechend der erfassten Kraftstoffgemischzusammensetzung durchzuführen.
Die oben beschriebene Vorrichtung und das oben beschriebene Verfahren in einer o- der mehreren der beschriebenen Ausführungsformen weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, welche schmalbandig arbeiten und lediglich punktuell Messungen durchführen, lassen sich mittels des vorgeschlagenen Verfahrens und der vorgeschlagenen Vorrichtung auch aus mehreren Komponenten zusammengesetzte Kraftstoffgemische zuverlässig und sicher untersuchen. So kann die vorliegende Erfindung beispielsweise einen charakteristischen Verlauf der Permittivität über einen großen Frequenzbereich zur Ermittlung der Gemischeigenschaften des Kraftstoffgemischs einsetzen. Dieser Permittivitätsverlauf hat in der Regel eine wesentlich höhere Aussagekraft gegenüber den bei bisherigen Verfahren genutzten einzelnen Messpunkten. Erfindungsgemäß kann beispielsweise der komplexe Reflexionsfaktor des Kraftstoffgemischs erfasst werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Messaufbau mit einer IQ- Auswertung verwendet werden. Unter einer derartigen IQ-Auswertung wird eine Anordnung verstanden, bei welcher zusätzlich zu dem eigentlichen Signal ein um 90° phasenverschobenes Signal eingesetzt wird, um dann die Antwortsignale auf diese beiden phasenverschobenen Eingangssignale zu addieren und auf diese Weise die komplexe Amplitude eines Mischsignals zu erhalten. So kann beispielsweise die erste Mikrowellenstrahlung eine erste Teilstrahlung enthalten sowie eine zweite Teilstrahlung, welche gegenüber der ersten Teilstrahlung phasenverschoben ist, beispielsweise um 90°. Anschließend kann eine phasensensitive Detektion der zweiten Mikrowellenstrahlung erfolgen. Auch andere Messverfahren zur Ermittlung eines Verlaufs der komplexen Permittivität und/oder anderer Kenngrößen sind denkbar.
Durch die Möglichkeit einer sehr breitbandigen Messung der Absorptionseigenschaften des Kraftstoffs im Hochfrequenzbereichs kann die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs und damit die Kraftstoffgüte auf einfache und schnelle Weise ermittelt werden. Dabei wird auch die Bestimmung beispielsweise wasserhaltiger Kraftstoffgemische genauer ausgestaltet oder sogar erst ermöglicht. Insbesondere macht sich hier die optionale Verwendung von UWB-Mikrowellensystemen mit extrem hoher Bandbrei- te positiv bemerkbar. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beruhen vorzugsweise auf der Erfassung dielektrischer Eigenschaften des Kraftstoffgemischs über einen Frequenzbereich hinweg, insbesondere auf einer Messung der komplexen Permittivität von Kraftstoffen bzw. Kraftstoffgemischen. Die Vorrichtung, welche bei- spielsweise als Hochfrequenz-Sensorschaltung ausgestaltet sein kann, kann durch eine Sonde an das Messvolumen angekoppelt sein. Aus der Differenz (Amplitude und Phase) zwischen ausgesendetem und empfangenem Signal kann auf die Permittivität des sich im Messvolumen befindlichen Kraftstoffgemischs geschlossen werden. Durch den Einsatz eines Ultrabreitband-Sensors kann dabei die Permittivität nicht nur bei ein- zelnen Frequenzlinien ermittelt werden, sondern deren Verlauf über den gesamten gemessenen Frequenzbereich hinweg, beispielsweise einen Bereich zwischen 0,5 und 6 GHz.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der Messung eines Verlaufs dielektrischer Kenngrößen über einen Frequenzbereich.
In Figur 1 ist schematisiert und als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs dargestellt, anhand derer auch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden soll. Die Vorrichtung 110 kann beispiels- weise in einem Kraftfahrzeug als Ethanolsensor und/oder als Kraftstoffgütesensor eingesetzt werden. Die Vorrichtung 1 10 kann beispielsweise als Komponente 1 12 eingesetzt werden, was in Figur 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Alternativ kann auch eine andere Aufteilung der einzelnen Bauelemente der Vorrichtung 110 erfolgen, so dass diese Bauelemente einzeln oder in Gruppen auch ganz oder teilweise in andere Komponenten eines Kraftfahrzeugs integriert sein können. Es kann auch die Integration in einen anderen Sensor oder in eine andere Komponente, z.B. in eine Pumpe erfolgen. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.
Die Vorrichtung 1 10 umfasst ein Messvolumen 114, welches eine Menge des Kraft- stoffgemischs aufnehmen kann. Beispielsweise kann das Messvolumen 1 14, wie in Figur 1 durch die Bezugsziffern 1 16 angedeutet, von Kraftstoff durchströmt werden. Das Messvolumen 114 kann dementsprechend beispielsweise als Tank und/oder als Teil einer Kraftstoff leitung ausgestaltet sein. Verschiedene Ausgestaltungen sind möglich.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 110 gemäß Figur 1 eine Hochfrequenz-
Sensorschaltung 118, welche einen Mikrowellensender 120 und einen Mikrowellenempfänger 122 umfasst. Sowohl der Mikrowellensender 120 als auch der Mikrowellenempfänger 122 sind in diesem Ausführungsbeispiel breitbandig ausgestaltet und über eine Richtkopplerstruktur 124 mit einem Koppelelement 126 verbunden. Das Koppel- element 126 vereint in diesem Ausführungsbeispiel die Eigenschaften einer Einkoppelvorrichtung 128 zum Einkoppeln von Mikrowellenstrahlung in den Kraftstoff und einer Auskoppelvorrichtung 130 zum Auskoppeln der Mikrowellenstrahlung aus dem Kraftstoff. Das Koppelelement 126 ist in diesem Ausführungsbeispiel als in das Messvolumen 114 einbringbare Sonde 132 dargestellt. Auch andere Ausgestaltungen sind je- doch grundsätzlich möglich, beispielsweise ein Messvolumen 114, welches im Bereich des Koppelelements 126 einen für Mikrowellenstrahlung zumindest teilweise durchlässigen Wandbereich aufweist.
Weiterhin weist die Vorrichtung 110 eine Signalauswertung auf, welche als Auswerte- Vorrichtung 134 dient und welche beispielsweise dem Mikrowellenempfänger 122 und/oder anderen Komponenten der Hochfrequenz-Sensorschaltung 118 verbunden ist. Neben der Signalauswertung kann diese Auswertevorrichtung 134 auch andere Aufgaben der Vorrichtung 1 10 übernehmen, beispielsweise eine Steuerung der Hochfrequenz-Sensorschaltung 1 18. Die Auswertevorrichtung 134 kann beispielsweise ein oder mehrere Datenverarbeitungsgeräte umfassen, beispielsweise einen Mikrocomputer. Es kann eine programmtechnische Einrichtung der Auswertevorrichtung 134 vorgesehen sein, welche die Auswertevorrichtung 134 für die Steuer- und/oder Auswerteaufgaben einrichtet. Wie oben dargestellt, kann die Auswertevorrichtung 134 auch ganz oder teilweise mit anderen Komponenten einer Brennkraftmaschine und/oder ei- nes Kraftfahrzeugs zusammengefasst sein, beispielsweise einer Motorsteuerung. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Auswertevorrichtung 134 einen Datenausgang 136, über welchen Signale an andere Komponenten, beispielsweise ein Motorsteuerungsgerät, übermittelt werden können. Bei einer Zusammenfassung mit dem Motorsteuerungsgerät kann dieser Datenausgang 136 optional auch entfallen. Weiterhin kann der Datenausgang 136 auch, im Gegensatz zu der in Figur 1 angedeuteten unidirektionalen Ausgestaltung, bidirektional ausgestaltet sein, so dass die Vorrichtung 1 10 beispielsweise auch über diesen Datenausgang 136 Steuerbefehle empfangen kann. Alternativ oder zusätzlich kann, zusätzlich zu dem Datenausgang 136, auch mindestens ein zusätzlicher Eingang und/oder mindestens eine zusätzliche Schnittstelle vorgesehen sein, über welche ein Austausch von Daten und/oder Steuer- befehlen zwischen der Vorrichtung 110 und anderen Komponenten, beispielsweise dem Motorsteuergerät, erfolgen kann.
Der Mikrowellensender 120 kann beispielsweise als Ultrabreitband-Sender (UWB) ausgestaltet sein und ein breitbandiges Hochfrequenzsignal, beispielsweise im Fre- quenzbereich zwischen 1 und 10 GHz, erzeugen. Dieses Mikrowellensignal, welches als erste Mikrowellenstrahlung fungiert, wird mit Hilfe der Einkoppelvorrichtung 128 in das mit dem Kraftstoffgemisch gefüllte Messvolumen 1 14 eingespeist. Dort kann ein Teil der Energie des Hochfrequenzsignals der ersten Mikrowellenstrahlung durch den Kraftstoff absorbiert werden, wohingegen der restliche Anteil des Signals als zweite Mikrowellenstrahlung über die Auskoppelvorrichtung 130 wieder aus dem Behältnis des Messvolumens 1 14 herausgelangt. Über die Richtkopplerstruktur 124 wird dieser reflektierte Anteil des Hochfrequenzsignals in den Mikrowellenempfänger 122 geführt, welcher beispielsweise ebenfalls als Ultrabreitband-Empfänger (UWB-Empfänger) ausgestaltet sein kann. Die von dem Mikrowellenempfänger 122 erzeugten Signale, entsprechend der empfangenen zweiten Mikrowellenstrahlung, in diesem Fall der reflektierten Mikrowellenstrahlung, können, beispielsweise über eine Datenleitung 138, an die Auswertevorrichtung 134 übermittelt und dort ganz oder teilweise ausgewertet werden. Durch Vergleich von eingespeister und reflektierter Mikrowellenstrahlung kann dann mindestens eine Kenngröße in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ermit- telt werden. In dem vorliegenden Fall kann dies beispielsweise die Absorptionsrate als
Funktion der Mikrowellenfrequenz sein.
In Figur 2 ist beispielhaft ein Verlauf der Absorptionsrate (in dieser Darstellung als dimensionslose Größe a bezeichnet) als Funktion der Mikrowellenfrequenz f dargestellt. Die Mikrowellenfrequenz ist in Figur 2 ebenfalls ohne Einheiten gezeigt und kann beispielsweise in Hz, MHz oder GHZ angegeben sein. In diesem Fall ist der Verlauf der Absorptionsrate zwischen einer unteren Frequenz fu und einer oberen Frequenz f0 aufgetragen. Als Beispiel kann fu = 1 GHz und f0 = 10 GHz angenommen werden. Auch andere Frequenzbereiche sind jedoch grundsätzlich möglich.
Dabei zeigt Figur 2 exemplarisch den Verlauf der Absorptionskurven über der Frequenz für verschiedene Stoffe 140, 142 und 144. Die Kurven sind jeweils entsprechend bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 146 ist die Summenkurve aus den Kurven 140, 142 und 144 bezeichnet. Es lässt sich erkennen, dass das Verhältnis der Absorptionskurven 140, 142 und 144 und/oder die jeweilige Summe stark von der Frequenz abhängt. So bilden sich verschiedene Bereiche, welche in Figur 2 mit der Bezugsziffer 148 bezeichnet sind, in welchen unterschiedliche Stoffe gleiche Absorption aufweisen. In diesen Bereichen 148 ändert sich das Gesamtsignal der Absorption auch bei einer Änderung der Zusammensetzung nur vergleichsweise wenig.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, das Absorptionssignal über den gesamten Wellenlängenbereich zwischen fu und f0 auszuwerten, um eine präzisiere Information über die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs 116 zu erhalten. Für ein Kraftstoffgemisch mit n unterschiedlichen Anteilen ergibt sich für das in Figur 2 gezeigte Beispiel mit einem Gemisch von n = 3 unterschiedlichen Anteilen die folgende Auswer- tung. So weist jede Komponente jeweils eine Absorptionsrate a,(f) auf, mit i = 1 , ...., 3.
Der Verlauf dieser Kurven a,(f) ist in Figur 2 mit den oben genannten Bezugsziffern 140, 142 und 144 bezeichnet. Für die daraus resultierende Summen-Absorptionsrate a(f), welche in Figur 2 mit der Bezugsziffer 146 bezeichnet ist, ergibt sich damit folgender Zusammenhang:
a(f) = ai(f) + a2(f) + a3(f).
Dabei muss die Verknüpfung der einzelnen Absorptionsraten ai von f nicht zwingend linear sein. Auch andere Kombinationen dieser Absorptionsraten können gewählt wer- den, wobei jedoch Linearkombinationen aufgrund der einfacheren Auswertung bevorzugt sind. Grundsätzlich ist es jedoch ausreichend, wenn sich die Absorptionseigenschaften des Gemisches als Funktion F bzw. Funktional F der Absorptionsraten der Einzelkomponenten beschreiben lassen:
a(f) = F[ai(f), a2(f), a3(f)]. Der Verlauf der einzelnen Absorptionsraten ai(f), ...., an(f) kann beispielsweise durch ein Modell und/oder eine Referenzmessung bestimmt werden. Diese einzelnen Absorptionsraten können dann als Referenzverläufe dienen und beispielsweise ganz oder teilweise in einem Datenspeicher hinterlegt werden, beispielsweise einem Datenspei- eher der Auswertevorrichtung 134. Durch Vergleich eines Verlaufs einer tatsächlich gemessenen Absorption über der Frequenz in einem Kraftstoffgemisch 116 mit diesen hinterlegten Referenzverläufen kann dann der Anteil eines oder mehrerer Stoffe im Kraftstoffgemisch 116 ermittelt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Gleichungssystems erfolgen, bei welchem Koeffizienten einer Linearkombination der Refe- renzverläufe angepasst werden. Für das oben angegebene Dreistoffgemisch kann sich beispielsweise folgende Kurve ergeben:
a(f) = krai,ref(f) + k2-a2,ref(f) + k3-a3,ref(f).
Dabei bezeichnet a(f) den tatsächlich in einem realen Kraftstoffgemisch 1 16 gemessenen Verlauf der Absorption über der Frequenz, ai,ref(f), a2,ref(f), a3,ref(f) die Referenzverläufe der Absorptionsraten der einzelnen möglichen Komponenten und k^ k2 und k3 Koeffizienten, welche den Anteil der jeweiligen Stoffkomponente im Kraftstoffgemisch 116 beschreiben. Durch Anpassung dieser Koeffizienten, beispielsweise durch übliche Anpassungsverfahren (beispielsweise Minimierung der Fehlerquadrate) können diese
Koeffizienten bestimmt werden. Diese Koeffizienten können dann beispielsweise als linear zum Anteil des jeweiligen Stoffes im Kraftstoffgemisch 116 betrachtet werden, so dass sich aus diesen Koeffizienten die Anteile ermitteln lassen.
Es sei darauf hingewiesen, dass das oben beschriebene Auswerteverfahren zur Auswertung des Verlaufs der Kenngröße über der Frequenz der Mikrowellenstrahlung lediglich eine von vielen Möglichkeiten skizziert. Alternativ oder zusätzlich lassen sich andere Kenngrößen verwenden, beispielsweise die Transmission der Mikrowellenstrahlung, oder es lassen sich andere Arten von Auswerteverfahren einsetzen, bei- spielsweise eine unmittelbare Analyse des Verlaufs der Kenngröße über Mustervergleiche mit hinterlegten Verläufen. Verschiedene Ausführungsformen sind denkbar.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs (1 16), insbesondere zur Bestimmung eines Ethanolanteils und/oder eines Wasseranteils in dem Kraftstoffgemisch (1 16), wobei eine erste Mikrowellenstrahlung mit mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen in das Kraftstoffgemisch (1 16) eingestrahlt wird, wobei mindestens eine zweite Mikrowellenstrahlung aus dem Kraftstoffgemisch (116) empfangen wird, wobei die zweite Mikrowellenstrahlung mit der ersten Mikrowellenstrahlung verglichen und mindestens eine Kenngröße in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung bestimmt wird, wobei aus dem Verlauf der Kenngröße über die Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs (1 16) geschlossen wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite Mikrowellen- Strahlung einen reflektierten und/oder transmittierten Anteil der ersten Mikrowellenstrahlung umfasst.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kenngröße mindestens eine der folgenden Kenngrößen umfasst: eine Permittivität, insbesondere eine komplexe Permittivität; eine Permittivitätszahl, insbesondere eine komplexe
Permittivitätszahl; eine Absorption, insbesondere eine komplexe Absorption; eine Transmission, insbesondere eine komplexe Transmission.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus einer Differenz zwischen einer Amplitude und/oder Phase der ersten Mikrowellenstrahlung und einer Amplitude und/oder Phase der zweiten Mikrowellenstrahlung auf die Kenngröße geschlossen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kenngröße über einen Frequenzbereich der ersten Mikrowellenstrahlung hinweg kontinuierlich oder in vorgegebenen Abständen bestimmt wird.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Frequenzbereich im Bereich zwischen 0,3 GHz und 20 GHz, insbesondere im Bereich zwischen 0,5 und 10 GHz und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 GHz und 6 GHz liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Mikrowellenstrahlung und/oder die zweite Mikrowellenstrahlung eine Ultrabreitband- Mikrowellenstrahlung umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftstoffgemisch (116) mindestens zwei Komponenten umfasst, wobei jeweils Referenzverläufe der Kenngröße über die Frequenz der ersten Mikrowellenstrahlung für die Komponenten zumindest teilweise bekannt sind und aus dem gemessenen Verlauf der Kenngröße mittels der bekannten Referenzverläufe auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs (1 16) geschlossen wird.
9. Vorrichtung zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs (1 16), insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der vor- hergehenden Ansprüche, umfassend mindestens ein Messvolumen (114) zur Aufnahme einer Menge des Kraftstoffgemischs (116), insbesondere einen Kraftstofftank und/oder eine Kraftstoffleitung, weiterhin umfassend mindestens einen Mikrowellensender (120), wobei der Mikrowellensender (120) eingerichtet ist, um eine erste Mikrowellenstrahlung mit mindestens zwei Mikrowellenfrequenzen in das Kraftstoffgemisch (116) einzustrahlen, weiterhin umfassend mindestens einen Mikrowellenempfänger (122), wobei der Mikrowellenempfänger (122) eingerichtet ist, um eine zweite Mikrowellenstrahlung aus dem Kraftstoffgemisch (1 16) zu empfangen, weiterhin umfassend mindestens eine Auswertevorrichtung (134), wobei die Auswertevorrichtung (134) eingerichtet ist, um die zweite Mikrowellenstrahlung mit der ersten Mikrowellenstrahlung zu vergleichen und mindestens eine Kenngröße in
Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung zu bestimmen sowie um aus dem Verlauf der Kenngröße über die Mikrowellenfrequenz der ersten Mikrowellenstrahlung auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs (1 16) zu schließen.
10. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Mikrowellensender (120) eine in das Messvolumen (1 14) einbringbare Sonde (132) umfasst.
1 1. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mikro- wellensender (120) eingerichtet ist, um die erste Mikrowellenstrahlung durch einen für die erste Mikrowellenstrahlung und vorzugsweise für die zweite Mikrowellenstrahlung zumindest teilweise durchlässigen Wandbereich des Messvolumens (1 14), insbesondere einen einen Kunststoff umfassenden Wandbereich des Messvolumens (114), einzustrahlen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, umfassend eine Einkoppelvorrichtung (128) zum Einkoppeln der ersten Mikrowellenstrahlung in das Messvolumen (114), weiterhin umfassend eine Auskoppelvorrichtung (130) zum Auskoppeln der zweiten Mikrowellenstrahlung, wobei die Einkoppelvorrich- tung (128) und die Auskoppelvorrichtung (130) zumindest teilweise bauteilidentisch sind und mindestens einen Richtkoppler (124) zum Trennen der zweiten Mikrowellenstrahlung von der ersten Mikrowellenstrahlung aufweisen.
PCT/EP2009/065284 2008-12-05 2009-11-17 Verfahren zur bestimmung einer zusammensetzung eines kraftstoffgemischs WO2010063566A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008044383A DE102008044383A1 (de) 2008-12-05 2008-12-05 Verfahren zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs
DE102008044383.2 2008-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010063566A2 true WO2010063566A2 (de) 2010-06-10
WO2010063566A3 WO2010063566A3 (de) 2010-08-19

Family

ID=41818337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/065284 WO2010063566A2 (de) 2008-12-05 2009-11-17 Verfahren zur bestimmung einer zusammensetzung eines kraftstoffgemischs

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008044383A1 (de)
WO (1) WO2010063566A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013032877A1 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 Continental Automotive Systems Us, Inc. Warranty violation detection system for disallowed fuels

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001080A1 (de) 2010-01-21 2011-07-28 Robert Bosch GmbH, 70469 Vorrichtung zur Messung dielektrischer Eigenschaften flüssiger Medien
DE102010029007A1 (de) 2010-05-17 2011-11-17 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs
DE102011085490A1 (de) 2011-10-31 2013-05-02 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung einer Zusammensetzung einer Flüssigkeit
CN104614387A (zh) * 2015-03-06 2015-05-13 安徽启路达光电科技有限公司 一种微波手持液体探测仪
DE102015220849A1 (de) 2015-10-26 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung eines Anteils eines in einer Flüssigkeit ungelösten Gases
FR3101708B1 (fr) * 2019-10-07 2021-09-03 Safran Aircraft Engines Procédé de caractérisation d’un fluide
FR3101707B1 (fr) * 2019-10-07 2021-09-03 Safran Aircraft Engines Procédé de caractérisation d’un fluide

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56138431A (en) * 1980-03-31 1981-10-29 Mazda Motor Corp Fuel feed device to engine
DE3412704A1 (de) * 1983-04-06 1984-10-11 Nippondenso Co., Ltd., Kariya, Aichi Vorrichtung zum messen des alkoholgehaltes in kraftstoffgemischen
US4905655A (en) * 1987-12-23 1990-03-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Fuel injector assembly with an alcohol sensor
WO1993021516A1 (en) * 1992-04-21 1993-10-28 Thermedics Inc. Meter and method for in situ measurement of the electromagnetic properties of various process materials using cutoff frequency characterization and analysis
WO1998039639A1 (en) * 1997-03-07 1998-09-11 Asea Brown Boveri Ab Method and device for determining a plurality of quality variables which describe the condition of an organic matter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56138431A (en) * 1980-03-31 1981-10-29 Mazda Motor Corp Fuel feed device to engine
DE3412704A1 (de) * 1983-04-06 1984-10-11 Nippondenso Co., Ltd., Kariya, Aichi Vorrichtung zum messen des alkoholgehaltes in kraftstoffgemischen
US4905655A (en) * 1987-12-23 1990-03-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Fuel injector assembly with an alcohol sensor
WO1993021516A1 (en) * 1992-04-21 1993-10-28 Thermedics Inc. Meter and method for in situ measurement of the electromagnetic properties of various process materials using cutoff frequency characterization and analysis
WO1998039639A1 (en) * 1997-03-07 1998-09-11 Asea Brown Boveri Ab Method and device for determining a plurality of quality variables which describe the condition of an organic matter

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAN-ZHONG BAO ET AL: "Microwave dielectric characterization of binary mixtures of water, methanol, and ethanol" JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, NEW YORK, NY, US, Bd. 104, Nr. 12, 22. März 1996 (1996-03-22), Seiten 4441-4450, XP002111055 ISSN: 0021-9606 *
KUNTE A ET AL: "Experimental investigation of complex permittivity & determination of ethanol content in gasoline" RECENT ADVANCES IN MICROWAVE THEORY AND APPLICATIONS, 2008. MICROWAVE 2008. INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 21. November 2008 (2008-11-21), Seiten 171-174, XP031413440 ISBN: 978-1-4244-2690-4 *
LEONTAKIANAKOS A N: "DETERMINATION OF WATER VAPOR BY MICROWAVE SPECTROSCOPY WITH APPLICATION TO QUALITY CONTROL OF NATURAL GAS" IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US LNKD- DOI:10.1109/19.153331, Bd. 41, Nr. 3, 1. Juni 1992 (1992-06-01), Seiten 370-374, XP000307978 ISSN: 0018-9456 *
M. Kent: "Simultaneous Determination of Composition and Other Material Properties by Using Microwave Sensors" In: H.Baltes, W.Göpel, J.Hesse (editors): "Sensors Update, Special Topic: RF & Microwave Sensing of Moist Materials" 1. Januar 2000 (2000-01-01), WILEY-VCH , Weinheim , XP002586707 ISBN: 3-527-29821-5 Bd. 7, , Seiten 3-25 Kapitel "1.7 Scattering Parameters" und "1.11 Multivariate Analysis" *
SANTOS E J P: "Determination of ethanol content in gasoline: theory and experiment" MICROWAVE AND OPTOELECTRONICS CONFERENCE, 2003. IMOC 2003. PROCEEDINGS OF THE 2003 SBMO/IEEE MTT-S INTERNATIONAL 20-23 SEPT. 2003, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, Bd. 1, 20. September 2003 (2003-09-20), Seiten 349-353, XP010669611 ISBN: 978-0-7803-7824-7 *
Vicki Loades and Tony Walmsley: "Applications of guided microwave spectroscopy in process analysis" CPACT Presentations : - 2002 CPACT Conference, VENUE: Royal Society of Edinburgh, George Street, Edinburgh 26. April 2002 (2002-04-26), XP002586705 Gefunden im Internet: URL:www.strath.ac.uk/Other/cpact/presentat ions/2002/ppts/Loades.ppt [gefunden am 2010-06-09] *
WALMSLEY A D ET AL: "Determination of acetonitrile and ethanol in water by guided microwave spectroscopy with multivariate calibration." THE ANALYST APR 2001 LNKD- PUBMED:11340969, Bd. 126, Nr. 4, April 2001 (2001-04), Seiten 417-420, XP002586706 ISSN: 0003-2654 *
ZHAO H ET AL: "Liquid methanol concentration sensors for direct methanol fuel cells" JOURNAL OF POWER SOURCES, ELSEVIER SA, CH LNKD- DOI:10.1016/J.JPOWSOUR.2005.09.067, Bd. 159, Nr. 1, 13. September 2006 (2006-09-13), Seiten 626-636, XP025084230 ISSN: 0378-7753 [gefunden am 2006-09-13] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013032877A1 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 Continental Automotive Systems Us, Inc. Warranty violation detection system for disallowed fuels

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008044383A1 (de) 2010-06-10
WO2010063566A3 (de) 2010-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010063566A2 (de) Verfahren zur bestimmung einer zusammensetzung eines kraftstoffgemischs
EP2035843B1 (de) Verfahren zur kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit einer hf-messvorrichtung
DE102013113258A1 (de) Sensor und Messanordnung
EP2572094B1 (de) Vorrichtung zur bestimmung einer zusammensetzung eines kraftstoffgemischs mittels eines vom krafstoffgemisch durchströmten koaxialen wellenleiters
DE102012223874B3 (de) Verfahren zur Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas
EP0657733A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Dielektrizitätskonstante von Probenmaterialien
DE3150202A1 (de) Anordnung zur messung der feuchte
EP3239733B1 (de) Verfahren zum betrieb eines radarsensors in einem kraftfahrzeug und kraftfahrzeug
DE102013104699A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes mittels einer Helixantenne
DE102016215173A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Leitung auf veränderte Umgebungsbedingungen sowie Messanordnung zur Überwachung einer Leitung auf veränderte Umgebungsbedingungen
DE102013111520A1 (de) Betriebsstoff-Analyseeinrichtung für Fahrzeuge
DE102013019839B4 (de) Passiver Temperatursensor, Betrieb und Herstellung des Sensors
EP0377791B1 (de) Verfahren zur Feststellung des Alkoholgehaltes und/oder des Heizwertes von Kraftstoffen
EP1483593A2 (de) Verfahren zum messen der effektiven direktivität und/oder effektiven quelltor-anpassung eines systemkalibrierten vektoriellen netzwerkanalysators
WO2011082884A1 (de) Vorrichtung zur messung einer zusammensetzung eines kraftstoffgemischs
WO2015039936A1 (de) Verfahren und gasanalysator zur messung der konzentration einer gaskomponente in einem messgas
DE102019134159A1 (de) Messgerät zur Bestimmung eines Dielektrizitätswertes
WO2017220293A1 (de) Kapazitiver grenzstandschalter
DE102009002291B4 (de) Verfahren und Systeme zum Analysieren eines Gasvolumens
EP3567349B1 (de) Impedanzgrenzschalter mit anpassung der anregung
DE102020122132B4 (de) Ermittlung eines Wärmedurchgangs von Gebäuden
WO2023194144A1 (de) Dielektrizitätswert-messgerät
DE102004046500B4 (de) Sauerstoffdetektor und Sicherheitssystem für Brennstofftanks von Luftfahrzeugen, sowie Brennstofftank für Luftfahrzeuge
WO2022135936A1 (de) Verfahren zur messung von stoffmengen in einem stoffgemisch
DE102020134379A1 (de) Leitfähigkeits-Messung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09752371

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09752371

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2