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DE102005001882B4 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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DE102005001882B4 DE102005001882.3A DE102005001882A DE102005001882B4 DE 102005001882 B4 DE102005001882 B4 DE 102005001882B4 DE 102005001882 A DE102005001882 A DE 102005001882A DE 102005001882 B4 DE102005001882 B4 DE 102005001882B4
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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine umfassend mindestens einen Schritt, in dem mittels eines Kraftstoffsensors der Gehalt an mindestens einem Kraftstoffbestandteil erfasst und anschließend in Abhängigkeit davon auf mindestens einen für den Betrieb der Brennkraftmaschine relevanten Parameter eingewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehalt an mindestens einer synthetischen Kraftstoffzumischung mit einer Dielektrizitätskonstante ε2 ≤ 3,5 in einem Dieselkraftstoff erfasst wird.Method for operating an internal combustion engine comprising at least one step, in which detected by means of a fuel sensor, the content of at least one fuel component and then acted upon depending on at least one relevant for the operation of the internal combustion engine parameters, characterized in that a content of at least one synthetic Fuel admixture with a dielectric constant ε2 ≤ 3.5 is detected in a diesel fuel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren und einen Sensor zur Analyse der Zusammensetzung eines Kraftstoffs. In letzter Zeit hat das Interesse an synthetischen Dieselkraftstoffen zugenommen. Diese so genannten „Synfuels” sind aus Erdgas nach der Fischer-Tropsch-Synthese herstellbare synthetische Dieselkraftstoffe, die gegenüber den herkömmlichen Dieselkraftstoffen wesentliche Anwendungsvorteile aufweisen. Dies ist insbesondere die erheblich reduzierte Schadstoffemission. Die Synfuels sind praktisch geruchsneutral und mit diesen betriebene Dieselmotoren haben einen erheblich reduzierten Partikelausstoß (Ruß). Umweltpolitische Gesichtspunkte sprechen daher für einen verstärkten Einsatz dieser synthetischen Dieselkraftstoffe. Voraussichtlich wird zukünftig ein höherer Anteil an Zumischungen der genannten Fischer-Tropsch-Kraftstoffe zu herkömmlichem Dieselkraftstoff zulässig sein. Diese Zumischungen unterscheiden sich von konventionellem Dieselkraftstoff unter anderem auch in Heizwert und Dichte. Bestimmte Motoren erfüllen mit diesen Kraftstoffen nicht mehr die festgelegten Abgasemissions-Grenzwerte.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine and to a method and a sensor for analyzing the composition of a fuel. Recently, interest in synthetic diesel fuel has increased. These so-called "synfuels" are synthetic diesel fuels that can be produced from natural gas after the Fischer-Tropsch synthesis, which have significant application advantages over conventional diesel fuels. This is in particular the considerably reduced emission of pollutants. The Synfuels are virtually odorless and with these operated diesel engines have a significantly reduced particulate emissions (soot). Environmental considerations therefore argue for increased use of these synthetic diesel fuels. It is anticipated that in future a higher proportion of admixtures of the Fischer-Tropsch fuels mentioned with conventional diesel fuel will be permitted. These admixtures differ from conventional diesel fuel among other things also in calorific value and density. Certain engines no longer meet the specified exhaust emission limits with these fuels.

Bei Dieselkraftstoffen sind derzeit biogene Anteile aus landwirtschaftlicher Produktion (Rapsölmethylester, „Biodiesel”) als Beimengungen von bis zu 5% erlaubt.For diesel fuels, biogenic components from agricultural production (rapeseed oil methyl ester, "biodiesel") are currently permitted as admixtures of up to 5%.

Die DE 101 55 371 A1 zeigt ein Verfahren, bei dem indirekt über die Ermittlung einer Dielektrizitätskonstante eines Kraftstoffes mit einem kapazitiven Sensor verschiedene Kraftstoffsorten erkannt werden können. Die Bestimmung einer synthetischen Kraftstoffzumischung ist nicht offenbart.The DE 101 55 371 A1 shows a method in which different fuel types can be detected indirectly by determining a dielectric constant of a fuel with a capacitive sensor. The determination of a synthetic fuel admixture is not disclosed.

Die DE 41 26 856 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch betriebenen Brennkraftmaschine, bei dem mittels eines Kraftstoffsensors die jeweilige Kraftstoffzusammensetzung im Hinblick auf einen Gehalt an beigemischtem Alkohol erfasst und daraus Signale zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gewonnen werden. Dieses bekannte Verfahren betrifft jedoch Alkoholzumischungen bei Otto-Kraftstoffen. Durch Sensoren wird die Temperatur der Brennkraftmaschine, deren Drehzahl, die Temperatur der Ansaugluft und die angesaugte Luftmenge erfasst. Die von den Sensoren ermittelten Ausgangssignale werden verschiedenen Funktionselementen der Brennkraftmaschine zugeführt. Eines der Funktionselemente ist eine Kraftstoffzumesseinrichtung nach Art eines Einspritzventils. Von einem Kraftstoffsensor, durch den dem Kraftstoff beigemischter Alkohol quantifizierbar ist, werden Signale an eine Rechnereinheit übertragen und diesen Signalen werden Korrekturfaktoren zugeordnet. Es wird nicht näher spezifiziert, wie der Kraftstoffsensor die Menge des beigemischten Alkohols quantifiziert.The DE 41 26 856 A1 describes a method for operating an internal combustion engine operated with a fuel-air mixture, wherein detected by means of a fuel sensor, the respective fuel composition with respect to a content of added alcohol and signals for influencing the fuel-air mixture are obtained. However, this known method relates to Alcoholzumischungen in gasoline fuels. By sensors, the temperature of the internal combustion engine, their speed, the temperature of the intake air and the intake air quantity is detected. The output signals determined by the sensors are supplied to various functional elements of the internal combustion engine. One of the functional elements is a fuel metering device in the manner of an injection valve. Signals are transmitted to a computer unit by a fuel sensor, by means of which the alcohol admixed with the fuel can be quantified, and correction factors are assigned to these signals. It is not specified in more detail how the fuel sensor quantifies the amount of added alcohol.

Die DE 43 12 236 A1 beschreibt eine integrierte Schaltung zur Feststellung der Zusammensetzung eines für ein Kraftfahrzeug vorgesehenen Mehrkomponentenkraftstoffs. Um bei Kraftfahrzeugmotoren, die alternativ sowohl mit Methanol als auch Benzin betrieben werden können, eine effiziente Kraftstoffverbrennung zu erzielen, muss die Kraftstoffeinspritzung und die Einstellung für den Motor geändert werden, wenn von einem Kraftstoff zu einem anderen übergegangen wird. Es wird ein Kraftstoffsensor vorgeschlagen, der eine Unterscheidung zwischen Benzin und Methanol sowie deren Mischungen treffen kann. Dabei handelt es sich um einen kapazitiven Messsensor, der in der Lage ist, die dielektrischen Konstanten von Benzin beziehungsweise Methanol zu unterscheiden. Der bekannte Sensor kann in der Kraftstoffleitung installiert werden.The DE 43 12 236 A1 describes an integrated circuit for determining the composition of a multi-component fuel intended for a motor vehicle. In order to achieve efficient fuel combustion in automotive engines that may alternatively be operated with both methanol and gasoline, the fuel injection and the adjustment for the engine must be changed when moving from one fuel to another. A fuel sensor is proposed that can make a distinction between gasoline and methanol and their mixtures. It is a capacitive measuring sensor capable of distinguishing between the dielectric constants of gasoline and methanol. The known sensor can be installed in the fuel line.

In der DE 39 23 992 A1 wird ebenfalls ein Kraftstoffsensor zur Erfassung eines Mischungsanteils von Methanol in einem Kraftstoffgemisch beschrieben. Der Kraftstoffsensor umfasst zwei im Abstand voneinander angeordnete Elektrodenplatten, die in den Kraftstoff eingetaucht sind. Durch Messung der Kapazität zwischen den beiden Elektrodenplatten wird die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffs erfasst und daraus kann der zugemischte Anteil an Methanol abgeleitet werden. Ein Kraftstoffsensor dieses Messprinzips ist geeignet, einen biogenen Anteil zu messen, welcher sich in der Polarität des Moleküles von der des Grundkraftstoffes unterscheidet. Dies ist beispielsweise bei Zumischung von Rapsölmethylester zum Dieselkraftstoff der Fall, für die Bestimmung einer Zumischung von synthetischen Kraftstoffanteilen mit gleicher Molekül-Polarität ist dieser Sensor jedoch ungeeignet.In the DE 39 23 992 A1 Also, a fuel sensor for detecting a mixing ratio of methanol in a fuel mixture will be described. The fuel sensor comprises two spaced-apart electrode plates immersed in the fuel. By measuring the capacitance between the two electrode plates, the dielectric constant of the fuel is detected and from this the admixed proportion of methanol can be derived. A fuel sensor of this measuring principle is suitable to measure a biogenic portion, which differs in the polarity of the molecule of the base fuel. This is the case, for example, with admixture of rapeseed oil methyl ester to diesel fuel, but this sensor is unsuitable for determining an admixing of synthetic fuel fractions with the same molecular polarity.

Bei dem in der DE 40 31 008 C1 beschriebenen Verfahren werden Alkoholzusätze in Brennstoffen für Brennkraftmaschinen, die mit Kraftstoffgemischen betrieben werden, festgestellt, indem eine Brennstoffprobenmenge verdampft wird. Während der Aufheizung der Brennstoffprobenmenge wird die Brennstofftemperatur und der Temperaturgradient gemessen sowie die Verdampfungszeit. Durch Vergleich mit in einem Speicher eines Steuergeräts abgespeicherten Vergleichswerten kann der Alkoholanteil in dem Brennstoffgemisch erfasst und gegebenenfalls ein Korrektursignal zur Änderung der Gemischzusammensetzung erzeugt werden.In the in the DE 40 31 008 C1 Alcohol additives in fuels for internal combustion engines, which are operated with fuel mixtures, are determined by evaporating a fuel sample amount. During the heating up of the fuel sample amount, the fuel temperature and the temperature gradient are measured as well as the evaporation time. By comparison with comparison values stored in a memory of a control unit, the alcohol content in the fuel mixture can be detected and optionally a correction signal for changing the mixture composition can be generated.

In der DE 36 41 854 A1 ist ein Verfahren zum Ausgleich des Einflusses unterschiedlicher Kraftstoffqualitäten auf das Betriebsverhalten eines Dieselmotors betrieben. In diesem Verfahren wird ein Kennwert für den im Betrieb im Zylinder herrschenden Spitzendruck sensorisch erfasst, mit einem gespeicherten Sollwert verglichen und ein daraus gewonnenes Signal wird elektronisch als Steuergröße für die Einstellung der Einspritzpumpe oder der Ansaugluftvorwärmung des Dieselmotors verwendet. In the DE 36 41 854 A1 is a method for balancing the influence of different fuel qualities on the performance of a diesel engine operated. In this method, a characteristic value for the peak pressure prevailing in the cylinder during operation is sensed, compared with a stored nominal value, and a signal derived therefrom is used electronically as a control variable for setting the injection pump or the intake air preheating of the diesel engine.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welches mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand und einfachen Mitteln einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine bei Verwendung von Mischkraftstoffen unterschiedlichster Zusammensetzung ermöglicht.The object of the present invention is to provide a method for operating an internal combustion engine is available, which allows a relatively low cost and simple means proper operation of the internal combustion engine when using mixed fuels of different composition.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise mit Hilfe mindestens eines Sensors mindestens ein für einen bestimmten Kraftstoffbestandteil spezifisches IR-Signal erfasst. Das so ermittelte für einen bestimmten Inhaltsstoff des Kraftstoffs spezifische IR-Signal wird vorzugsweise einem Steuergerät mitgeteilt. Dieses kann dann beispielsweise einen Korrekturfaktor berechnen und anschließend anhand eines solchen Korrekturfaktors auf ein oder mehrere Parameter, die den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussen, einwirken. Als solche Parameter kommen beispielhaft in Betracht die Einspritzmenge, Luftmasse, Förderbeginn, Ladeluftsteller, EGR-Steller oder dergleichen.The solution to this problem provides a method for operating an internal combustion engine of the aforementioned type with the characterizing features of the main claim. According to the invention, at least one IR signal specific to a particular fuel constituent is preferably detected with the aid of at least one sensor. The thus determined for a particular ingredient of the fuel-specific IR signal is preferably communicated to a control unit. This can then calculate, for example, a correction factor and then act on the basis of such a correction factor to one or more parameters that affect the operation of the internal combustion engine. Examples of such parameters are the injection quantity, air mass, delivery start, charge air controller, EGR controller or the like.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise unpolare synthetische Kraftstoffzumischungen in einem Dieselkraftstoff erfasst, insbesondere solche, die eine Dielektrizitätskonstante ε2 ≤ 3,5 aufweisen.By means of the method according to the invention, preferably non-polar synthetic fuel mixtures in a diesel fuel are detected, in particular those which have a dielectric constant ε 2 ≦ 3.5.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, ein Verfahren zur Analyse der Zusammensetzung eines Kraftstoffs zur Verfügung zu stellen, welches insbesondere für die Feststellung nichtalkoholischer Kraftstoffbeimischungen geeignet ist. Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Analyse der Zusammensetzung eines Kraftstoffs unter Verwendung eines Kraftstoffsensors, mittels dessen der Gehalt an mindestens einer vorzugsweise unpolaren synthetischen Kraftstoffzumischung in einem Dieselkraftstoff erfasst wird. Vorzugsweise wird dabei mittels eines Sensors eine solche Kraftstoffzumischung über ein für diese spezifisches IR-Signal erfasst.The object of the present invention is furthermore to provide a method for analyzing the composition of a fuel, which is particularly suitable for the determination of non-alcoholic fuel admixtures. The solution of this object provides a method for analyzing the composition of a fuel using a fuel sensor, by means of which the content of at least one preferably non-polar synthetic fuel admixture in a diesel fuel is detected. Preferably, by means of a sensor such a fuel mixture is detected via a specific for this IR signal.

Derartige Kraftstoffe lassen sich beispielsweise infrarotspektroskopisch von konventionellen. Dieselkraftstoffen unterscheiden, welche typischerweise einen Aromatenanteil von zwischen etwa 20 und etwa 30 Gew.-% aufweisen.Such fuels can be, for example, infrared spectroscopy of conventional. Diesel fuels, which typically have an aromatic content of between about 20 and about 30 wt .-%.

Erfindungsgemäß soll bevorzugt ein Sensor zum Einsatz kommen, der eine typische IR-Aromatenbande und/oder eine typische C-H-Streckschwingung, insbesondere für aliphatische HC, misst. Die Messung dieser IR-Banden geschieht vorzugsweise über Laserdioden, die für diese Zwecke speziell eingestellt werden können. Vorzugsweise wird eine Kalibrierung des Sensors vorgenommen. Diese Kalibrierung geschieht insbesondere anhand der unvermischten Kraftstoffkomponenten. Erfindungsgemäß kann man vorzugsweise mittels geeigneter Filterungsverfahren Extinktionsverhältnisse bei mindestens zwei Wellenlängen bilden und dadurch den Gehalt an z. B. einer Fischer-Tropsch-Kraftstoffzumischung sensieren. Ein so festgestellter Wert wird vorzugsweise einem Steuergerät als Vorsteuerwert mitgeteilt. Ein solches Steuergerät kann aus diesen Werten dann Korrekturfaktoren berechnen, anhand derer dann anschließend auf die beispielsweise in Steuergerät-Kennfeldern abgelegten Werte der Brennkraftmaschine eingewirkt werden kann. Dies sind insbesondere Parameter wie zum Beispiel die Einspritzmenge, Luftmasse, Ladeluftsteller, EGR-Steller und dergleichen, insbesondere solche Parameter, die für die Abgasemissionen der Brennkraftmaschine von Bedeutung sind.According to the invention, preference is given to using a sensor which measures a typical IR aromatic band and / or a typical C-H stretching vibration, in particular for aliphatic HC. The measurement of these IR bands is preferably done via laser diodes, which can be specially adjusted for these purposes. Preferably, a calibration of the sensor is made. This calibration is done in particular on the basis of the unmixed fuel components. According to the invention can be formed preferably by suitable filtering method extinction ratios at least two wavelengths and thereby the content of z. B. a Fischer-Tropsch fuel admixing sense. A value determined in this way is preferably communicated to a control unit as a precontrol value. Such a control unit can then calculate correction factors from these values, which can then be used to influence the values of the internal combustion engine stored, for example, in control unit characteristic maps. These are in particular parameters such as the injection quantity, air mass, charge air controller, EGR controller and the like, in particular those parameters which are important for the exhaust emissions of the internal combustion engine.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Sensor zur Verwendung in einem Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 16 sowie ein Sensor zur Verwendung in einem Verfahren zur Analyse der Zusammensetzung eines Kraftstoffs, wie es weiter oben beschrieben ist.The present invention further provides a sensor for use in a method of operating an internal combustion engine having the features of claim 16 and a sensor for use in a method for analyzing the composition of a fuel, as described above.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.The features mentioned in the dependent claims relate to preferred developments of the task solution according to the invention. Further advantages of the invention will become apparent from the following detailed description.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigenHereinafter, the present invention will be described with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show

1 eine graphische Darstellung der für zwei verschiedene Dieselkraftstoffe untersuchten IR-Extinktion in Abhängigkeit von der Wellenzahl; 1 a graphic representation of the investigated for two different diesel fuels IR extinction as a function of the wave number;

2 eine graphische Darstellung des Extinktionsverhältinisses der Banden bei 1606 cm–1 und 721 cm–1 bei zunehmendem prozentualen Dieselkraftstoffanteil; 2 a plot of the extinction ratio of the bands at 1606 cm -1 and 721 cm -1 with increasing percentage of diesel fuel;

3 eine ähnliche graphische Darstellung wie in 2, wobei jedoch das Extinktionsverhältnis der Banden bei 1606 cm–1 und 1379 cm–1 dargestellt ist; 3 a similar graph as in 2 however, the extinction ratio of the bands is shown at 1606 cm -1 and 1379 cm -1 ;

4 ein schematisches Blockdiagramm, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine erläutert wird. 4 a schematic block diagram, based on which the inventive method for operating an internal combustion engine will be explained.

Die Zumischung von nennenswerten Anteilen von Kraftstoffkomponenten, welche sich in Dichte und Heizwert nennenswert von Dieselkraftstoff (DK) unterscheiden, verursacht Abweichungen in Bezug auf ein Ausweichen eines Motorsteuergeräts in nicht für die gefahrene Leistung geeignete Kennfelder für z. B. die Luftbemessung und die Abgasrückführung (exhaust gas recirculation EGR). Bei der Untersuchung von synthetischen Kraftstoffen aus Methan, z. B. Shell GtL bewirkte dies bei einigen der untersuchten Motoren zu hohe NOx-Emissionen. Dieses Problem konnte durch Anpassung der Kennfelder (Parameter für die Motorsteuerung) an den jeweils verwendeten Kraftstoff, der sich von herkömmlichem Dieselkraftstoff (DK) unterscheidet, gelöst werden. Es wurden bei einer Brennkraftmaschine Mischungen an Dieselkraftstoffen unterschiedlicher Zusammensetzungen eingesetzt, wobei ein Kraftstoffsensor verwendet wurde, der den Gehalt an unpolarer synthetischer Dieselkraftstoffbeimischung (SynFuel) misst und einem Motorsteuergerät mitteilt, worauf hin dieses dann geeignete Kennfelder für Einspritzmenge, Förderbeginn, Luftmasse und Abgasrückführung (EGR) ansteuerte.The admixture of significant proportions of fuel components, which differ significantly in density and calorific value of diesel fuel (DK), causes deviations in relation to an evasion of an engine control unit in not suitable for the driven performance maps for z. As the air design and the exhaust gas recirculation (exhaust gas recirculation EGR). In the investigation of synthetic fuels from methane, z. Shell GtL, for example, caused high levels of NO x emissions in some of the engines tested. This problem could be solved by adapting the maps (parameters for the engine control) to the used fuel, which differs from conventional diesel fuel (DK). In an internal combustion engine, mixtures of diesel fuels of different compositions were used, using a fuel sensor which measures the content of nonpolar synthetic diesel fuel admixture (SynFuel) and informs an engine control unit, whereupon this then suitable maps for injection quantity, start of delivery, air mass and exhaust gas recirculation (EGR ).

Der verwendete Kraftstoffsensor misst charakteristische Eigenschaften, die bei Dieselkraftstoff bzw. SynFuel unterschiedlich sind. Erfindungsgemäß wurde ein IR-Sensor verwendet, der bei zwei bestimmten Wellenlängen die IR-Extinktion misst und daraus ein Verhältnis bildet. Diese Verhältnisbildung führte zu charakteristischen Kennzahlen, aus denen sich mit hoher Genauigkeit eine Aussage über die Anteile einer Zumischung von SynFuel zu Dieselkraftstoff treffen ließ.The fuel sensor used measures characteristic properties that are different for diesel fuel or SynFuel. According to the invention, an IR sensor was used which measures the IR extinction at two specific wavelengths and forms a ratio therefrom. This ratio formation led to characteristic figures, from which a statement about the proportions of an addition of SynFuel to diesel fuel could be made with high accuracy.

Im untersuchten Fall wurden IR-Spektren von Dieselkraftstoff, SynFuel sowie einigen Mischungen daraus analysiert. Nach dem Lambert-Beer'schen Gesetz E = ε1·c·d (mit ε1 = Extinktionskoeffizient) ist die Extinktion einer Probe proportional dem Produkt aus Konzentration c und Schichtdicke d. Durch Verhältnisbildung lässt sich der Term der Schichtdicke eliminieren. Aus den Extinktionsverhältnissen der Banden bei 1606 cm–1 und 721 cm–1 (E1606/E721) sowie bei 1606 cm–1 und 1379 cm–1 (E1605/E1379) wurden Kalibrierbeziehungen der Form E1606/En = AA + B·DK ermittelt (mit AA: Achsenabschnitt, B: Steigung).In the investigated case, IR spectra of diesel fuel, SynFuel and some mixtures were analyzed. According to Lambert-Beer's law E = ε 1 · c · d (where ε 1 = extinction coefficient), the extinction of a sample is proportional to the product of concentration c and layer thickness d. By ratioing, the term of the layer thickness can be eliminated. From the extinction ratios of the bands at 1606 cm -1 and 721 cm -1 (E 1606 / E 721 ) and at 1606 cm -1 and 1379 cm -1 (E 1605 / E 1379 ), calibration relationships of the form E 1606 / E n = AA + B · DK determined (with AA: intercept, B: slope).

Damit ließen sich Gehalte von SynFuel in Dieselkraftstoff mit einer guten Aussagesicherheit ermitteln: das Bestimmtheitsmaß (R2) betrug dabei 0.999. Es wurden zwei Kalibrierbeziehungen mit jeweils drei Freiheitsgraden ermittelt; die damit erreichbare Genauigkeit der Bestimmung des Gehaltes an Dieselkraftstoff wurde über eine Fehlerfortpflanzungsrechnung zu 6 bis 7% ermittelt. Die Berechnungen dazu finden sich im nachfolgenden Abschnitt „Korrelationsberechnung”. Bei einer Vergrößerung der Stichprobe, d. h. bei mehr untersuchten Mischungszusammensetzungen, ist zu erwarten, dass der Gehalt an Dieselkraftstoff mit einer Ungenauigkeit von weniger als 5% ermittelt werden kann.Salts from SynFuel in diesel fuel with a good reliability could thus be determined: the coefficient of determination (R 2 ) was 0.999. Two calibration relationships with three degrees of freedom were determined; the resulting accuracy of the determination of the content of diesel fuel was determined by an error propagation calculation to 6 to 7%. The calculations can be found in the following section "Correlation Calculation". If the sample size is increased, that is, if there are more compound compositions tested, it is to be expected that the content of diesel fuel can be determined with an inaccuracy of less than 5%.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine näher erläutert. Der erfindungsgemäß verwendete Kraftstoffsensor 10 kann beispielsweise die Zusammensetzung des Kraftstoffs in einer Zulaufleitung 17 von einem Kraftstofftank 12 zum Motor 11 oder in einer Rücklaufleitung 18 zwischen Motor 11 und Kraftstofftank 12 oder auch im Kraftstofftank 12 selbst messen und das Signal an ein Steuergerät 14 senden. Dieses Steuergerät 14 enthält EGR-Kennfelder 15, 16, in denen für aromatenhaltigen sowie aromatenenfreien Dieselkraftstoff die passenden EGR-Stellgrößen in Abhängigkeit der geeigneten Regelparameter, z. B. Drehzahl und Last, abgelegt sind. Das EGR-Kennfeld für den herkömmlichen aromatenhaltigen Dieselkraftstoff ist in der Darstellung mit 15 bezeichnet, das EGR-Kennfeld für den aromatenfreien Dieselkraftstoff (SynFuel) trägt das Bezugszeichen 16. Je nach vom Sensor 10 übermittelter Kraftstoffzusammensetzung wird eine passende EGR-Stellgröße interpoliert (siehe Bezugzeichen 13), etwa durch ein geeignetes Interpolationspolynom. Diese EGR-Stellgröße 13 wird dem Motor 11 übermittelt.The following is with reference to 4 the inventive method for operating an internal combustion engine explained in more detail. The fuel sensor used in the invention 10 For example, the composition of the fuel in a supply line 17 from a fuel tank 12 to the engine 11 or in a return line 18 between engine 11 and fuel tank 12 or in the fuel tank 12 self-measure and send the signal to a control unit 14 send. This controller 14 contains EGR maps 15 . 16 in which for aromatics-containing and aromatics-free diesel fuel, the appropriate EGR control variables depending on the appropriate control parameters, eg. As speed and load are stored. The EGR map for the conventional aromatic-containing diesel fuel is shown in FIG 15 denotes, the EGR map for the aromatic-free diesel fuel (SynFuel) bears the reference numeral 16 , Depending on the sensor 10 transmitted fuel composition, a suitable EGR control variable is interpolated (see reference 13 ), for instance by a suitable interpolation polynomial. This EGR control value 13 gets the engine 11 transmitted.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Bestimmung eines Gehalts an SynFuel in einem Dieselkraftstoff unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 näher erläutert. 1 zeigt jeweils eine graphische Darstellung der Extinktion in Abhängigkeit von der Wellenzahl für einen synthetischen Kraftstoff aus Methan (Shell GtL) bzw. einen herkömmlichen Dieselkraftstoff (DK) im Vergleich. Man erkennt die Abweichungen der jeweiligen Spektren im Bereich bestimmter Wellenzahlen.Hereinafter, the determination of a content of SynFuel in a diesel fuel according to the present invention will be described with reference to FIGS 1 to 3 explained in more detail. 1 shows in each case a graphical representation of the extinction as a function of the wave number for a synthetic fuel from methane (Shell GtL) or a conventional diesel fuel (DK) in comparison. One recognizes the deviations of the respective spectra in the range of certain wavenumbers.

In den 2 und 3 sind die jeweiligen Extinktionsverhältnisse der Banden bei 1606 cm–1 und 721 cm–1 bzw. bei 1606 cm–1 und 1379 cm–1 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Gehalt an Dieselkraftstoff dargestellt. Die durchgeführten Berechnungen sind im nachfolgenden Abschnitt „Korrelationsberechnung” wiedergegeben.

Figure DE102005001882B4_0002
Figure DE102005001882B4_0003
Figure DE102005001882B4_0004
Figure DE102005001882B4_0005
In the 2 and 3 the respective extinction ratios of the bands are shown at 1606 cm -1 and 721 cm -1 and at 1606 cm -1 and 1379 cm -1 , depending on the respective content of diesel fuel. The calculations performed are shown in the following section "Correlation Calculation".
Figure DE102005001882B4_0002
Figure DE102005001882B4_0003
Figure DE102005001882B4_0004
Figure DE102005001882B4_0005

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Sensorsensor
1111
Brennkraftmaschine (Motor)Internal combustion engine (engine)
1212
KraftstofftankFuel tank
1313
EGR-StellgrößeEGR control value
1414
Steuergerätcontrol unit
1515
EGR-Kennfeld (aromatenhaltiger Dieselkraftstoff)EGR map (aromatic diesel fuel)
1616
EGR-Kennfeld (SynFuel)EGR map (SynFuel)
1717
Zulaufleitungsupply line
1818
RücklaufleitungReturn line

Claims (16)

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine umfassend mindestens einen Schritt, in dem mittels eines Kraftstoffsensors der Gehalt an mindestens einem Kraftstoffbestandteil erfasst und anschließend in Abhängigkeit davon auf mindestens einen für den Betrieb der Brennkraftmaschine relevanten Parameter eingewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehalt an mindestens einer synthetischen Kraftstoffzumischung mit einer Dielektrizitätskonstante ε2 ≤ 3,5 in einem Dieselkraftstoff erfasst wird.Method for operating an internal combustion engine comprising at least one step, in which detected by means of a fuel sensor, the content of at least one fuel component and then acted upon depending on at least one relevant for the operation of the internal combustion engine parameters, characterized in that a content of at least one synthetic Fuel admixture with a dielectric constant ε 2 ≤ 3.5 is detected in a diesel fuel. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehalt an mindestens einer nach Fischer-Tropsch hergestellten Kraftstoffzumischung in dem Dieselkraftstoff erfasst wird.A method according to claim 1, characterized in that a content of at least one Fischer-Tropsch produced fuel additive is detected in the diesel fuel. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehalt an mindestens einer nach Lurgi hergestellten Kraftstoffzumischung in dem Dieselkraftstoff erfasst wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that a content of at least one produced according to Lurgi fuel addition is detected in the diesel fuel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (10) vorgesehen ist, der mindestens ein für einen bestimmten Kraftstoffbestandteil spezifisches IR-Signal und/oder der mindestens eine für einen bestimmten Kraftstoffbestandteil spezifische Dichte erfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor ( 10 ) is provided, which detects at least one specific for a particular fuel component IR signal and / or the at least one specific for a particular fuel component density. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (10) mindestens eine für eine Kraftstoffbeimischung typische IR-Bande und/oder typische Dichte erfasst.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one sensor ( 10 ) detects at least one IR band and / or typical density typical of a fuel admixture. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine typische IR-Aromatenbande und/oder mindestens eine für aliphatisches HC spezifische Schwingung erfasst wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one typical IR-aromatics band and / or at least one of aliphatic HC specific vibration is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein IR-Signal über mindestens eine Laserdiode erfasst wird.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that at least one IR signal is detected via at least one laser diode. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Kalibrierung des Sensors (10) durchgeführt wird.Method according to one of claims 4 to 7, characterized in that first a calibration of the sensor ( 10 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung des Sensors (10) mit den unvermischten Kraftstoffkomponenten durchgeführt wird.Method according to claim 8, characterized in that a calibration of the sensor ( 10 ) is performed with the unmixed fuel components. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines geeigneten Filterungsverfahrens durch Bildung von Extinktionsverhältnissen von zwei Wellenlängen der Gehalt an der synthetischen Kraftstoffzumischung sensiert wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that by means of at least one suitable filtering method by formation of extinction ratios of two wavelengths, the content of the synthetic fuel admixing is sensed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels eines Sensors (10) detektierte Gehalt an der synthetischen Kraftstoff-Beimischung als Vorsteuerwert an ein Steuergerät (14) geleitet wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that by means of a sensor ( 10 ) detected content of the synthetic fuel admixture as pre-control value to a control unit ( 14 ). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuergeräts (14) mindestens ein Korrekturfaktor für mindestens einen im Steuergerät gespeicherten Parameter berechnet wird.Method according to claim 11, characterized in that by means of the control device ( 14 ) at least one correction factor for at least one parameter stored in the control unit is calculated. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Korrekturfaktor für mindestens einen Parameter berechnet wird, der für die Abgasemission einer mittels des Dieselkraftstoffs betriebenen Brennkraftmaschine (Motor 11) erheblich ist.Method according to Claim 12, characterized in that at least one correction factor is calculated for at least one parameter which is responsible for the exhaust emission of an internal combustion engine (engine) operated by means of the diesel fuel 11 ) is significant. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Korrekturfaktor für mindestens einen Parameter gebildet wird, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Einspritzmenge, Luftmasse, Ladeluftsteller, EGR-Steller, Förderbeginn. A method according to claim 12 or 13, characterized in that at least one correction factor for at least one parameter is formed, selected from the group comprising injection quantity, air mass, charge air controller, EGR controller, start of delivery. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehalt an mindestens einer unpolaren synthetischen Kraftstoffzumischung mit einer Dielektrizitätskonstante ε2 ≤ 3,5 in einem Dieselkraftstoff erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a content of at least one non-polar synthetic fuel admixture with a dielectric constant ε 2 ≤ 3.5 is detected in a diesel fuel. Sensor zur Verwendung in einem Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die Merkmale mindestens eines der Ansprüche 1 bis 7.Sensor for use in a method for operating an internal combustion engine according to one of claims 1 to 15, characterized by the features of at least one of claims 1 to 7.
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