DE102007019992A1

DE102007019992A1 - Verfahren zur Kraftstoffanalyse

Info

Publication number: DE102007019992A1
Application number: DE102007019992A
Authority: DE
Inventors: Stephan Uhl; Oliver Wiemers; Georg Mallebrein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-10-30
Also published as: SE0800883L; BRPI0801181A2; US20080295574A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kraftstoffanalyse bei einer Brennkraftmaschine, die mit unterschiedlichen ethanol-benzinhaltigen Kraftstoffen in unterschiedlichen Zusammensetzungen betreibbar ist, wobei ein Benzingehalt im Kraftstoff ermittelt wird. Damit kann erreicht werden, dass insbesondere die Kaltstarteigenschaften der Brennkraftmaschine verbessert werden können, da die dazu notwendige Anfettung des Gemisches optimal, je nach Benzingehalt im Kraftstoff, eingestellt werden kann.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kraftstoffanalyse bei einer Brennkraftmaschine, die mit unterschiedlichen ethanol-benzinhaltigen Kraftstoffen in unterschiedlichen Zusammensetzungen betreibbar ist.
Heutige Brennkraftmaschinen nach dem Otto-Prinzip werden in der Regel mit einem aus Erdöl gewonnenen, kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoff wie Benzin oder Super-Benzin betrieben. Alternativ werden zunehmend auch aus Pflanzen, beispielsweise aus Zuckerrohr, gewonnene Alkohole, wie Ethanol, als Kraftstoff verwendet.
Ein Kraftfahrzeug, welches beide Kraftstoffarten verträgt, wird als an den Kraftstoff anpassungsfähiges Fahrzeug, oder auch „Flexible Fuel Vehicle" oder kurz „Flex-Fuel Vehicle" (FFV) oder Flex-Power-Fahrzeug genannt. Diese Art von Fahrzeugen können sowohl mit reinem Benzin, als auch mit verschiedenen ähnlichen Kraftstoffen, wie beispielsweise Ethanol, Bioethanol oder Methanol-Benzin-Gemischen betrieben werden. Reines Ethanol wird als E100-Kraftstoff bezeichnet. Reines Benzin wird dagegen als E0-Kraftstoff bezeichnet. Eine beliebige Mischung mit xx % Ethanol wird als Exx bezeichnet.
Da Ethanol gegenüber Benzin ein signifikant kleineres stöchiometrisches Verhältnis bei der Verbrennung aufweist (9,0 statt 14,7), wird bei stöchiometrischem Motorbetrieb bei Ethanol eine erhöhte Einspritzmenge benötigt. Erschwert wird dies, da sich im Kraftstofftank beliebige Mischungen infolge der zugetankten Kraftstoffe ergeben können. Spätestens, wenn nach Betanken neuer Kraftstoff, mit anderen Eigenschaften, an der Kraftstoffverteilerleiste, der so genannten Fuel Rail, bzw. an dem Kraftstoffzumesssystem der Brennkraftmaschine angekommen ist, muss die Information über eine zurückliegende Betankung vorliegen. Eine genaue Kenntnis des Ethanolgehaltes im Kraftstoff verbessert signifikant die Fahreigenschaften des Fahrzeugs sowie die Kaltstartfähigkeit.

Die nachfolgende Übersicht gibt einen Überblick über die derzeit üblichen Flex-Fuel-Kraftstoffe:

Typ	Ethanolgehalt	Benzingehalt	Wassergehalt	Relativer Energiegehalt	Verbreitung Region/Land
E0...5	max. 5% wasserfrei	min. 95%	0%	100%	West Europa
E10	max. 10% wasserfrei	min. 90%	0%	97%	USA/Europa in Diskussion
E24	24% wasserfrei	76%	0%	91%	Brasilien (regular Gasoline)
E85	85% wasserfrei	15%	0%	70%	USA/Schweden
E100	93%	0%	7%	61%	Brasilien (Alcohol)

Die Motorsteuerung der Flex-Fuel Vehicle muss daher die Motorfunktion, insbesondere die Einspritzfunktion bzw. die Einspritzkennfelder, an das entsprechende Kraftstoffmischungsverhältnis anpassen. Dafür ist eine sichere Erkennung des im Tank vorhandenen Kraftstoff-Mischungsverhältnisses erforderlich. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich das Mischungsverhältnis im Tank nur dann ändern kann, wenn auch eine Menge Kraftstoff hinzugetankt wurde. Daher kommt der Betankungserkennung eine tragende Rolle in einem Flex-Fuel-Konzept zu.
Stand der Technik ist eine Erkennung, die die Füllstandsänderung bei stehendem Fahrzeug detektiert (Tankgeber, Signal an Klemme 15). Eine Betankung bei laufendem Motor wird nicht erkannt.
Nachteilig ist dabei, dass bei stehendem Fahrzeug der gemessene Füllstand sehr stark vom Schräg stand des Fahrzeugs abhängt. Eine verbesserte Betankungserkennung wird in einer Parallel-Anmeldung der Anmelderin beschrieben.
Nachteilig ist nach dem Stand der Technik, dass heutige Flex-Fuel-Systeme insbesondere nur den Ethanolgehalt bestimmen. So ist beispielsweise aus der US 5179926 eine Vorrichtung zum Identifizieren von Alkohol-Benzin-Kraftstoffmischungen bei einer Brennkraftmaschine beschrieben, die einen alkoholmessenden Sensor enthält.
Über die restlichen Anteile des Kraftstoffes liegen aber keine weiteren Informationen vor. Liegt beispielsweise die Information vor, dass der Kraftstoff einen Ethanolgehalt von 68% besitzt, ist diese Information zwar hinsichtlich der Klopffestigkeit des Kraftstoffes hilfreich, aber nicht ausreichend bzgl. der notwendigen Anfettung während der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine. Hierzu wäre es wichtig zu wissen, ob die restlichen 32% Anteil aus Sommerbenzin oder Winterbenzin, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können, oder eventuell aus einer Mischung aus Benzin und Wasser bestehen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches es erlaubt, eine genauere Analyse des Kraftstoffes zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Benzingehalt im Kraftstoff ermittelt wird. Damit kann erreicht werden, dass insbesondere die Kaltstarteigenschaften der Brennkraftmaschine verbessert werden können, da vorwiegend der Benzingehalt das Maß der notwendigen Anfettung und damit die Startbarkeit bestimmt. Die notwendige Anfettung des Gemisches kann bei genauer Kenntnis des Benzingehaltes optimal, je nach Benzingehalt im Kraftstoff, eingestellt werden. Zusätzlich können auch für den instationären Betrieb der Brennkraftmaschine Vorteile verzeichnet werden.
Wird, wie dies eine bevorzugte Verfahrensvariante vorsieht, die Ermittlung des Benzingehaltes zusätzlich zu einer Bestimmung des Ethanolgehaltes durchgeführt, kann damit erreicht werden, dass der Anteil einer ggf. dritten Komponente im Kraftstoff ermittelt werden kann. Diese kann beispielsweise ein Wassergehalt im Kraftstoff sein. Dieser kann in einer weiteren Variante des Verfahrens zusätzlich bestimmbar sein. Der Ethanolgehalt kann dabei mittels eines Sensors oder aus dem Signalverlauf eines Lambdasignals einer Abgassonde ermittelt werden, wie dies in Parallelanmeldungen der Anmelderin beschrieben wird.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass der Benzingehalt mittels eines Sensors ermittelt wird, was besonders genaue Messungen ergibt und zudem eine Redundanz bei der Kraftstoffanalyse darstellt.
In einer anderen Verfahrensvariante kann auch vorgesehen sein, dass der Benzingehalt mittels eines Software-Algorithmus bestimmt wird. Zusätzliche Sensoren werden nicht benötigt, was unter Kostengesichtspunkten vorteilhaft ist. Eine derartige Software-Lösung kann beispielsweise im Rahmen einer On-Board-Diagnose (OBD) umgesetzt sein, wobei diese auch auf anderen, bereits vorhandenen Sensoren basieren kann.
Wird der Benzingehalt aus dem Dampfdruck des Kraftstoffes bestimmt, ergibt sich daraus der Vorteil, dass insbesondere der Dampfdruck des Kraftstoffes über die Kaltstartfähigkeit der Brennkraftmaschine entscheidet und der Dampfdruck eines Kraftstoffes eine wichtige Größe bei der Gemischaufbereitung von Ethanol-Benzin-Kraftstoffen darstellt.
Das Verfahren mit den zuvor beschriebenen Varianten kann bei Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, die mit einem Kraftstoff mit wechselndem Ethanolgehalt betrieben werden können, wie dies bei Flex-Fuel Vehicle (FFV) der Fall ist, und die insbesondere eine Saugrohreinspritzung oder eine Benzindirekteinspritzung aufweisen. Das beschriebene Verfahren kann als Software- und/ oder Hardware-Lösung umgesetzt sein und zumindest Teil der übergeordneten Motorsteuerung sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5179926 [0009]

Claims

Verfahren zur Kraftstoffanalyse bei einer Brennkraftmaschine, die mit unterschiedlichen ethanol-benzinhaltigen Kraftstoffen in unterschiedlichen Zusammensetzungen betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Benzingehalt im Kraftstoff ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Benzingehaltes zusätzlich zu einer Bestimmung des Ethanolgehaltes durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Wassergehalt im Kraftstoff bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Benzingehalt mittels eines Sensors ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Benzingehalt mittels eines Software-Algorithmus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Benzingehalt aus dem Dampfdruck des Kraftstoffes bestimmt wird.