本發(fā)明涉及用于監(jiān)測儲存在燃料箱中的燃料的質(zhì)量的一種裝置和一種方法。

背景技術：

在現(xiàn)有的柴油車輛中，噴射系統(tǒng)、這里尤其是高壓噴射泵強制地依賴于通過柴油燃料的潤滑。如果所述系統(tǒng)即使只局部干運行，則通常結(jié)果是立即失效。之后估計有幾千歐元的修理費用。

這種失效例如在柴油通過加錯汽油而被污染時出現(xiàn)。因為用于汽油的噴槍與用于柴油的噴槍相比具有較小的直徑，在加油站不能防止這種操作失誤。但是對于破壞噴射系統(tǒng)甚至不需要這種假定的最嚴重的操作失誤。柴油發(fā)動機由相同排量得到越高的功率，則噴射系統(tǒng)越強制地依賴于添加的柴油精確地符合規(guī)格。相應的公差隨著每新一代發(fā)動機而變得更嚴格。柴油燃料通過水或者其他物質(zhì)的少量污染已經(jīng)可以導致顯著提升的磨損或者甚至導致噴射系統(tǒng)的立即失效。

自從高端噴射系統(tǒng)也在農(nóng)村中運行后，該問題大量出現(xiàn)，在農(nóng)村用于燃料供給的基礎設施的發(fā)展沒有保持與噴射系統(tǒng)的發(fā)展相同的步伐。

由wo2007084406a2以及由wo1999048846a1已知一些方法，通過所述方法可以借助于紅外線光譜測量燃料的質(zhì)量。不利地，所述方法需要復雜的和體積大的光學結(jié)構，使得所述光學結(jié)構不適用于在車輛中使用。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務是，提供在車輛中用于監(jiān)測燃料質(zhì)量的器件，通過該器件可以避免所描述的失效和相應的昂貴的大修。

根據(jù)本發(fā)明，該任務通過根據(jù)主要權利要求的裝置以及通過根據(jù)并列權利要求的方法解決。其他有利構型分別由引用所述主要權利要求和并列權利要求的從屬權利要求得出。

在本發(fā)明的框架內(nèi)發(fā)展出一種用于監(jiān)測儲存在燃料箱中的燃料的質(zhì)量的裝置。該裝置優(yōu)選設置用于柴油驅(qū)動的車輛。因此，所述燃料優(yōu)選是柴油燃料。所述裝置的特征在于，設置用于確定燃料沸點的器件。

此外，在本發(fā)明的框架內(nèi)也發(fā)展出一種用于監(jiān)測儲存在燃料箱中的燃料的質(zhì)量的方法。該方法優(yōu)選設置用于柴油驅(qū)動的車輛。因此，所述燃料優(yōu)選是柴油燃料。所述方法的特征在于，測量所述燃料的沸點或者該沸點與標準值的偏差。

在分析實際失效的噴射泵時看出，燃料的過低的沸點會導致所述燃料的氣體析出。結(jié)果是在噴射泵中形成氣泡，在所述氣泡中局部地不再存在必需的潤滑。此外，潤滑作用依賴于，所述燃料具有確定的最小粘度。低沸點也與低粘度相關。因此，沸點(初沸點，ibp)總體是剛好針對燃料的帶來特別昂貴損害的標準偏差的特別好的指標。

在本發(fā)明的特別有利的構型中，用于確定燃料沸點的器件包括用于超聲波的發(fā)射器和接收器。在此，發(fā)射器和/或接收器可以有利地尤其通過固體聲耦合到燃料上，以便保證盡可能無損耗的傳遞。已看出的是，可以求得燃料沸點，其方式是，超聲波經(jīng)過燃料傳導并且根據(jù)激勵振幅與頻率有關地測量由燃料發(fā)出的超聲波的強度作為用于沸點的量度。足夠振幅的超聲波在燃料中局部產(chǎn)生如此強的壓力最小值，使得燃料蒸發(fā)并且燃料的液相摻雜以由蒸汽狀燃料形成的氣泡。由燃料形成的該蒸汽氣穴氣泡不穩(wěn)定，而是由于包圍所述蒸汽氣穴氣泡的液相的外壓力而破裂。由這種破裂的位置出發(fā)，微型的蒸汽沖擊作為聲波經(jīng)過燃料擴散。在燃料中的激勵振幅、從而聲壓取決于燃料的沸點，從該聲壓起產(chǎn)生由燃料形成的蒸汽氣穴氣泡并且再破滅。因此有利的是，測量微型蒸汽沖擊的數(shù)量和/或強度，所述蒸汽沖擊在蒸汽氣穴氣泡消散時產(chǎn)生。

蒸汽氣穴的產(chǎn)生直接涉及燃料的局部沸騰，因為由此產(chǎn)生蒸汽，由該蒸汽形成蒸汽氣穴氣泡。但蒸汽氣穴的產(chǎn)生也由于燃料的低粘度得到促進，因為超聲波的耦入此時較少地被阻尼。因此，微型蒸汽沖擊的數(shù)量和/或強度也是燃料粘度的量度。因此，較大數(shù)量和/或較高強度不僅可以作為減小的沸點的標志來評估，也可以作為減小的粘度的標志來評估。因此，通過一次測量可以同時共同監(jiān)測關于噴射系統(tǒng)而言重要的兩個參數(shù)。

蒸汽氣穴氣泡的破裂是在燃料的液相和包圍在其中的蒸汽氣穴氣泡之間的沖擊式壓力平衡，該蒸汽氣穴氣泡剛好由于壓力最小值產(chǎn)生。該壓力平衡產(chǎn)生不受阻尼的爆炸，該爆炸是非常不定期的并且因此該爆炸在傅里葉分解中的頻譜包含非常多的高頻分量。因此，為了將由蒸汽沖擊引起的信號從其他信號分量中分離出來，有利地將在截止頻率以上的、由燃料發(fā)出的超聲波的頻率分量評估為由微型蒸汽沖擊所引起。

為了產(chǎn)生蒸汽氣穴需要大的聲壓，同時，從箱內(nèi)部的小容積的一次“抽樣”對于大多數(shù)應用來說是足夠的。為了至少在所述小容積中實現(xiàn)足夠的聲壓，在根據(jù)本發(fā)明所述的裝置中發(fā)射器有利地這樣相對于燃料箱布置，使得該發(fā)射器將超聲波的強度聚焦到在該燃料箱內(nèi)部中的至少一個位置上。

通過超聲波在燃料中產(chǎn)生的壓力最小值可以不僅使燃料局部蒸發(fā)，而且將在燃料中溶解的氣體激發(fā)為冒泡。燃料通過該氣體、例如空氣的污染可能在噴射系統(tǒng)中導致局部干運行。通過冒泡產(chǎn)生的氣體氣泡也不是穩(wěn)定的，而是自發(fā)地再消散。因此有利的是，測量氣體氣泡的消散事件的數(shù)量和/或強度，該氣體氣泡由在燃料中溶解的氣體形成。這種消散以氣體再溶解在燃料中的方式進行。這是擴散的過程，該過程與蒸汽氣穴作用相比緩慢地進行。因此，在這種消散事件中產(chǎn)生的聲音在其傅里葉分解中包含較少高頻成分。因此，為了提取該信號分量，有利地將在截止頻率以下的、由燃料發(fā)出的超聲波的頻率分量評估為由氣體氣泡的消散事件引起。

在本發(fā)明的特別有利的另一構型中，將燃料的降低的沸點評估為針對以汽油、水或空氣污染的信號。這些是在柴油燃料中最經(jīng)常出現(xiàn)并且同時引起最大損害的雜質(zhì)。

蒸汽氣穴氣泡總是在局部壓力低于燃料的蒸發(fā)壓力時形成。當外壓力超過在氣泡中的燃料蒸發(fā)壓力時，所述蒸汽氣穴氣泡破裂。因此，通過微型蒸汽沖擊的數(shù)量和/或強度不僅可以確定燃料的沸點，而且可以確定在當前條件下該燃料在箱中的蒸汽壓。

用于超聲波的發(fā)射器和接收器可以是分開的單元。但是發(fā)射器和接收器也可以是同一的。例如壓電效應是互逆的，使得壓電轉(zhuǎn)換器既適用為發(fā)射器也適用為接收器。此時交替地將超聲波耦入到燃料中并且測量從燃料發(fā)出的超聲波。發(fā)射器和接收器在一個器具中的組合還有優(yōu)點：只需要燃料箱上的一個安放部位、例如在燃料箱的最低點上，由此所述裝置即使在最低的液面高度還有效。

替代地，用于超聲波的與發(fā)射器分離的接收器提供下述可能性：在接收器前已經(jīng)進行頻率過濾并且屏蔽激勵頻率。由此可以還在持續(xù)激勵過程中仍以好的分辨率感測由燃料產(chǎn)生的信號。

例如可將首次顯示出蒸汽氣穴時的激勵振幅評估為用于沸點或者說用于蒸汽壓的量度。這例如可以是激勵振幅，在該激勵振幅中，在接收器后面通過高通濾波器過濾的信號超過預給定的閥值。但是越詳細地評估由燃料發(fā)出的超聲波的頻譜，則測量誤差變得越小。

有利地，所述裝置與至少一個閥的控制裝置耦合，該閥釋放燃料從燃料箱中的流出。因此，例如可以在接通點火裝置時首先檢驗，燃料箱中的柴油是否是無缺陷的。只有當該檢驗結(jié)果是肯定的，才釋放燃料從箱中的流出。如果所述檢驗結(jié)果是否定的，則所述閥保持關閉，駕駛員得到警告。在燃料有可能污染的情況下，則只須清潔或者更換所述箱和引向關閉的閥的管路。

因此，本發(fā)明涉及一種燃料供給系統(tǒng)。該燃料供給系統(tǒng)包括用于儲存燃料的燃料箱、噴射泵以及從燃料箱導向噴射泵并且可通過閥關斷的燃料管路。根據(jù)本發(fā)明，所述閥通過控制管路與根據(jù)本發(fā)明的裝置或者與用于實施本發(fā)明的方法的其他器件連接。因此，在燃料質(zhì)量不滿足預給定條件時，將所述閥關斷。

所述條件例如可以是沸騰溫度和/或粘度的最小值。但所述條件也可以在于，確定的雜質(zhì)例如水、汽油或空氣不存在或者僅以確定的最高濃度存在于燃料中。

附圖說明

接下來參照附圖結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明詳細示出改善本發(fā)明的其他措施。

附圖示出：

圖1根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的、用于保護噴射泵11免受不合適的燃料影響的裝置。燃料箱1以燃料3灌裝至大約三分之二。在此，所述燃料是柴油燃料。在該燃料箱最低點布置壓電式的厚度振動器2，該厚度振動器同時作為接收器2a起作用。通過驅(qū)動電子裝置5施加具有恒定激勵頻率和隨著時間增大的振幅u的正弦形交流電壓到厚度振動器2上。交流電壓的的正弦形時間曲線也可以通過例如矩形的另一時間曲線來替代。在通過激勵而發(fā)生的隨時間變化中，通過厚度振動器2以其作為接收器2a的功能檢測由燃料3發(fā)出的超聲波。通過由電容c和電阻r組成的高通濾波器6將該信號供給至測量儀器7。替代于該模擬高通濾波器也可以使用數(shù)字信號處理裝置。

從確定的激勵振幅u開始在燃料3中形成蒸汽氣穴氣泡4，該蒸汽氣穴氣泡充滿了燃料蒸汽。超聲波從蒸汽氣穴氣泡4破裂的位置4a向著接收器2a的方向擴散。該超聲波包含特別多的高頻分量，所述高頻分量可以通過高通濾波器6。在測量儀器7上的信號超過預給定的閥值時的激勵振幅u被評估為柴油燃料3的沸點或蒸汽壓的量度。只有當該沸點或蒸汽壓位于正常范圍內(nèi)時，才通過由測量儀器7出發(fā)的控制管路8開啟在燃料管路10中的電磁閥9。由此釋放燃料從箱1到噴射泵11中的排出。如果確定燃料3被污染，則電磁閥9保持在其在圖1中所示的位態(tài)中，保護噴射泵11免受破壞。