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Gebiet der Erfindung
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen im Allgemeinen Dieselkraftstoffsysteme und insbesondere Systeme zur Überwachung des Kristallisationspunkts von Dieselkraftstoff.
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Hintergrund
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Bei relativ kalten Umgebungstemperaturen kann Dieselkraftstoff aufgrund der Bildung von Wachskristallen teilweise fest werden (gelieren). Das Gelieren des Kraftstoffs kann die Motorleistung beeinflussen, was das Hervorrufen des Einstellens der Arbeit des Motors umfasst. Die Bildung von Wachskristallen lässt den Kraftstoff trüb werden. Die Kristallisationspunkt-Temperatur des Kraftstoffs ist die Temperatur, bei der sich die Wachskristalle zu bilden beginnen. Die Kristallisationspunkt-Temperatur von Dieselkraftstoff kann selbst bei einem Kraftstoff der gleichen Sorte (d.h. Diesel Nr. 2) stark schwanken und schwankt auch stark, wenn Biodiesel-Kraftstoffe mit Dieselkraftstoff vermischt werden. Dieselkraftstoffe werden im Allgemeinen so gemischt, dass sie eine Kristallisationspunkt-Temperatur aufweisen, die für den Ort geeignet ist, an dem der Kraftstoff verkauft wird. Daher kann es wünschenswert sein, die Kristallisationspunkt-Temperatur des Dieselkraftstoffs zu detektieren und zu überwachen, da Fahrzeuge Kraftstoff in einer verhältnismäßig wärmeren Region aufnehmen, in der Gelieren kein Problem ist, und aufgrund ihrer großen Reichweite den für die wärmere Region gemischten Kraftstoff in verhältnismäßig kältere Regionen mitführen, in denen Gelieren möglich ist. Ein Problem in Verbindung mit manchen bestehenden Kristallisationspunkt-Überwachungsvorrichtungen liegt darin, dass sich Wachskristalle so bilden können, dass sie in dem Dieselkraftstoff nicht detektiert werden können, was zu einer ungenauen Ermittlung der Kristallisationspunkt-Temperatur führt, wodurch die Fähigkeit beschränkt wird, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um ein Gelieren des Dieselkraftstoffs zu verhindern.
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Demgemäß ist es wünschenswert, Kristallisationspunkt-Überwachungssysteme mit verbesserter Genauigkeit bezüglich Detektion und Überwachung der Kristallisationspunkt-Temperatur zu entwickeln.
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Herkömmliche Kristallisationspunkt-Überwachungssysteme zum Ermitteln einer Kristallisationspunkt-Temperatur von Dieselkraftstoff sind aus den Druckschriften
US 5 827 952 A und
US 5 661 233 A bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es wird ein Kristallisationspunkt-Überwachungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem umfasst eine Leitung, die eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, wobei die Öffnungen zum Einlassen von Dieselkraftstoff von einer Kraftstoffleitung in und durch die Leitung ausgelegt sind. Weiterhin umfasst das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem eine in der Leitung angeordnete Schallquelle. Die Schallquelle ist zum Abgeben einer Schwingungsschallwelle als Reaktion auf ein erstes Schwingungssignal von einem Steuergerät ausgelegt. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem umfasst weiterhin einen in der Leitung angeordneten und von der Schallquelle beabstandeten Schallsensor. Der Schallsensor ist zum Empfangen der von der Schallquelle abgegebenen Schwingungsschallwelle und zum Erzeugen eines Antwortschwingungssignals auf die empfangene Schwingungsschallwelle ausgelegt, wobei die von der Schallquelle abgegebene Schwingungsschallwelle durch den Dieselkraftstoff in der Leitung geleitet wird, bevor sie von dem Schallsensor empfangen wird. Weiterhin umfasst das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem einen Temperatursensor, der in der Leitung angeordnet ist und zum Erzeugen eines Temperatursignals ausgelegt ist, das die Temperatur des Dieselkraftstoffs in der Leitung anzeigt. Das Kristallpunkt-Überwachungssystem umfasst weiterhin ein Steuergerät, das zum Erzeugen und Senden des ersten Schwingungssignals zu der Schallquelle ausgelegt ist. Das Steuergerät ist weiterhin zum Empfangen des Antwortschwingungssignals von dem Schallsensor und zum Ermitteln einer Phasenverschiebung zwischen der von der Schallquelle abgegebenen Schwingungsschallwelle und der von dem Schallsensor empfangenen Schwingungsschallwelle beruhend auf dem ersten Schwingungssignal und dem Antwortschwingungssignal ausgelegt. Weiterhin ist das Steuergerät zum Empfangen des Temperatursignals von dem Temperatursensor und dadurch zum Ermitteln eines dem Dieselkraftstoff in der Leitung zugeordneten Kristallisationspunkt-Temperaturwerts beruhend auf der Phasenverschiebung der Schwingungswelle und dem Temperatursignal ausgelegt.
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Es wird ein Kraftfahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Das Kraftfahrzeug umfasst einen dafür ausgelegten Dieselmotor, Dieselkraftstoff durch eine Kraftstoffleitung von einem Kraftstofftank aufzunehmen. Das Kraftfahrzeug umfasst weiterhin ein Kristallisationspunkt- Überwachungssystem, das einen Teil des Dieselkraftstoffs von der Kraftstoffleitung aufnimmt. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem umfasst eine Leitung, die eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, wobei die Öffnungen zum Einlassen von Dieselkraftstoff von einer Kraftstoffleitung in und durch die Leitung ausgelegt sind. Weiterhin umfasst das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem eine in der Leitung angeordnete Schallquelle. Die Schallquelle ist zum Abgeben einer Schwingungsschallwelle als Reaktion auf ein erstes Schwingungssignal von einem Steuergerät ausgelegt. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem umfasst weiterhin einen in der Leitung angeordneten und von der Schallquelle beabstandeten Schallsensor. Der Schallsensor ist zum Empfangen der von der Schallquelle abgegebenen Schwingungsschallwelle und zum Erzeugen eines Antwortschwingungssignals auf die empfangene Schwingungsschallwelle ausgelegt, wobei die von der Schallquelle abgegebene Schwingungsschallwelle durch den Dieselkraftstoff in der Leitung geleitet wird, bevor sie von dem Schallsensor empfangen wird. Weiterhin umfasst das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem einen Temperatursensor, der in der Leitung angeordnet ist und zum Erzeugen eines Temperatursignals ausgelegt ist, das die Temperatur des Dieselkraftstoffs in der Leitung anzeigt. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem umfasst weiterhin ein Steuergerät, das zum Erzeugen und Senden des ersten Schwingungssignals zu der Schallquelle ausgelegt ist. Das Steuergerät ist weiterhin zum Empfangen des Antwortschwingungssignals von dem Schallsensor und zum Ermitteln einer Phasenverschiebung zwischen der von der Schallquelle abgegebenen Schwingungsschallwelle und der von dem Schallsensor empfangenen Schwingungsschallwelle beruhend auf dem ersten Schwingungssignal und dem Antwortschwingungssignal ausgelegt. Weiterhin ist das Steuergerät zum Empfangen des Temperatursignals von dem Temperatursensor und dadurch zum Ermitteln eines dem Dieselkraftstoff in der Leitung zugeordneten Kristallisationspunkt-Temperaturwerts beruhend auf der Phasenverschiebung der Schwingungswelle und dem Temperatursignal ausgelegt.
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Figurenliste
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Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten gehen lediglich beispielhaft aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen hervor, wobei die Beschreibung auf die Zeichnungen verweist. Hierbei zeigen:
- 1 ein Schaubild eines Fahrzeugs mit einem Kristallisationspunkt-Überwachungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
- 2 ein Schaubild des in dem Fahrzeug von 1 genutzten Kristallisationspunkt- Überwachungssystems;
- 3 ein Signalschaubild einer Schallwellen-Phasenverschiebung in dem Kristallisationspunkt-Überwachungssystem von 2;
- 4 einen Graph von Kurven, die eine Geschwindigkeit von Schall in einer ersten und zweiten Dieselkraftstoffsorte bei sich ändernden Temperaturen veranschaulichen;
- 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Kristallisationspunkt-Temperaturwerts für Dieselkraftstoff nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform; und
- 6 ein Schaubild eines anderen Kristallisationspunkt-Überwachungssystems nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Unter Bezug auf 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 nach einer beispielhaften Ausführungsform vorgesehen. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst weiterhin einen Motor 20, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21, eine Kraftstoffpumpe 22, einen Kraftstofffilter 24, einen Kraftstofftank 26, eine Förderpumpe 28, Rohrleitungen 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, die verschiedene der vorstehend erwähnten Komponenten zur Übermittlung von Dieselkraftstoff zwischen diesen und einer Dieselkraftstoffleitung 38 fluidverbinden. Die Leitungen 38, 42, 44, 46, 48, 50 und 52 sind hierin als Rohrleitungen beschrieben, doch kann jede geeignete Leitung eingesetzt werden, einschließlich Leitungen von anderen Querschnittformen. Der Dieselkraftstoffleitung 38 ist ein Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 zugeordnet, das zum Ermitteln und Überwachen einer Kristallisationspunkt-Temperatur für vom Fahrzeug 10 genutzten Dieselkraftstoff vorgesehen ist. Während das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 in den gezeigten beispielhaften Ausführungsformen der Dieselkraftstoffleitung 38 zugeordnet ist, hält man eine Zuordnung zu anderen Rohrleitungen eines Kraftstoffsystems ebenfalls für möglich und innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegend. Während es in den verschiedenen hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen in Verbindung mit dem Motor 20 für das Fahrzeug 10 veranschaulicht ist, kann das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 ferner in Kraftstoffsystemen für alle Arten von Dieselmotoren eingesetzt werden.
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Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21, die Kraftstoffpumpe 22, der Kraftstofffilter 24, der Kraftstofftank 26, die Kraftstoffpumpe 28, die Rohrleitungen 40, 42, 44, 46, 48, 50 und 52, die Dieselkraftstoffleitung 38 und das Überwachungssystem 30 sind Elemente eines Kraftstoffsystems zum Versorgen des Motors 20 mit Dieselkraftstoff. Die Förderpumpe 28 steht mit der Rohrleitung 40 und der Dieselkraftstoffleitung 38 in Fluidverbindung. Die Förderpumpe 28 ist zum Pumpen von Dieselkraftstoff von dem Kraftstofftank 26 durch die Rohrleitung 40 und die Dieselkraftstoffleitung 38 zu dem Kraftstofffilter 24 ausgelegt.
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Der Kraftstofffilter 24 steht mit der Dieselkraftstoffleitung 38 und den Rohrleitungen 42, 50 in Fluidverbindung. Der Kraftstofffilter 24 ist zum Filtern des dadurch strömenden Dieselkraftstoffs und zum Strömenlassen eines Teils des Dieselkraftstoffs durch die Rohrleitung 42 zu der Kraftstoffpumpe 22 ausgelegt. Weiterhin ist der Kraftstofffilter 24 dafür ausgelegt, einen Teil des aufgenommenen Dieselkraftstoffs durch die Rohrleitungen 50, 52 zu dem Kraftstofftank 26 zurückzuleiten.
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Die Kraftstoffpumpe 22 steht mit den Rohrleitungen 42, 44 und 48 in Fluidverbindung. Die Kraftstoffpumpe 22 ist zum Pumpen von Dieselkraftstoff durch die Rohrleitung 44 zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 ausgelegt. Der Druck des Dieselkraftstoffs in der Rohrleitung 44 liegt bei einem verhältnismäßig hohen Druckwert. Die Dieselpumpe 22 ist weiterhin dafür ausgelegt, etwas verbleibenden Dieselkraftstoff durch die Rohrleitungen 48, 52 zu dem Kraftstofftank 26 zurückzuleiten.
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Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 ist mit dem Motor 20 wirkverbunden und steht mit den Rohrleitungen 44, 46 in Fluidverbindung. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 ist zum Aufnehmen von Dieselkraftstoff von der Kraftstoffpumpe 22 mittels der Rohrleitung 44 bei einem verhältnismäßig hohen Druckwert ausgelegt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 ist weiterhin dafür ausgelegt, einen ersten Teil des aufgenommenen Dieselkraftstoffs in den Motor 20 einzuspritzen. Ein zweiter Teil des von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 aufgenommenen Dieselkraftstoffs wird durch die Rohrleitungen 46, 52 zurück zu dem Kraftstofftank 26 geleitet.
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Unter Bezug auf 3 wird nun vor dem Vorsehen einer näheren Erläuterung des Kristallisationspunkt-Überwachungssystems 30 ein allgemeiner Überblick der physikalischen Eigenschaften von Schallwellen in Dieselkraftstoff dargelegt. Wenn sich ein Schwingungsschallwellensignal, dargestellt durch Kurve 96, durch ein Medium wie Dieselkraftstoff von einer Schallwellenquelle, typischerweise einem Wandler wie zum Beispiel einem Lautsprecher, zu einem Schallwellenempfänger, typischerweise einem Wandler wie zum Beispiel einem Mikrofon, ausbreitet, der von der Quelle beabstandet ist und das durch Kurve 97 dargestellte Schwingungsschallwellensignal empfängt, ergibt sich eine Phasenverschiebung. Die Phasenverschiebung steht mit der Geschwindigkeit von Schall in dem Medium, dem Abstand zwischen der Quelle und dem Empfänger und der Frequenz des Schwingungsschallwellensignals in Verbindung. Wie in 4 gezeigt ändert sich ferner in einem Medium, wie flüssigem Dieselkraftstoff oder Biodieselkraftstoff, die Dichte als Funktion von Temperatur, wobei sie im Allgemeinen mit sinkender Temperatur steigt, was zu einem Anstieg der Geschwindigkeit von Schall in dem Kraftstoff und einer Abnahme der Phasenverschiebung zwischen dem Quellensignal und dem empfangenen Signal führt. Insbesondere wenn Dieselkraftstoff bei oder unter einer Kristallisationspunkt-Temperatur liegt, tritt eine Phasenänderung auf, so dass sich in dem Dieselkraftstoff Wachskristalle bilden, und er wechselt von einem flüssigen zu einem wachsartigen halbfesten Zustand. Dieser Wechsel lässt den Kompressionsmodul des Kraftstoffs drastisch ansteigen, was die Geschwindigkeit von Schall durch den Kraftstoff merklich steigert und die Phasenverschiebung merklich mindert. Unter Bezug auf 4 ist diese ausgeprägte Änderung der Schallgeschwindigkeit in beispielhaften grafischen Darstellungen der Schallgeschwindigkeit als Funktion von Temperatur für eine Biodiesel-Formulierung 142 und eine Dieselformulierung Nr. 2 144 durch Wendepunkte 143 bzw. 145 wiedergegeben. Bei diesen Formulierungen sind bei einer vorgegebenen Auslegung von Quellen- und Detektorbeabstandung sowie Schallwelleneingang die Phasenverschiebungen, die bei Temperaturen über oder rechts von den jeweiligen Wendepunkten auftreten, größer als die Phasenverschiebungen, die bei Temperaturen unter oder links von dem Wendepunkt auftreten. Wenn somit bei einer bestimmten Formulierung die Größenordnung der Phasenverschiebung der gesendeten Schwingungsschallwelle kleiner ist als eine vorbestimmte Phasenverschiebung, wie sie dem Wendepunkt zugeordnet ist, liegt der Dieselkraftstoff bei oder unter einer Kristallisationspunkt-Temperatur. Die Schwingungsschallwellen, die sich durch Dieselkraftstoff ausbreiten, zugeordnete vorstehende Phasenverschiebungseigenschaft wird von dem Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 zum Ermitteln der Kristallisationspunkt-Temperatur des Dieselkraftstoffs genutzt.
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Unter Bezug auf 2 wird das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30, das eine Kristallisationspunkt-Temperatur von Dieselkraftstoff ermittelt, nun näher erläutert. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 umfasst Rohrleitungen 70, 72, 74, eine Schallwellenquelle oder Abgabevorrichtung, beispielsweise einen elektrischen Lautsprecher 80, eine thermische Vorrichtung 82, einen Schallsensor, beispielsweise ein Mikrofon 84, einen Temperatursensor 86, einen Filter 88, ein Steuergerät 90, eine Anzeigevorrichtung 92 und eine Speichervorrichtung 94. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 steht mit der Dieselkraftstoffleitung 38 in Fluidverbindung und nimmt einen Teil des durch die Dieselkraftstoffleitung 38 strömenden Dieselkraftstoffs auf, um die Kristallisationspunkt-Temperatur des Dieselkraftstoffs zu ermitteln.
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Die Rohrleitung 72 ist zwischen der Dieselkraftstoffleitung 38 und der Rohrleitung 70 angeordnet. Die Rohrleitung 72 ist zum Aufnehmen eines Teils des durch die Dieselkraftstoffleitung 38 strömenden Dieselkraftstoffs mittels der Öffnung 118 in dem Endabschnitt 110 der Dieselkraftstoffleitung 38 und zum Leiten dieses Teils des Dieselkraftstoffs durch die Öffnung 104 und in die Rohrleitung 70 ausgelegt. Die Öffnung 104 ist nahe dem ersten Ende 100 der Rohrleitung 70 angeordnet.
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Die Rohrleitung 74 ist zwischen der Dieselkraftstoffleitung 38 und der Rohrleitung 70 angeordnet. Die Rohrleitung 74 ist zum Aufnehmen des Dieselkraftstoffs in der Rohrleitung 70 mittels der Öffnung 106 in dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 und zum Leiten des Dieselkraftstoffs durch die Öffnung 120 und zurück in die Dieselkraftstoffleitung 38 ausgelegt. Die Öffnung 106 ist nahe dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 angeordnet. Dadurch strömt Dieselkraftstoff durch die Leitung 70 von dem ersten Ende 100 zu dem zweiten Ende 102.
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In einer bevorzugten Konfiguration ist die Schallwellenquelle in Form des elektrischen Lautsprechers 80 an dem Ende 100 der Rohrleitung 70 angeordnet und ist so ausgelegt, dass sie für die Übermittlung von Schallwellen in den Dieselkraftstoff in der Rohrleitung 70 einsetzbar ist. Der elektrische Lautsprecher 80 ist zum Abgeben einer Schwingungsschallwelle 81 mit einer vorbestimmten Frequenz in der Rohrleitung 70, die sich hin zu dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 ausbreitet, als Reaktion auf das Empfangen eines Schwingungssteuersignals von dem Steuergerät 90 ausgelegt.
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Die thermische Vorrichtung 82 ist benachbart zu der Rohrleitung 70 angeordnet und ist zum Kühlen der Rohrleitung 70 und des Dieselkraftstoffs darin als Reaktion auf das Empfangen eines Steuersignals von dem Steuergerät 90 ausgelegt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die thermische Vorrichtung 82 eine Peltier-Zelle, innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung können aber auch andere geeignete Mittel zum Kühlen eingesetzt werden.
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Der Schallsensor in Form des Mikrofons 84 ist von der Schallwellenquelle 80 beabstandet und kann nahe dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 angeordnet sein. Das Mikrofon 84 ist zum Empfangen der Schwingungsschallwelle 81 und zum Erzeugen eines Antwortschwingungssignals, das die Frequenz der Welle als Antwort darauf anzeigt, ausgelegt. Das Mikrofon 84 überträgt das Schwingungssignal zu dem Steuergerät 90.
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Der Temperatursensor 86 ist an der Rohrleitung 70 angeordnet und steht mit dem Dieselkraftstoff darin in Fluidverbindung. Der Temperatursensor 86 ist zum Erzeugen eines Signals ausgelegt, das eine Temperatur des Dieselkraftstoffs in der Rohrleitung 70 anzeigt und das von dem Steuergerät 90 empfangen wird. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Temperatursensor 88 ein Thermoelement.
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Der Filter 88 ist über die Öffnung 120 der Dieselkraftstoffleitung 38 angeordnet. Der Filter 88 ist dafür ausgelegt, Wachskristalle zurückzuhalten, die in dem durch die Rohrleitung 70 strömenden Dieselkraftstoff in Verbindung mit dem Arbeiten der thermischen Vorrichtung 82 gebildet werden können.
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Das Steuergerät 90 ist mit dem Lautsprecher 80, der thermischen Vorrichtung 82, dem Mikrofon 84, dem Temperatursensor 86, der Anzeigevorrichtung und der Speichervorrichtung 94 elektrisch verbunden und für Signalübermittlung mit diesen einsetzbar. Das Steuergerät 90 ist zum Ermitteln einer Kristallisationspunkt-Temperatur des Dieselkraftstoffs beruhend auf von dem Temperatursensor 86 und dem Mikrofon 84 empfangenen Signalen ausgelegt, wie nachstehend näher erläutert wird. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Steuergerät 90 einen Mikroprozessor. Die Speichervorrichtung 94 ist vorgesehen, um von dem Steuergerät 90 erzeugte Daten und Werte darin zu speichern. Die Anzeigevorrichtung 92 ist vorgesehen, um von dem Steuergerät 90 erzeugte Daten und Werte anzuzeigen.
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Die Dieselkraftstoffleitung 38 umfasst den Endabschnitt 110, den Endabschnitt 112 und einen begrenzten Abschnitt 114. Der begrenzte Abschnitt 114 ist zwischen den Endabschnitten 110, 112 angeordnet. Der begrenzte Abschnitt 114 bewirkt einen Druckabfall in der Dieselleitung 38, was den Dieselkraftstoff durch die Rohrleitungen 72, 70 und 74 von dem Endabschnitt 110 zu dem Endabschnitt 112 strömen lässt. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft, da es eine Messung der Kristallisationspunkt-Temperatur des Kraftstoffs in einer Leitung, die den im gesamten Kraftstoffsystem verwendeten Leitungen ähnlich ist, und unter ähnlichen Fluidstrombedingungen ermöglicht, wodurch jede Wirkung der Fluidstrombedingungen auf die Messung der Kristallisationspunkt-Temperatur verringert oder beseitigt wird. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 befindet sich jedoch in einem separaten Zweig des Kraftstoffsystems und zugeordneter Kraftstoffleitungen, so dass der Prozess des Überwachens und die Bildung von Wachskristallen eine minimale Auswirkung auf die Leistung des Kraftstoffsystems hat. Zum Beispiel beeinflusst eine der Überwachung und der Bildung von Wachskristallen in dem Kraftstoff zugeordnete Abnahme des Stroms nur den Strom durch das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 und nicht durch das gesamte Kraftstoffsystem.
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Unter Bezug auf 2 und 5 wird nun ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Kristallisationspunkt-Temperaturwerts für Dieselkraftstoff gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform unter Bezug auf die Schritte 160 - 194 erläutert. Bei Schritt 160 nimmt die Rohrleitung 70 Dieselkraftstoff darin auf. Die Rohrleitung 70 weist ein erstes Ende 100 und ein zweites Ende 102 auf. Der Dieselkraftstoff strömt durch die Rohrleitung 70 von dem ersten Ende 100 zu dem zweiten Ende 102, wo er mit dem Temperatursensor 86 in Fluidverbindung steht. Bei Schritt 162 empfängt das Steuergerät 90 ein erstes Signal von dem Temperatursensor 86, das eine Temperatur des Dieselkraftstoffs in der Rohrleitung 70 anzeigt, und ermittelt beruhend auf dem ersten Signal einen ersten Temperaturwert. Bei Schritt 164 nimmt das Steuergerät 90 eine Bestimmung vor, ob der erste Temperaturwert innerhalb eines ersten vorbestimmten Temperaturbereichs oder alternativ bei oder unter einer Solltemperatur liegt. Diese Beurteilung der ersten Temperatur dient zum Ermitteln, ob die Kraftstofftemperatur eine Temperatur erreicht hat, bei der es wünschenswert ist, eine Bewertung der Kristallisationspunkt-Temperatur zu beginnen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der erste vorbestimmte Temperaturbereich ein Temperaturbereich, der kleiner oder gleich 10°C ist. Es werden natürlich hierin andere Temperaturbereiche in Betracht gezogen. Wenn der Wert von Schritt 164 gleich „Ja“ ist, rückt das Verfahren zu Schritt 166 vor. Ansonsten kehrt das Verfahren zu Schritt 162 zurück. Bei Schritt 166 erzeugt das Steuergerät 90 ein erstes Schwingungssignal, um den elektrischen Lautsprecher 80 zum Abgeben einer Schwingungsschallwelle von dem ersten Ende 100 der Rohrleitung 70 hin zu dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 zu veranlassen. Bei Schritt 168 empfängt das Steuergerät 90 als Reaktion auf die erste Schwingungsschallwelle ein zweites Schwingungssignal von dem Mikrofon 84, das nahe dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 angeordnet ist. Bei Schritt 170 ermittelt das Steuergerät 90 beruhend auf dem ersten und zweiten Schwingungssignal einen ersten Phasenverschiebungswert. Der erste Phasenverschiebungswert zeigt eine Phasendifferenz zwischen dem ersten und zweiten Schwingungssignal an. Bei Schritt 172 erzeugt das Steuergerät 90 ein Signal, um die thermische Vorrichtung 82 zum Kühlen des Dieselkraftstoffs in der Rohrleitung 70 zu veranlassen. Bei Schritt 180 empfängt das Steuergerät 90 ein Signal von dem Temperatursensor 86, das eine Temperatur des Dieselkraftstoffs in der Rohrleitung 70 anzeigt, und ermittelt beruhend auf dem Signal von dem Temperatursensor einen zweiten Temperaturwert. Bei Schritt 182 nimmt das Steuergerät 90 eine Bestimmung vor, ob der zweite Temperaturwert kleiner als oder gleich dem ersten Temperaturwert minus 2°C oder einem anderem Dekrementwert ist. Wenn der Wert von Schritt 182 gleich „Ja“ ist, rückt das Verfahren zu Schritt 184 vor. Ansonsten kehrt das Verfahren zu Schritt 180 zurück. Bei Schritt 184 erzeugt das Steuergerät 90 ein drittes Schwingungssignal, um den elektrischen Lautsprecher 80 zum Abgeben einer zweiten Schwingungsschallwelle von dem ersten Ende 100 der Rohrleitung 70 hin zu dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 veranlassen. Bei Schritt 186 empfängt das Steuergerät 90 als Reaktion auf die zweite Schwingungsschallwelle ein viertes Schwingungssignal von dem Mikrofon 84, das nahe dem zweiten Ende 102 der Rohrleitung 70 angeordnet ist. Bei Schritt 188 ermittelt das Steuergerät 90 beruhend auf dem dritten und vierten Schwingungssignal einen zweiten Phasenverschiebungswert. Der zweite Phasenverschiebungswert zeigt eine Phasendifferenz zwischen den Schwingungssignalen an. Bei Schritt 190 nimmt das Steuergerät 90 eine Bestimmung vor, ob die folgende Bedingung vorliegt: erster Phasenverschiebungswert - zweiter Phasenverschiebungswert ist größer als ein Schwellenphasenverschiebungswert. Der Schwellenphasenverschiebungswert wird so gewählt, dass er anzeigt, dass der Dieselkraftstoff eine Kristallisationspunkt-Temperatur aufweist. Wenn der Wert von Schritt 190 gleich „Ja“ ist, rückt das Verfahren zu Schritt 192 vor. Ansonsten kehrt das Verfahren zu Schritt 180 zurück. Bei Schritt 192 setzt das Steuergerät 90 einen Kristallisationspunkt-Temperaturwert gleich dem zweiten Temperaturwert und (i) zeigt den Kristallisationspunkt-Temperaturwert auf der Anzeigevorrichtung 92 an und (ii) speichert den Kristallisationspunkt-Temperaturwert in der Speichervorrichtung 94. Bei Schritt 194 unterbindet das Steuergerät 90 das Erzeugen des Signals, um die thermische Vorrichtung 82 auszulösen, wodurch das Kühlen des Dieselkraftstoffs in der Rohrleitung 70 beendet wird. Die Schritte des Verfahrens können in Verbindung mit dem Betrieb des Fahrzeugs 10 oder des Motors 20 ständig wiederholt werden.
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Da die thermische Vorrichtung 82 gesteuert werden kann, um die Leitung entweder zu beheizen oder zu kühlen, wird angenommen, dass das Wesen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aus dem Nutzen von zwei Phasenverschiebungswerten besteht, die zwei Kraftstofftemperaturen zugeordnet sind, um eine Kristallisationspunkt-Temperatur des Dieselkraftstoffs zu ermitteln. Dies kann verallgemeinert werden, wobei das Steuergerät zum Ermitteln eines ersten Temperaturwerts beruhend auf einem ersten Temperatursignal und einem diesem zugeordneten ersten Phasenverschiebungswert, zum Ändern der Temperatur des Dieselkraftstoffs in der Leitung und zum Ermitteln eines zweiten Temperaturwerts beruhend auf einem zweiten Temperatursignal und einem diesem zugeordneten zweiten Phasenverschiebungswert und zum Setzen des Kristallisationspunkt-Temperaturwerts beruhend auf einem Schwellenphasenverschiebungswert, der mit dem ersten Temperaturwert und dem zweiten Temperaturwert in Zusammenhang steht, gleich dem ersten Temperaturwert oder dem zweiten Temperaturwert ausgelegt ist.
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Unter Bezug auf 6 wird nun ein Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 230, das eine Kristallisationspunkt-Temperatur von Dieselkraftstoff gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ermittelt, erläutert. Abgesehen von den nachstehenden Angaben sind die Elemente des Systems 230 identisch mit denen des vorstehenden Systems 30 und haben die gleichen Funktionen wie diese und wurden der Klarheit halber mit 200 indiziert.
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Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 230 umfasst Rohrleitungen 270, 272, 274, einen elektrischen Lautsprecher 280, eine thermische Vorrichtung 282, ein Mikrofon 284, einen Temperatursensor 286, einen Filter 288, ein Steuergerät 290, eine Anzeigevorrichtung 292 und eine Speichervorrichtung 294. Das Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 230 steht mit der Dieselkraftstoffleitung 238 in Fluidverbindung und nimmt einen Teil des durch die Dieselkraftstoffleitung 238 strömenden Dieselkraftstoffs auf, um die Kristallisationspunkt-Temperatur des Dieselkraftstoffs zu ermitteln. Die Dieselkraftstoffleitung 238 umfasst Endabschnitte 310, 312 und einen zwischen den Endabschnitten 310, 312 angeordneten Venturi-Abschnitt 314.
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Der Hauptunterschied zwischen dem Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 230 und dem Kristallisationspunkt-Überwachungssystem 30 besteht darin, dass das rohrförmige Element 270 in Längsrichtung eine kürzere Länge als das rohrförmige Element 70 aufweisen kann. Ferner verläuft das rohrförmige Element 274 von dem rohrförmigen Element 270 zu dem Venturi-Abschnitt 314 der Dieselkraftstoffleitung 238, statt des sich von dem rohrförmigen Element 70 zu dem Endabschnitt 112 der Dieselkraftstoffleitung 38 erstreckenden rohrförmigen Elements 74. Die Betriebsfunktionalität des elektrischen Lautsprechers 280, der thermischen Vorrichtung 282, des Mikrofons 284, des Temperatursensors 286, des Filters 288, des Steuergeräts 290, der Anzeigevorrichtung 292 und der Speichervorrichtung 294 ähnelt im Wesentlichen der Betriebsfunktionalität des elektrischen Lautsprechers 80, der thermischen Vorrichtung 82, des Mikrofons 84, des Temperatursensors 86, des Filters 88, des Steuergeräts 90, der Anzeigevorrichtung 92 bzw. der Speichervorrichtung 94.
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Die Kristallisationspunkt-Überwachungssysteme zum Ermitteln eines Kristallisationspunkt-Temperaturwerts für Dieselkraftstoff dieser Erfindung stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber anderen Systemen und Verfahren dar. Die hierin offenbarten Kristallisationspunkt-Überwachungssysteme sehen insbesondere eine technische Wirkung des Nutzens eines Phasenverschiebungswerts vor, der ein Hinweis auf eine Phasenverschiebung einer sich durch Dieselkraftstoff ausbreitenden Schallwelle zum Ermitteln eines Kristallisationspunkt-Temperaturwerts ist, der eine Kristallisationspunkt-Temperatur des Dieselkraftstoffs anzeigt.
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Während die Schallquellen, Schallsensoren, Temperatursensoren und thermischen Vorrichtungen in den mehreren beispielhaften Ausführungsformen in den jeweiligen Positionen veranschaulicht sind, die unter Bezug auf die jeweiligen ersten Enden und zweiten Enden der Rohrleitungen gezeigt sind, wird angenommen, dass die (nicht gezeigten) Ausführungsformen, die die relativen Positionen dieser Elemente abwandeln oder verändern, ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung funktionieren und innerhalb des Schutzumfangs derselben liegen.
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Während die Erfindung unter Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, und an Stelle von Elementen derselben Entsprechungen treten können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zudem können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne vom wesentlichen Schutzumfang derselben abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, die zum Ausführen dieser Erfindung offenbart sind, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsformen umfassen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen. Zudem wird die Verwendung der Begriffe erstes, zweites, etc. zum Unterscheiden eines Elements von einem anderen genutzt. Weiterhin bedeutet die Verwendung der Begriffe ein, eine, etc. nicht eine Mengenbeschränkung, sondern bedeutet das Vorhandensein mindestens eines der erwähnten Elemente.