使用RF传感器为车辆分析燃料组分的方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月28日提交的韩国专利申请第10-2018-0101212号的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文中。

本发明涉及一种使用rf(射频)传感器为车辆分析燃料组分的方法。

背景技术：

此部分中的叙述仅提供与本发明相关的背景信息，且可能不构成现有技术。

当rf信号穿过两个天线之间的材料时，根据材料的固有介电常数，存在使反射系数(db)最小化的特定谐振频率。所有物体具有固有介电常数。汽油、柴油、煤油、重油和其它汽车燃料也具有固有介电常数。因此，当燃料放置在rf传感器之间时，取决于燃料的介电常数，rf传感器具有其自身的谐振频率。

另外，当空气和特定燃料处于rf传感器中时，总体介电常数取决于空气的量而改变。因此，取决于空气的量，rf传感器具有其自身的谐振频率。

另一方面，存在各种用于鉴别燃料类别和危害的方法。常规上，存在一种将添加剂添加到燃料以使用化学反应查看燃料组分的方法，通过使用超声波的反向散射信号来确定燃料类型，或一种将传感器直接接触燃料的方法。

当使用化学反应时，添加化学样本以检查燃料状况是极为复杂的，且成本高。当使用反向散射信号时，由于存在间接方法，因此具有相同反向散射力的燃料无法从其原始限制区别开。

因此，归因于成本问题、分析设备大小的难度以及在车辆中安放燃料所要的时间，这些方法无法应用于实际汽车。

我们已发现，现有汽车，尤其是柴油车辆，并不反映市面上柴油的硫含量，且后处理催化剂的硫含量通过确定平均值而计算为用于某一距离操作的燃料总量的硫含量，或计算为例如10ppm等恒定值。

因此，执行脱硫发动机控制以辨识硫含量中比实际硫含量多或少的硫含量且恢复因后处理催化剂的硫抑制(poisoning)所致的性能退化。

出于此原因，我们已发现，后处理催化剂的脱硫控制会导致燃料消耗恶化、后处理催化剂劣化和性能退化。

此背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明背景的理解，且因此其可能含有并不形成所属领域的技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供一种方法和设备，其用于通过使用rf传感器检测响应于燃料的特定介电常数的固有谐振频率来检测特定类型的燃料或燃料中的物质。本发明提供一种使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法，用于提高发动机的脱硫燃烧控制以及维护催化剂性能。

本发明的示范形式的使用rf(射频)传感器为车辆分析燃料组分的方法包含：将新燃料接收到燃料箱中以使燃料箱的现有燃料与新燃料混合，使用rf传感器测量混合燃料的谐振频率，将混合燃料的实测谐振频率与标准燃料的谐振频率进行比较，通过所述比较确定混合燃料是否是正常燃料，在确定混合燃料是正常燃料的情况下维持对应于标准燃料的发动机燃烧模式，以及进行反映发动机燃烧控制的操作。

同时，所述方法还可包含在通过比较确定混合燃料是否是正常燃料之后，在确定混合燃料并非正常燃料的情况下测量混合燃料中所含的硫含量，以及将混合燃料的实测硫含量与标准燃料的硫含量信息进行比较以得出差异(difference)，且在喷射混合燃料时调整催化剂的脱硫时机(desulfurizationtiming)。

所述rf传感器可以是片型传感器，其包含附接到燃料箱一侧的第一片传感器和附接到燃料箱外部以面对所述第一片传感器的第二片传感器。

所述rf传感器可以是单极型传感器，其包含附接到燃料箱一侧的板片和连接到所述板片且穿透燃料箱内部以被燃料浸润的探针。

同时，根据本发明另一示范形式的使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法包含：将新燃料接收到燃料箱中以使燃料箱的现有燃料与新燃料混合，使用rf传感器测量混合燃料的谐振频率，将混合燃料的实测谐振频率与标准燃料的谐振频率进行比较，通过所述比较确定混合燃料是否是正常燃料，在确定混合燃料是正常燃料的情况下确定外部空气的温度是否高于预定温度(例如0℃)，在确定外部空气的温度高于预定温度(例如0℃)的情况下维持对应于标准温度和标准燃料的发动机燃烧模式，以及进行反映发动机燃烧控制的操作。

同时，使用rf传感器分析燃料组分的方法还可包含：在确定外部空气的温度是否高于预定温度(例如0℃)之后，在确定外部空气的温度并不高于预定温度(例如0℃)的情况下确定发动机燃烧的稳定性，且告知燃料有缺陷且警示发动机燃烧为异常燃烧。

在另一形式中，所述方法还可包含：在通过比较确定混合燃料是否是正常燃料之后，在确定混合燃料并非正常燃料的情况下确定外部空气的温度是否低于预定温度(例如0℃)，以及在确定外部空气的温度并不低于预定温度(例如0℃)的情况下确定发动机燃烧的稳定性，当燃料异常时告知燃料有缺陷且警示加油，且在确定发动机燃烧并非异常燃烧的情况下进行反映发动机燃烧控制的操作。

在另一形式中，所述方法还可包含在确定外部空气的温度是否低于预定温度(例如0℃)之后，在外部空气的温度低于预定温度(例如0℃)时通过实测燃料的di(驾驶性能)值信息确定对应于可燃燃料的发动机燃烧模式，以及优化燃烧并进行反映周围环境和燃料特性的操作。

所述rf传感器可以是片型传感器，其包含附接到燃料箱一侧的第一片传感器和附接到燃料箱外部以面对所述第一片传感器的第二片传感器。

所述rf传感器是单极型传感器，其包含附接到燃料箱一侧的板片和连接到所述板片且穿透燃料箱内部以被燃料浸润的探针。

根据本发明的示范形式，燃料的谐振频率用于识别燃料的类别或燃料中的物质，且精确辨别柴油中使得柴油发动机汽车的后处理催化剂被柴油中所含的硫组分抑制的硫含量，可准确判定循环，且可准确确定脱硫循环。

由此，可优化发动机的脱硫燃烧控制，且可维持催化剂的性能。

另外，有可能区别汽油发动机车辆的一般汽油和高驾驶性能汽油以根据对应的燃料优化发动机燃烧。

其它适用范围将因本文提供的描述而变得显而易见。应理解，描述和具体实例仅在于说明的目的，而非在于限制本发明的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本发明，现在将通过实例的方式参考附图描述本发明的各种形式，在附图中：

图1是示出使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法的流程图；

图2是示意性地示出安装在燃料箱中的片型rf传感器的视图；

图3是示出片型rf传感器的设计实例的图；

图4是示出单极型rf传感器的设计实例的图；

图5是示出相对于一般商业柴油和船用油(固有硫)的混合比通过片型rf传感器测得的谐振频率的改变的图；

图6是示出针对常用商业柴油和船用油(固有硫)的每个混合比通过片型rf传感器若干次测得的谐振频率和平均谐振频率的图；

图7是示出根据一般商业柴油炼油厂的通过片型rf传感器测得的谐振频率改变的图；

图8是示出一般商业柴油炼油厂的通过片型rf传感器若干次测得的谐振频率和平均谐振频率的图。

图9是示出相对于汽油一般燃料和极高里程汽油燃料通过片型rf传感器若干次测得的谐振频率和平均谐振频率的图；以及

图10是示出使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法的流程图。

本文中描述的附图仅仅是出于说明的目的，而非意图以任何方式限制本发明的范围。

附图标记说明：

110：片型rf传感器112：第一片传感器

114、118：接地片116：第二片传感器

120：函数发生器130：亚克力板

140：单极型rf传感器142：板片

144：探针

具体实施方式

以下描述在本质上仅仅是示范性的，且并不在于限制本发明、应用或使用。应理解，在整个附图中，对应的附图标号指示相同的或对应的部分和特征。

如所属领域的技术人员应认识到，只要不脱离本发明的精神或范围，就可以各种不同方式来修改所描述的形式。

此外，在示范形式中，由于相同附图标号标示具有相同配置的相同要素，因此代表性地描述第一示范形式，而在其它示范形式中，将仅描述不同于第一示范形式的配置。

附图是示意性的，且并未根据比例示出。为了清晰和方便起见，在大小上放大或减小地示出附图中的部分的相对尺寸和比率，且尺寸仅是举例说明而非限制。另外，两个或更多个附图中所示的相同结构、要素或组件使用相同附图标号以示出类似特征。应理解，当将一个要素，如层、膜、区域或衬底，称为在另一要素“上”时，其可直接在所述另一要素上，或也可存在中介要素。

在本发明的示范形式中，将预期对附图的各种修改。因此，示范形式不限于所示区域的特定方面，且例如包含通过制造对某个方面的修改。

现将参考图1到4描述根据本发明的示范形式的使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法。

图1是示出使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法的流程图，图2是示意性地示出安装在燃料箱中的片型rf传感器的视图，图3是示出片型rf传感器的设计实例的图，且图4是示出单极型rf传感器的设计实例的图。

参考图1，在根据本发明的示范形式的使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法中，首先，将新燃料注入到含有燃料的燃料箱中，且现有燃料与新燃料混合s101。

在一个形式中，分析燃料组分的方法可由控制器执行或实施，所述控制器包含通过设置程序操作的至少一个处理器，其中所述设置程序包含一系列命令以用于执行待在下文描述的根据本发明的方法中包含的每个步骤。

现有燃料可以是常用商业柴油。现有燃料具有固有硫含量，且如果新燃料的硫含量不同于现有燃料的硫含量，则在现有燃料与新燃料混合之后的混合燃料的硫含量将不同于现有燃料的硫含量。

接着，使用rf传感器测量混合燃料的谐振频率s102。柴油具有固有介电常数，且根据所述介电常数，通过rf传感器测量固有谐振频率。现有燃料具有固有介电常数和固有谐振频率，且混合燃料具有与现有燃料不同的介电常数，因此测得不同于现有燃料的谐振频率。

接着，实测谐振频率与标准燃料的谐振频率相比较s103。标准燃料的谐振频率通过实验使用rf传感器反复地测量现有燃料的谐振频率且接着将其转换成平均谐振频率值而测得。

接着，通过所述比较确定混合燃料是否是正常燃料s104。即，确定混合燃料是否与标准燃料相同。如果新燃料与现有燃料混合但示出与标准燃料相同的谐振频率，则确定混合燃料是正常的。然而，如果混合燃料具有与标准燃料的谐振频率不同的谐振频率，则确定混合燃料是异常燃料。

接着，如果确定混合燃料是正常燃料，则维持对应于标准燃料的发动机燃烧模式s105。

接着，执行反映发动机燃烧控制的操作s108。可通过调整燃料喷射量以及调整火花塞的点火时机来执行汽油发动机中的发动机燃烧控制。举例来说，在串联4缸型(serial4-cylindertype)多点喷射(mpi)发动机的情况下，燃料喷射量在燃料喷射时段延长时增大。在作为直喷型汽油发动机的汽油直喷(gdi)发动机的情况下，喷射量可通过调整燃料喷射的时段而增大。此外，火花塞的点火时机可调整，基于发动机活塞的峰值提前或迟延。

同时，如果确定混合燃料并非正常燃料，则测量混合燃料中包含的硫含量s106。当理论上使用50ppm或更低的燃料时，确定硫含量被氮氧化物存储催化剂(lnt)、柴油氧化催化剂(doc)等100％抑制。在此情况下，当在催化剂下游端测得so2等时，确认总量抑制为0ppm。然而，由于硫滑移到催化剂的下游端，因此在催化剂的下游端测得so2。

因此，有可能通过在lnt、doc等的下游提供so2检测器而依据在发动机操作期间so2检测器检测到的so2以及混合燃料消耗量来测量混合燃料中所含的硫含量。

接着，将实测混合燃料的硫含量与标准燃料的硫含量信息相比较以得出差异，且在喷射混合燃料时调整催化剂的脱硫时机s107。

在标准燃料具有特定硫含量的情况下，根据硫含量提前设置催化剂的脱硫时机，且可根据混合燃料中所含有的硫含量调整催化剂的脱硫时机。

同时，根据本发明的示范形式的rf传感器110可包含第一片传感器112和第二片传感器116，如图2所示。第一片传感器112可附接到燃料箱一侧，且第二片传感器116可附接到燃料箱外部以面对第一片传感器112。第一片传感器112和第二片传感器116可通过接地片114和118连接到函数发生器(functiongenerator)120。函数发生器120可函数转换由第一片传感器112和第二片传感器116检测到的燃料箱中所含有的燃料的电信号。

如图3中所示，rf传感器110可附接到亚克力(acrylic)板130，且亚克力板130可附接到燃料箱外部。举例来说，亚克力板130可具有约160mm的宽度gx和约160mm的长度gy，且第一片传感器112和第二片传感器116的橫向宽度w可设置成具有约41.93mm的竖直宽度l，且接地片114和118可设置成图3中示出的形状、长度和宽度。

同时，rf传感器140可以是单极型传感器，其包含附接到燃料箱容器一侧的板片142、连接到板片142的板片142和穿透容器内部且浸润燃料的探针144。板片142的直径d可设置成约70mm，且探针144的长度“l”可设置成约41mm。

在分析燃料组分的所述方法中，片型rf传感器110和单极型rf传感器140可分别安装在燃料箱外部以测量燃料的谐振频率。

图5是示出根据本发明的示范形式的相对于一般商业柴油和船用油(固有硫)的混合比而由片型rf传感器测得的谐振频率的改变的图，且图6是示出根据本发明的示范形式针对常用商业柴油和船用油(固有硫)的每个混合比通过片型rf传感器若干次测得的谐振频率和平均谐振频率的图。

如图5中所示，当纯柴油是0％时，反射系数(s11参数)变为最小时的特定谐振频率约为2.08375ghz，其中最小反射系数约为-56.75db。当纯柴油是50％时，特定谐振频率约为2.08447ghz，其中最小反射系数约为-55.29db。当纯柴油是70％时，特定谐振频率约为2.08504ghz，其中最小反射系数约为-47.58db。此外，当纯柴油是90％时，特定谐振频率约为2.08560ghz，其中最小反射系数约为-47.21db。如上文所描述，可确认反射系数变为最小时的谐振频率根据柴油中的硫含量而变化。

如图6所示，有可能通过实验根据柴油和船用油(固有硫)的混合比若干次测量谐振频率来得出最小反射系数处的平均谐振频率。

图7是示出根据本发明的示范形式的根据一般商业柴油炼油厂通过片型rf传感器测量的谐振频率的改变的图，且图8是示出根据本发明的一个形式的通过一般商业柴油炼油厂由片型rf传感器若干次测得的谐振频率和平均谐振频率的图。

图7和图8示出一般商业柴油精炼厂的谐振频率改变。对于gs公司的情况，具有最小反射系数的柴油的特定谐振频率约为2.08556ghz，其中最小反射系数约为-39.59db。在现代(hyundai)公司的情况下，柴油的谐振频率约为2.08597ghz，且最小反射系数约为-42.03db。在soil公司的情况下，柴油的谐振频率约为2.08642ghz，且最小反射系数约为-49.85db。此外，在sk公司的情况下，柴油的谐振频率约为2.08642ghz，且最小反射系数约为-35.52db。如此，可看出对于每个炼油厂，具有最小反射系数的柴油谐振频率不同，且柴油中所含有的硫含量不同。

如图8中所示，可通过实验若干次测量炼油厂和柴油的谐振频率以得出最小反射系数时的柴油平均谐振频率。

图9是示出根据本发明的示范形式的相对于汽油一般燃料和极高里程汽油燃料而通过片型rf传感器若干次测量的谐振频率和平均谐振频率的图。

如图9所示，具有最小反射系数的汽油一般燃料的平均谐振频率约为4.927ghz，且极高里程汽油燃料的平均谐振频率约为4.929ghz，且汽油一般燃料与极高里程汽油燃料之间的谐振频率差约为1.915mhz。如上文所描述，甚至在汽油燃料的情况下，谐振频率也根据介电常数的差异而不同，且燃烧可根据通过谐振频率鉴别的汽油燃料类型进行优化和操作。

图10是示出根据本发明的另一形式的使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法的流程图。

参考图10，在本发明的另一形式中的使用rf传感器为车辆分析燃料组分的方法中，首先，将新燃料注入到含有燃料的燃料箱中，且现有燃料与新燃料混合s201。现有燃料和新燃料可以是汽油燃料。

接着，使用rf传感器测量混合燃料的谐振频率s202。如图9所示，一般商业汽油燃料和极高里程汽油燃料取决于其固有介电常数而具有不同谐振频率。此外，现有燃料具有固有介电常数和固有谐振频率，且混合燃料具有与现有燃料不同的介电常数，因此测得不同于现有燃料的谐振频率。

接着，实测谐振频率与标准燃料的谐振频率相比较s203。标准燃料的谐振频率通过实验使用rf传感器反复地测量现有燃料的谐振频率且接着将其转换成平均谐振频率值而测得。标准燃料的谐振频率是通过考虑外部环境信息(温度、湿度)以及各种商业标准燃料的谐振频率值和各种燃料的di值的特性而获得的数据。

接着，通过所述比较确定混合燃料是否是正常燃料s204。即，确定混合燃料是否与标准燃料相同。如果新燃料与现有燃料混合但示出与标准燃料相同的谐振频率，则确定混合燃料是正常的。然而，如果混合燃料具有与标准燃料的谐振频率不同的谐振频率，则确定混合燃料是异常燃料。

接着，如果确定混合燃料是正常燃料，则确定外部空气温度是否高于预定温度，例如零(0)℃，s205。

接着，如果确定外部空气温度高于预定温度(例如0℃)，则维持对应于标准温度和标准燃料的发动机燃烧模式s206。

接着，执行反映发动机燃烧控制的操作s207。可通过调整燃料喷射量以及调整火花塞的点火时机来执行汽油发动机中的发动机燃烧控制。举例来说，在串联4缸型mpi发动机的情况下，燃料喷射量在燃料喷射时段延长时增大。在作为直喷型汽油发动机的gdi发动机的情况下，可通过调整燃料喷射的时段来增大喷射量。此外，火花塞的点火时机可调整，基于发动机活塞的峰值提前或迟延。

在确定外部空气温度是否高于预定温度(例如0℃)之后，在确定外部空气温度并不高于预定温度(例如0℃)的情况下，确定发动机燃烧的稳定性s211。

接着，确定发动机燃烧是否异常s212，且如果确定燃料异常，则告知燃料有缺陷且警示加油s213。然而，如果确定燃烧并非异常燃烧，则执行反映发动机燃烧控制的操作s207。

在通过比较确定混合燃料是否是正常燃料之后s204，如果确定混合燃料并非正常燃料，则确定外部空气温度是否低于预定温度(例如0℃)s208。

接着，如果确定外部空气温度并非低于预定温度(例如0℃)，则确定发动机燃烧的稳定性s211，确定发动机燃烧是否是异常的s212，且如果确定燃料异常，则告知燃料有缺陷且警示加油s213。然而，如果确定燃烧并非异常燃烧，则执行反映发动机燃烧控制的操作s207。

此时，通过实测燃料的di(驾驶性能)值信息确定对应于可燃燃料的发动机燃烧模式s209，且优化反映周围环境和燃料特性的燃烧和操作s210。

在根据本发明的另一示范形式的分析燃料组分的方法中，图2和3中所示片型rf传感器110和单极型rf传感器140可分别或同时安装在燃料箱外部以测量燃料的谐振频率。

如此，在根据本发明的另一示范形式的分析燃料组分的方法中，有可能判断注入燃料箱中的混合燃料是否是正常质量且区分燃料是一般汽油燃料还是极高里程汽油燃料且相应地区分燃烧优化操作是否是可能的。

如此，根据本发明的示范形式，燃料的谐振频率用于识别燃料的类别或燃料中的物质，且精确辨别柴油中使得柴油发动机汽车的后处理催化剂被柴油中所含的硫组分抑制的硫含量，可准确判定循环，且可准确确定脱硫循环。

由此，可优化发动机的脱硫燃烧控制，且可维持催化剂的性能。

另外，有可能区别汽油发动机车辆的一般汽油和高驾驶性能汽油以根据对应的燃料优化发动机燃烧。

尽管已结合当前认为是实用的示范形式描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的形式。相反，预期涵盖包含在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。