DE10229483A1

DE10229483A1 - Dosiereinrichtung und Verfahren zum Zuführen von Additiv zu einem Kraftstoff

Info

Publication number: DE10229483A1
Application number: DE2002129483
Authority: DE
Inventors: Peter Schupp; Ulf Preusse; Jens Weisse
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-03-04
Also published as: WO2004003371A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung und ein Verfahren zum Zuführen von flüssigem Additiv in eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei die Dosiereinrichtung einen Additivtank (10) und eine in einer Kraftstoffleitung (20) der Kraftstoffversorgungsanlage angeordnete Saugstrahlpumpe (18) aufweist, welche in fluidleitender Verbindung mit dem Additivtank (10) steht. Hierbei ist zwischen dem Additivtank (10) und der Saugstrahlpumpe (18) ein Additiv-Vorvolumen (14) angeordnet, welches mit dem Additivtank (10) über ein erstes Ventil (12) und mit der Saugstrahlpumpe (18) über ein zweites Ventil (16) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zum Zuführen von flüssigem Additiv in eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei die Dosiereinrichtung einen Additivtank und eine in einer Kraftstoffleitung der Kraftstoffversorgungsanlage angeordnete Saugstrahlpumpe aufweist, welche in fluidleitender Verbindung mit dem Additivtank steht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Zugeben von flüssigem Additiv in eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mittels einer Dosiereinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Die Abgase von Dieselmotoren enthalten sowohl gasförmige Schadstoffe, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxyde (NOx) und Kohlenmonoxid (CO), als auch feststofförmige Schadstoffe, die in der Hauptsache Rußpartikel umfassen. Der Ausstoß von Rußpartikeln soll jedoch soweit wie möglich reduziert bzw. vollständig eliminiert werden. Hierzu ist eine Nachbehandlung des Abgases in einer Abgasnachbehandlungsanlage des Dieselmotors mit einem Partikelfilter notwendig. Ein derartiger Filter wird in die Abgasanlage des Motors eingebaut und enthält Filterelemente aus porösem Keramikmaterial, die von dem Rußpartikel enthaltenen Abgas durchströmt werden. Die Filterelemente halten dabei die in dem Abgas enthaltenen Rußpartikel zurück. Im Verlauf des Motorbetriebs füllen sich diese Filterelemente mit Rußpartikeln, so daß sie schließlich verstopfen. Diese Verstopfung wird dadurch gelöst, daß die auf den Filterelementen angesammelten Rußpartikeln beim Betrieb des Motors verbrannt werden, was als Regenerierung bezeichnet wird. In Anwesenheit von Sauerstoff verbrennen diese Rußpartikel bei Temperaturen in der Größenordnung von 550°C bis 600°C. Derartige Wärmegrade werden jedoch von Abgasen eines Dieselkraftfahrzeuges selten erreicht. Es ist daher notwendig, den Beginn der Regenerierung der Filterelemente dadurch zu beschleunigen, daß dem Dieselkraftstoff ein Zusatz bzw. Additiv zugegeben wird, welcher bzw. welches die Temperatur absenkt, bei der die Rußpartikel verbrennen. Die am häufigsten verwendeten Zusätze sind organisch-metallische Verbindungen, die in bestimmten Anteilen dem Dieselkraftstoff beigemischt und durch die Einspritzpumpe in eine Verbrennungskammer und somit ins Abgas gelangen. Derartige Zusätze bzw. Additive in enger Vermischung mit den Rußpartikeln wirken als Katalysator für die Verbrennung der Rußpartikel und senken die Entzündungstemperatur der Rußpartikel auf einen Wert von ca. 400°C bis 450°C ab.

Zum Erzielen der gewünschten Wirkung muß das Additiv gleichmäßig mit dem Dieselkraftstoff vermischt werden. Zusätzlich ist die erforderliche Konzentration des Additivs im Dieselkraftstoff je nach Motor und Auslegung der Abgasnachbehandlungsanlage unterschiedlich, so daß die Additivierung nicht bereits beim Hersteller des Dieselkraftstoffes erfolgen kann. Hierzu ist es bekannt, eine separate Dosierpumpe vorzusehen. Diese arbeitet jedoch nur bis zu einem Gegendruck von kleiner 0,5 bar in den Kraftstoffleitungen. Weiterhin wird der Einbauort aufgrund begrenzter Leitungslängen eingeschränkt. Die Dosiermenge wird ausschließlich über die Ansteuerung der Dosierpumpe geregelt und es existiert keine zusätzliche Mengenbegrenzung für die Dosierung nach einer Betankung des Fahrzeugs. Dies führt ggf. zu unnötigem Additiwerbrauch mit der Folge unnötiger Kosten. Entsprechende Sicherheitszuschläge bei der Auslegung der Additivanlage führen ebenfalls zu erhöhtem Additiwerbrauch.

Aus der US 6 321 692 B1 ist eine Additivanlage bekannt, bei dem das Additiv über eine Venturidüse in einen Einfüllstutzen zugeführt wird. Ein Unterdruck in der Venturidüse öffnet ein Ventil einer Dosiereinrichtung, welche zwischen der Venturidüse und einem Additivtank angeordnet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiereinrichtung und ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem eine bedarfsgerechte Additivierung in einen Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dosiereinrichtung der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 10 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei einer Dosiereinrichtung der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen dem Additivtank und der Saugstrahlpumpe ein Additiv-Vorvolumen angeordnet ist, welches mit dem Additivtank über ein erstes Ventil und mit der Saugstrahlpumpe verbunden ist.

Dies hat den Vorteil, daß eine separate Dosierpumpe mit Steuergerät entfallen kann. Es wird eine exakte Dosierung sowie Mengenbegrenzung bei gleichzeitig guter Vermischung des Additivs mit dem Kraftstoff erzielt. Durch das Additiv-Vorvolumen wird eine Überdosierung des Additives verhindert.

Zweckmäßigerweise ist das Additiv-Vorvolumen mit der Saugstrahlpumpe über ein zweites Ventil verbunden.

Beispielsweise ist die Saugstrahlpumpe eine Venturidüse und die Kraftstoffleitung ein Kraftstoffrücklauf oder ein Kraftstoffvorlauf.

Zweckmäßigerweise ist eine Steuereinrichtung vorgesehen und mit dem ersten und zweiten Ventil verbunden. Diese Steuereinrichtung ist derart ausgebildet ist, daß diese zum Befüllen des Additiv-Vorvolumens mit Additiv das zweite Ventil schließt und das erste Ventil öffnet, und zum Zuführen des Additivs aus dem Additiv-Vorvolumen in die Kraftstoffleitung das zweite Ventil öffnet und das erste Ventil schließt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, daß diese das erste und zweite Ventil in Abhängigkeit von wenigstens einer Regelgröße öffnet bzw. schließt, wobei die Regelgröße einen Differenzwert einer Füllstandsanzeige eines Kraftstofftankes, eine gefahrene Strecke, einen Durchschnittsverbrauch und/oder eine Betriebszeit der Brennkraftmaschine umfaßt.

Eine besonders gut dosierte Additivierung erzielt man dadurch, daß das Additiv-Vorvolumen zur Aufnahme einer vorbestimmten Additivmenge ausgebildet ist, welche einer Menge an Additiv entspricht, die einer Kraftstoffmenge zuzugeben ist, die dem Nennvolumen eines Kraftstofftankes entspricht.

Bei einem Verfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Additiv aus dem Additiv-Vorvolumen über das geöffnete zweite Ventil bei gleichzeitig geschlossenem ersten Ventil mittels der Saugstrahlpumpe der Kraftstoffversorgungsanlage zugeführt wird.

Dies hat den Vorteil, daß eine gleichmäßige Additivzudosierung ohne größere Überdosierung bzw. Mehrverbrauch erzielt wird.

Zum Auffüllen des Additiv-Vorvolumens aus dem Additivtank wird das erste Ventil geöffnet und das zweiten Ventil geschlossenen. Das Auffüllen des Additiv-Vorvolumens und/oder das Öffnen des zweiten Ventils wird bevorzugt in Abhängigkeit von einem Differenzwert einer Füllstandsanzeige eines Kraftstofftankes, einer gefahrenen Strecke, einem Durchschnittsverbrauch und/oder einer Betriebszeit der Brennkraftmaschine durchgeführt.

Eine bedarfsgerechte Additivierung erzielt man dadurch, daß dem Additiv-Vorvolumen aus dem Additivtank eine Additivmenge zugeführt wird, welche einer Menge an Additiv entspricht, die einer Kraftstoffmenge zuzugeben ist, die dem Nennvolumen eines Kraftstofftankes entspricht.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich , aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung.
Die in der einzigen Fig. dargestellte, bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung umfaßt einen Additivtank 10, der über ein erstes Ventil 12 mit einem Additiv-Vorvolumen 14 verbunden ist. Das Additiv-Vorvolumen 14 ist über ein zweites Ventil 16 mit einer Venturidüse 18 verbunden. Die Venturidüse 18 ist in einer Kraftstoffleitung 20 angeordnet, wobei die Kraftstoffleitung 20 ein Kraftstoffvorlauf oder ein Kraftstoffrücklauf einer ansonsten nicht näher dargestellten Kraftstoffversorgungsanlage einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist.
Eine Kraftstoffströmung in der Kraftstoffleitung 20 erzeugt in der Venturidüse einen Unterdruck, welcher ohne eine zusätzliche, mechanische Pumpe bei geöffnetem zweiten Ventil 16 Additiv aus dem Additiv-Vorvolumen 14 in vorbestimmt dosierter Form absaugt.
Zum Ansteuern bzw. Öffnen/Schließen des ersten und zweiten Ventils 12, 14 ist eine nicht dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen, welche zweckmäßigennreise in ein bereits vorhandenes Motorsteuergerät integriert ist.
Aus dem Additivtank 10 gelangt das Additiv über das erste Ventil 12 in das Additiv-Vorvolumen 14. Über eine Leitung 22 gelangt das Additiv in die Kraftstoffleitung 20, wo die Venturidüse 18 neben einem entsprechenden Saugdruck eine gute Vermischung des Additives mit dem Kraftstoff herstellt. Das Eindosieren erfolgt entweder in einen Kraftstoffrücklauf oder einen Kraftstoffvorlauf. Im ersten Fall erfolgt das Eindosieren auch bei einem Überdruck in der Kraftstoffleitung von beispielsweise 0,3 bar bis 0,8 bar. Durch eine geeignete Auslegung der Venturidüse 18 ist eine Dosierung für Teilmengen über die zeitlich begrenzte Ansteuerung des zweiten Ventils 16 realisierbar. Diese Teilmengenregulierung ist für Fälle einer häufigen Nachbetankung von kleineren Kraftstoffmengen, wie beispielsweise bei Mietwagen, besonders vorteilhaft.
Eine zusätzliche Dosierpumpe ist nicht erforderlich. Als Regel- bzw. Steuergröße zum Öffnen des zweiten Ventils 16 dienen beispielsweise Differenzwerte einer Füllstandsanzeige des Kraftstofftanks, gefahrene Strecke, Durchschnittsverbrauch und/oder Motorbetriebszeit. Ein Auslegungskriterium für das Additiv-Vorvolumen 14 ist das Volltanken nach nahezu leergefahrenem Tank, d.h. das Volumen des Additiv-Vorvolumens 14 ist das Produkt aus Nennvolumen des Kraftstofftankes mit erforderlicher Dosierung Additivmenge pro Kraftstoffmenge.
Zum Befüllen des Additiv-Vorvolumens 14 wird das erste Ventil 12 geöffnet und das zweite Ventil 16 geschlossen. Nach dem Füllen des Additiv-Vorvolumens 14 in einer definierten Zeit wird das erste Ventil 12 geschlossen. Eine Überdosierung des Additives ist nicht möglich. Ggf. im Additiv-Vorvolumen 14 vorhandene Additivmengen werden noch genutzt.
Nachfolgend wird das zweite Ventil 16 geöffnet und die Eindosierung in die Kraftstoffleitung 20 erfolgt bei geschlossenem erstem Ventil 12 über die Saugstrahlpumpe in Form der Venturidüse 18. Die Saugstrahlpumpe 18 ist für geringe Dosiermengen ausgelegt, d.h. mit möglichst langer Dosierzeit, damit eine Teilmengenregelung, wie oben erwähnt, über das zweite Ventil 16 gut zu regeln ist. In diesem Fall erfolgt die Füllung das Additiv-Vorvolumens 14 erst nach Abfrage verschiedener Parameter, wie Fahrstrecke, Betriebszeit und/oder Durchschnittsverbrauch. Über das Additiv-Vorvolumen ist eine genaue Mengenbegrenzung möglich.

Claims

Dosiereinrichtung zum Zuführen von flüssigem Additiv in eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Krafffahrzeuges, wobei die Dosiereinrichtung einen Additivtank (10) und eine in einer Kraftstoffleitung (20) der Kraftstoffversorgungsanlage angeordnete Saugstrahlpumpe (18) aufweist, welche in fluidleitender Verbindung mit dem Additivtank (10) steht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Additivtank (10) und der Saugstrahlpumpe (18) ein Additiv-Vorvolumen (14) angeordnet ist, welches mit dem Additivtank (10) über ein erstes Ventil (12) und mit der Saugstrahlpumpe (18) verbunden ist.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv-Vorvolumen (14) mit der Saugstrahlpumpe (18) über ein zweites Ventil (16) verbunden ist.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugstrahlpumpe eine Venturidüse (18) ist.
Dosiereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffleitung (20) ein Kraftstoffrücklauf oder ein Kraftstoffvorlauf ist.
Dosiereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen und mit dem ersten und zweiten Ventil (12, 16) verbunden ist.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß diese zum Befüllen des Additiv-Vorvolumens (14) mit Additiv das zweite Ventil (16) schließt und das erste Ventil (12) öffnet.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß diese zum Zuführen des Additivs aus dem Additiv-Vorvolumen (14) in die Kraftstoffleitung (20) das zweite Ventil (16) öffnet und das erste Ventil (12) schließt.
Dosiereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß diese das erste und zweite Ventil (12, 16) in Abhängigkeit von wenigstens einer Regelgröße und/oder Steuergröße öffnet bzw. schließt, wobei die Regelgröße einen Differenzwert einer Füllstandsanzeige eines Kraftstofftankes, eine gefahrene Strecke, einen Durchschnittsverbrauch und/oder eine Betriebszeit der Brennkraftmaschine umfaßt.
Dosiereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv-Vorvolumen (14) zur Aufnahme einer vorbestimmten Additivmenge ausgebildet ist, welche einer Menge an Additiv entspricht, die einer Kraftstoffmenge zuzugeben ist, die dem Nennvolumen eines Kraftstofftankes entspricht.
Verfahren zum Zugeben von flüssigem Additiv in eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mittels einer Dosiereinrichtung, welche gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv aus dem Additiv-Vorvolumen über das geöffnete zweite Ventil bei gleichzeitig geschlossenem ersten Ventil mittels der Saugstrahlpumpe der Kraftstoffversorgungsanlage zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv-Vorvolumen aus dem Additivtank über das geöffnete erste Ventil bei gleichzeitig geschlossenem zweiten Ventil aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffüllen des Additiv-Vorvolumens und/oder das Öffnen des zweiten Ventils in Abhängigkeit von einem Differenzwert einer Füllstandsanzeige eines Krafstofftankes, einer gefahrenen Strecke, einem Durchschnittsverbrauch und/oder einer Betriebszeit der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Additiv-Vorvolumen aus dem Additivtank eine Additivmenge zugeführt wird, welche einer Menge an Additiv entspricht, die einer Kraftstoffmenge zuzugeben ist, die dem Nennvolumen eines Kraftstofftankes entspricht.