DE10356758A1

DE10356758A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Dosierung einer Flüssigkeit auf der Grundlage von Treibgas

Info

Publication number: DE10356758A1
Application number: DE2003156758
Authority: DE
Inventors: Christophe Gouzou; Humbert De Monts
Original assignee: Marwal Systems SAS
Current assignee: TI Automotive Fuel Systems SAS
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2004-06-17
Also published as: FR2848266A1; FR2848266B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosierung von Flüssigkeit bei einem Kraftfahrzeug mit Hilfe von Mitteln auf der Grundlage von Treibgas, die Einschießmitteln vom Typ Elektroventil zugeordnet sind, mit den Verfahrensschritten des Abschätzens (100) der Temperatur der Flüssigkeit, des Berechnens (120) des Drucks des Treibgases in Abhängigkeit von der Temperatur und des Bestimmens einer Einspritzzeit in Abhängigkeit vom Druck des Treibgases. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Vorrichtungen zur kontrollierten Abgabe von Flüssigkeit bei Kraftfahrzeugen.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei der Abgabe von Zusatzstoffen für den Kraftstoff von Kraftfahrzeugen.

Man findet eine Erinnerung an diesen Zusammenhang in der Einleitung von FR-A-2 718 795 .

Es wurden bereits zahlreiche Vorrichtungen an Bord von Kraftfahrzeugen für die Abgabe von Zusatzstoffen für den Kraftstoff bei Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Als nicht ein schränkende Beispiele kann man auf FR-2718795 , FR-2779772 , FR-2805002 , FR-2798645 , JP-224734 , DE-3836602 , DE-4028253 , EP-0488831 , EP-590814 , EP-1031707 , EP-1158148 , US-5421295 , US-6216755 und US-6223526 Bezug nehmen.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese besondere Anwendung beschränkt. Sie deckt allgemein die Abgabe jedweder Flüssigkeit, beispielsweise die Abgabe von Öl, insbesondere von diskontinuierlich abgegebenen Flüssigkeiten ab.

Die vorliegende Erfindung hat nun die Aufgabe, den Stand der Technik weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird im Rahmen der Erfindung mit einem Verfahren zur Dosierung von Flüssigkeit bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere von Zusatzstoffen für den Kraftstoff, mit Hilfe eines Mittels auf der Grundlage von Treibgas, das einem Einspritzmittel vom Typ Elektroventil zugeordnet ist, gelöst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:
Abschätzen der Temperatur der Flüssigkeit,
Berechnen des Drucks des Treibgases in Abhängigkeit von der Temperatur und Bestimmen einer Einspritzzeit in Abhängigkeit vom Druck des Treibgases.

Gemäß weiterer vorteilhafter Merkmale der Erfindung berücksichtigt die Berechnung des Drucks des Treibgases Parameter, die aus dem Bereich gewählt sind, der umfasst:
Die thermodynamische Änderung des Gasdruckes,
die Ausdehnung des das Gas enthaltenden Behältnisses,
der Ausdehnung der Flüssigkeit, und
der Höhe der Flüssigkeit im Vorrat.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, welche aufweist:
Mittel zur Abschätzung der Temperatur der Flüssigkeit, Mittel zur Berechnung des Drucks des Treibgases in Abhängigkeit von der Temperatur und zur Bestimmung der Einspritzzeit in Abhängigkeit vom Druck des Treibgases.

Die Erfindung betrifft auch solche Vorrichtungen aufnehmende Behälter.

Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ergeben, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben werden und in welchen

1 eine schematische Ansicht einer üblichen Dosiervorrichtung für Zusatzstoffe in Form von Funktionsblöcken darstellt,
2 schematisch das Hauptflussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung, und
3 schematisch ein detaillierteres Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung darstellt.
Im Folgenden wird die Erfindung im Rahmen ihrer bevorzugten Anwendung auf die kontrollierte Abgabe von Zusatzstoffen für Kraftstoffe von Kraftfahrzeugen beschrieben.
In der beigefügten 1 ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt, welche einen Zusatzstoffbehälter 10 aufweist, der einer Dosiervorrichtung 20 zugeordnet ist, die so eingerichtet ist, dass sie den Zusatzstoff in kontrollierter Menge mit Präzision in einen Kraftstoffbehälter 30 abgibt. In einer Abwandlung kann die Dosiervorrichtung 20 den Zusatzstoff in den Kraftstoffkreis unterhalb des Kraftstoffbehälters abgeben. Der Zusatzstoffbehälter 10 kann im Inneren des Kraftstoffbehälters 30 oder außerhalb desselben angeordnet sein.
Im Rahmen der Erfindung enthält der Zusatzstoffbehälter 10 ein Treibgas. Sein Ausgang ist über eine dichte hydraulische Verbindung 21 mit einem Elektroventil 22 verbunden, das über eine Leitung 23 in einen Injektor 24 mündet.
In einer Abwandlung kann der Injektor 24 direkt im Elektroventil 22 integriert sein.
Der Öffnungszeitpunkt des Elektroventils 22 definiert direkt in Abhängigkeit von dem im Vorrat 10 herrschenden Druck die Menge der gelieferten Flüssigkeit.
Wie vorstehend angegeben, besteht im Rahmen der Erfindung das Verfahren im Wesentlichen aus (siehe 2):
in einem ersten Schritt 100, einer Abschätzung/Feststellung der Temperatur der Flüssigkeit, und
in einem zweiten Schritt 120, einer Berechnung des Druckes des Treibgases in Abhängigkeit von der Temperatur und einer Bestimmung einer Einspritzzeit in Abhängigkeit vom Druck des Treibgases.
Die Temperatur der Flüssigkeit kann mit allen geeigneten Mitteln abgeschätzt/gemessen werden, beispielsweise und nicht einschränkend:
mittels eines allgemeinen Temperaturfühlers, der eine auf dem Netz des Fahrzeugs verfügbare Information in der Erwägung liefert, dass die Flüssigkeit auf der so festgestellten Mitteltemperatur ist,
mittels eines für das Dosiersystem spezifischen Temperaturfühlers (ggf. angeordnet im Behälter 10),
mittels der Messung der Temperatur der Wicklung des Elektroventils 22, wie in einer von der Anmelderin hinterlegten parallelen Patentanmeldung beschrieben (in der Erwägung, dass die Flüssigkeit auf die gleiche Temperatur wie die Wicklung gesetzt ist, wobei die Temperatur der Wicklung über eine Messung des Widerstands der Wicklung gemessen wird, der seinerseits über die Feststellung der Stromstärke bei konstanter Speisespannung oder umgekehrt über die Feststellung der Spannung bei konstantem Speisestrom gewonnen wird), wobei in letzterem Fall für die Messung der Temperatur/des Widerstands die Wicklung mit geringer Stromstärke gespeist werden muss, um nicht zu riskieren, dass das Elektroventil in den geöffneten Zustand gesteuert wird,
oder auch mittels aller äquivalenter Mittel.
Temperaturschwankungen haben die Wirkung, dass die Exaktheit der Dosierung insbesondere bei einem Dosiersystem, das von einem Elektroventil gesteuert wird, erheblich reduziert wird, wobei eine Temperaturschwankung eine direkte Auswirkung auf den Druck vor dem Elektroventil hat.
Die Erfindung ist so eingerichtet, dass diese Schwankung berücksichtigt wird.
Nebenbei kann es sich um eine Ausdehnung des Behälters 10 und/oder der Flüssigkeit handeln. Die Schwankung des Volumens des Behälters erfolgt mit der dritten Potenz des linearen Ausdehnungskoeffizienten des Hüllenmaterials.
Die Entwicklung des Druckes in Abhängigkeit von der Temperatur kann auf der Grundlage eines festen experimentellen Gesetzes oder berechnet bei jedem Einspritzvorgang bestimmt werden.
Wenn man den Anfangsdruck und das Gesetz des Abnehmens dieses Drucks gemäß dem verbrauchten Volumen kennt, kann man den Druck in Bezug auf die Kapitalisation der verbrauchten Flüssigkeit abschätzen und folglich die Einspritzzeit bestimmen.
Noch genauer wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise der Öffnungszeitpunkt des Elektroventils 22, der dem Einspritzzeitpunkt entspricht, auf der Grundlage der Beziehung P.V = m.R.T bestimmt, wobei in dieser Beziehung
P den Druck des Treibgases,
V das Volumen desselben,
m die Anzahl der Mole des Gases (konstant über die gesamte Verwendung der Zusatzstoffkartusche bzw. des Zusatzstoffbehälters) ,
R eine Konstante und
T die absolute Temperatur darstellt.
Die Konstante R kann auf der Grundlage der Beziehung
Po = mo.To. (R/V),
wobei
Po, mo und To die Werte dieser Variablen am Anfang darstellen, bestimmt werden.
Auf diesen Grundlagen kann die Öffnungszeit des Elektroventils 22 auf der Grundlage des in 3 dargestellten Flussdiagramms definiert werden, welches folgende Verfahrensschritte enthält:

– Messen der Temperatur T1 im Zeitpunkt t (Schritt 100),
– Berechnen des Gasdrucks P1 = mo.T1.(R/V) (Schritt 120),
– Berechnen der Öffnungszeit des Elektroventils 22, die zur Gewinnung der gewünschten gelieferten Flüssigkeitdosis V_n erforderlich ist,
– Einspritzen der gewünschten Menge durch Steuerung des Elektroventils 22 während der vorgenannten Zeit, und
– Berechnen eines neuen Parameters V_n = V_n _-1 + V_n für die Fortsetzung des Vorgangs.

Die Messung der Temperatur T wird vor jedem Einspritzen durchgeführt.
In einer Abwandlung kann man auch den Druck in Abhängigkeit von der Höhe der im Behälter 10 vorhandenen Flüssigkeit korrigieren. Dieser kann auf der Grundlage der letzten berechneten Menge an Flüssigkeit im Behälter in Erfahrung gebracht werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann man auch eine zusätzliche Korrektur durch Berechnen des mittleren Einspritz drucks = (Druck am Beginn des Einspritzens + Druck am Ende des Einspritzens)/2 bewirken.
Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die gerade beschriebenen besonderen Ausführungsformen, sondern erstreckt sich auf alle Abwandlungen in ihrem Rahmen.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung auf jede Art von Behälter für einen Kraftstoffzusatz, ob es sich nun um feste Behälter zum Verbleib im Fahrzeug oder lösbare Behälter, starre Behälter oder weiche Behälter, Behälter aus Metall oder aus Kunststoff usw. handelt.
Die Erfindung bietet zahlreiche Vorteile in Bezug auf den Stand der Technik.
Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Vermeidung einer Überdosierung des Zusatzstoffes. Sie gestattet so eine Verbesserung der Autonomie des Fahrzeugs und eine Begrenzung von Gefahren einer Zusetzung des Partikelfilters, die auf ein Übermaß an Zusatzstoff zurückgeht (gewisse Zusatzstoffe erzeugen in der Tat nicht brennbare Aschen, die den Partikelfilter verstopfen und eine Reinigung bei Wartungsvorgängen erforderlich machen).

Claims

Verfahren zur Dosierung einer Flüssigkeit bei einem Kraftfahrzeug mit Hilfe einer Einrichtung auf der Grundlage von Treibgas, das einer Einspritzeinrichtung vom Typ Elektroventil (22) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Abschätzen (100) der Temperatur der Flüssigkeit, Berechnen (120) des Drucks des Treibgases in Abhängigkeit von der Temperatur und Bestimmen einer Einspritzzeit in Abhängigkeit vom Druck des Treibgases.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Einspritzzeit die thermodynamische Änderung des Gasdrucks berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Einspritzzeit die Ausdehnung des das Gas enthaltenden Behälters berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Einspritzzeit die Ausdehnung der Flüssigkeit berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Einspritzzeit die Höhe der Flüssigkeit im Behälter berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungszeit des Elektroventils (22) auf der Grundlage der Beziehung P.V = m.R.T bestimmt wird, in welcher P den Druck des Treibgases, V das Volumen desselben, m die Anzahl der Gasmole, R eine Konstante und T die absolute Temperatur darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte aufweist: Messen der Temperatur (T1) im Zeitpunkt t (100), Berechnen des Gasdruckes P1 = mo.T1.(R/V) (120), Berechnen der Öffnungszeit des Elektroventils (22), die zur Gewinnung einer gewünschten abgegebenen Dosis (vn) erforderlich ist, Einspritzen der gewünschten Menge v_n durch Steuerung des Elektroventils (22) während der vorgenannten Zeit, und Berechnen eines neuen Parameters V_n = V_n-1 + V_n zur Fortsetzung des Vorgangs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zusätzliche Korrektur durch Berechnung des mittleren Einspritzdrucks = (Druck am Beginn des Einspritzens + Druck am Ende des Einspritzens)/2 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Flüssigkeit mit Hilfe von Mitteln abgeschätzt/gemessen wird, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche umfasst: einen allgemeinen Temperaturfühler, der eine auf dem Fahrzeugnetz verfügbare Information liefert, einen für das Dosiersystem spezifischen Temperaturfühler, eine Messung der Temperatur der Wicklung des Elektroventils.
Vorrichtung zur Dosierung von Flüssigkeit bei einem Kraftfahrzeug mit Hilfe einer Einrichtung auf der Grundlage von Treibgas, die einer Einspritzeinrichtung vom Typ Elektroventil (22) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: eine Einrichtung zur Abschätzung/Feststellung der Temperatur der Flüssigkeit, eine Einrichtung zur Berechnung des Druckes von Treibgas in Abhängigkeit von der Temperatur und Bestimmung einer Einspritzzeit in Abhängigkeit vom Druck des Treibgases.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein Kraftstoffzusatz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Öl ist.
Kraftstoffbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 aufnimmt.