DE4324046C2 - Vorrichtung zur Additivierung flüssiger Kraftstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur direkten Additivierung von flüssigen Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren mit im Kraftstoff löslichen Feststoffen sowie eine entsprechende Verwendung dieser Vorrichtung.

Die Vorteile der Kraftstoffadditivierung, insbesondere eine Verbesserung bzw. Intensivierung der Verbrennung des Kraftstoffes, sind dem Fachmann seit län­ gerem bekannt. Dies gilt sowohl für mit flüssigen Kraftstoffen betriebene Feue­ rungsanlagen als auch für Verbrennungsmotoren z. B. in Kraftfahrzeugen. Ein bekanntes und sehr effektives Feststoffadditiv ist Ferrocen (vgl. DE 25 02 307). Die Vorteile von Ferrocen enthaltenden Kraftstoffen, insbesondere eine Re­ duzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasverschmutzung sowie Ent­ fernung bzw. Herabsetzung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen sind auch in der DE 38 01 947 in Bezug auf Otto-Motoren mit speziell gehärteten Sitzen für Auslaßventile und in der DE 37 15 473 in Bezug auf Otto-Motoren mit nicht speziell gehärteten Sitzen für die Auslaßventile und einem geregelten Dreiwe­ gekatalysatorsystem für das Abgas beschrieben worden.

In den beiden letztgenannten Druckschriften wird vorgeschlagen, das Additiv (Ferrocen) dem Kraftstoff in der entsprechenden Konzentration der dort emp­ fohlenen Mengen unter Vermischen direkt zuzusetzen oder ein Konzentrat von gelöstem Ferrocen herzustellen und von diesem dann die erforderliche Volumenmenge dem Kraftstoff zur Einstellung der gewünschten Ferrocen-Kon­ zentration zuzusetzen.

In der EP 0 334 248 wird eine Additivierung des Motorschmieröls für Dieselmo­ toren mit Ferrocen vorgeschlagen. Gemäß der letztgenannten Druckschrift stellt die Additivierung des Motorschmieröls eine vorteilhafte Alternative zur Additivierung des Dieselkraftstoffes oder zu einer zusätzlichen Dosiereinrich­ tung dar.

Die DE 41 29 408 C1, insbesondere Ansprüche 1, 4, 9 und 12 mit dazugehöriger Beschreibung, zeigt und be­ schreibt eine Vorrichtung zur direkten Feststoffadditivierung von flüssigen Diesel- oder Ottokraftstoffen für Verbren­ nungsmotoren mit in Kraftstoff löslichem Ferrocen, wobei das in einem Behälter befindliche Ferrocen in Form von Stäbchen oder Pillen vorliegt und der teil­ weise mit dem Feststoff Ferrocen gefüllte Behälter mit einer Kraftstoffleitung oder einem Kraftstofftank verbunden ist und daß das Ferrocen der Kraftstoffmen­ ge im Kraftstofftank oder in der Kraftstoffleitung zugegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen und zur Verwendung zur Verfügung zustellen, mit deren Hilfe eine Feststoffadditivierung von Kraft­ stoffen möglich ist, so daß das Feststoffadditiv jedem beliebigen Kraftstoff nicht schon bei dessen Herstellung, sondern erst bei dessen letzter Bevorratung d. h. relativ kurz vor dessen Verbrennung zugegeben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 10.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, den Kraftstoff beim Betanken des Kraftfahrzeugs mit Feststoff zu additivieren und dadurch die eingangs erwähn­ ten Vorteile in Bezug auf eine Verbrauchsreduzierung, intensivere Verbren­ nung und Schadstoffminderung zu erzielen. Bei der letzten Bevorratung des Kraftstoffes, also beim Befüllen des letzten Tankes bevor der Kraftstoff seiner Verwendung d. h. der Verbrennung zugeführt wird, wird der Kraftstoff mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung additiviert. Ein wesentlicher Vorteil ist die einfache Handhabung für den Anwender, da sich für ihn das Befüllen eines Tankes mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht von dem Befüllen eines Tankes ohne diese Vorrichtung unterscheidet, wobei letzteres dem Anwender bestens bekannt ist.

Beim Tankvorgang strömt der über den Tankstutzen eingefüllte Kraftstoff durch die im Einfüllstutzen plazierte Kartusche und löst dabei einen Teil des in der Kartusche befindlichen Feststoffadditives. Damit ist eine in der Konzentration des Additives relativ gleichbleibende Additivierung des Kraftstoffes gewähr­ leistet.

Die Kartusche kann beispielsweise über einen in der ggf. vorhandenen Krüm­ mung des Einfüllstutzens angebrachten Stutzen eingebracht werden (vgl. Fig. 1). Eine solche Anordnung ist im Einzelfall von der Form des Einfüllstutzens abhängig. Dabei wird der Fachmann darauf achten, daß die konstruktive Ge­ staltung und die geometrischen Verhältnisse so ausgelegt sind, daß einerseits beim Tankvorgang genügend Kraftstoff durch die Kartusche strömt, um eine ausreichende Additivierung zu gewährleisten, andererseits durch den Strö­ mungswiderstand keine Rückstaueffekte auftreten, die z. B. zu einem automati­ schen Abschalten der Zapfpistole führen würden.

Vorzugsweise ist die Kartusche auswechselbar, d. h. sie kann aus dem Einfüll­ stutzen herausgenommen werden. Die Kartusche kann in den Einfüllstutzen eingehängt werden und beispielsweise nur durch einen Haken befestigt sein oder auch mittels Schraubgewinde oder Bajonettverschluß fest mit dem Einfüll­ stutzen verbunden werden. Die Kartusche kann vorzugsweise so ausgebildet sein, daß sie zum Zwecke des Nachfüllens mit Feststoff geöffnet und anschlie­ ßend wieder verschlossen werden kann.

Vorzugsweise besteht der z. B. zylindrisch geformte Mantel der Kartusche aus einem festen Material, welches fensterartige Aussparungen aufweist, die mit Siebeinlagen versehen sind. Diese mit Siebeinlagen versehenen Fenster ge­ währleisten, daß die Kartusche mit Kraftstoff durchströmt werden kann. Als be­ sonders günstig haben sich Siebeinlagen erwiesen, die eine Maschenweite von 100 bis 1000 µm, insbesondere 400 bis 600 µm aufweisen. Bei dieser Ma­ schenweite kann einerseits der Kraftstoff problemlos hindurchströmen, ande­ rerseits können größere Feststoffpartikel, entsprechend der Maschenweite zurückgehalten werden.

Desweiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Feststoff in Form von Pillen ausgebildet ist. Zum einen ist dadurch ein erneutes Befüllen der Kartusche einfacher zu handhaben, zum anderen ist durch diese Form des Feststoffes gewährleistet, daß genügend große Zwischenräume vorhanden sind, durch die der Kraftstoff ungehindert strömen kann. Vorzugsweise werden Pillen verwendet, die einen Durchmesser von 1 bis 10 mm, insbesondere von 4 bis 6 mm aufweisen.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist Ferrocen ein besonders wirksames Additiv. Die der vorstehend beschriebenen Erfindung gemäße Vorrichtung ist auch be­ sonders für den Einsatz von Ferrocen geeignet. Dies gilt insbesondere, wenn das Ferrocen, wie ebenfalls vorstehend beschrieben, in Form von kugelförmi­ gen Pillen vorliegt, die vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 5 mm auf­ weisen.

Vorteilhafterweise läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Kraftstoff­ tanken von Kraftfahrzeugen anbringen. Bei diesen wird der Tank üblicherweise über den Tankeinfüllstutzen mittels einer Zapfpistole befüllt. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kraftstoffen um Dieselkraftstoff oder Ottokraftstoff.

Desweiteren betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur direkten Additivierung von flüssigen Kraftstoffen mit Feststoffen gemäß Anspruch 10.

Der Erfindungsgegenstand wird durch die Beschreibung der Fig. 1 und 2 sowie durch die nachstehenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Eine schematische Schnittzeichnung eines Tankeinfüllstutzens mit seitlich angebrachtem Stutzen und eingesetzter Kartusche,

Fig. 2 Eine schematische Darstellung der Kartusche.

Fig. 1 zeigt einen zu einem Tank (1) gehörenden gekrümmten Tankeinfüll­ stutzen (2) mit nach rechts weisender Öffnung, durch die die Zapfpistole einge­ führt werden kann. Im äußeren Krümmungsbogen ist ein Stutzen (3) ange­ bracht. Über diesen Stutzen (3) ist eine Kartusche (4) in dem Einfüllstutzen (2) eingebracht. Diese Kartusche (4) ist an einem Deckel (5) befestigt, der seiner­ seits den Stutzen (3) dicht verschließt. Stopfen (6) dient zum Wiederbefüllen der Kartusche.

Fig. 2 zeigt eine Kartusche, deren zylindrisch geformter Mantel (7) fensterar­ tige Aussparungen (8) aufweist, die mit Siebeinlagen versehen sind. Deckel (5) und Stopfen (6) können jeweils mit Schraubgewinde versehen sein.

Ausführungsbeispiele

Ein Original-Tank eines PKW wurde im Bereich des Einfüllstutzens so modifi­ ziert, daß dieser eine mit Ferrocenpillen gefüllte Kartusche aufnehmen konnte. Die Einschraubkartusche für diesen Tankstutzen bestand aus einem Kunst­ stoffrahmen, dessen fensterartige Aussparungen mit Siebeinlagen versehen sind. Die Maschenweite dieser Siebeinlagen betrug ca. 500 µm. Diese Kartu­ sche wurde mit Ferrocenpillen gefüllt und in den Tankstutzen eingeschraubt. Die Füllmenge betrug 60 g Ferrocen. Die Pillen mit einem Durchmesser von etwa 5 mm wurden durch Sintern von Reinferrocen unter 2 t/cm² Preßdruck hergestellt.

Der Tank wurde aus einer Tanksäule mit einer DIN-ZVA-Zapfpistole mit auto­ matischer Abschaltung befüllt. Nach jedem Betankungsintervall wurde eine Probe aus dem Tank genommen. Diese Proben wurden per Röntgenfluo­ reszensanalyse auf Eisen untersucht. Den Betankungsproben wurden jeweils Blindproben aus dem Zulauf gegenübergestellt.

Bei diesen Betankungsversuchen sollte der Einfluß von Durchflußgeschwindig­ keiten und Qualität des Kraftstoffes untersucht werden. Variationen der Durch­ flußgeschwindigkeiten ließen sich an der Zapfpistole beliebig einstellen. Da der Bereich der Durchflußgeschwindigkeiten an öffentlichen Tankstellen zwischen 5-50 l/min liegt, wurde dieser Bereich durch entsprechende Arretierung an der Zapfpistole eingestellt. Es wurden drei Meßreihen mit unterschiedlichen Durchflußraten aufgenommen:

Tabelle 1

Es zeigt sich, daß innerhalb einer bestimmten Schwankungsbreite eine ausrei­ chend genaue Additivierung erfolgt, wenn auch eine leichte Tendenz zu höhe­ ren Additivierungsraten bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten zu verzeichnen ist. Die Schwankungsbreite ist für den praktischen Betrieb unproblematisch.

Zur Untersuchung des Einflusses des Kraftstoffes wurden drei verschiedene DK-Qualitäten getestet (Tabelle 2). Die Durchflußmenge entsprach einer mittle­ ren Rate von 28 l/min. Die Spezifikationsdaten der Dieselkraftstoffe (DK) sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 2

Tabelle 3

Die Ergebnisse dieses Tests (Tab. 3) zeigen, daß die raffinerieübliche Va­ riation der Kraftstoffe keinen signifikanten Einfluß auf die Ferrocenadditivierung mit diesem System hat.

Der Einfluß des Temperaturparameters läßt sich unter der Betrachtung, daß der größte Teil der Tankstellen über Erdtanke mit einer engen Temperatur­ spannbreite (5-10°C) verfügen, vernachlässigen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur direkten Additivierung von flüssigen Kraftstoffen für Ver­ brennungsmotoren mit im Kraftstoff löslichen Feststoffen, umfassend eine in einem Tankeinfüllstutzen des Kraftstoffes befestigte, zumindest teilweise mit Feststoff gefüllte und für den Kraftstoff zumindest teilweise durchlässige Kar­ tusche.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartusche auswechselbar befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kar­ tusche fensterartig Aussparungen aufweist, die mit Siebeinlagen versehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Siebeinlagen eine Maschenweite von 100 bis 1000 µm, insbesondere 400 bis 600 µm aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kartusche zum Nachfüllen von Feststoff geöffnet und wieder verschlossen werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Feststoff pillenförmig vorliegt.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei dem Feststoff um Ferrocen handelt.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff Dieselkraftstoff oder Ottokraftstoff ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei den Tankeinfüllstutzen um solche zum Befüllen von Tanken von Kraftstoffzeugen mittels Zapfpistole handelt.

10. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zur direkten Additivierung von flüssigem Kraftstoff mit Feststoffen, die im Kraftstoff löslich sind, durch Füllen eines Kraftstofftanks (Tanken).