DE4338824A1 - Method and device for pulse-wise metering of additives into a line of a consumer - Google Patents
Method and device for pulse-wise metering of additives into a line of a consumerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum impulsweisen Zudosieren von Additiven in eine Leitung eines Ver brauchers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for pulse-wise Adding additives to a line of a Ver according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method.
Seit Einführung der Katalysatortechnik im Automobilbau können bleihaltige Additive, wie Bleitetraäthyl, nicht mehr verwendet werden. Der Katalysator ist auf die Ver wendung von bleifreiem Kraftstoff angewiesen. Zur Ge währleistung bestimmter Funktionen im Motor und be stimmter Kraftstoffeigenschaften sind als Additiv Er satzstoffe entwickelt worden, z. B. organische Natrium salzverbindungen. Diese müssen in bestimmten Mindest konzentrationen im Kraftstoff vorhanden sein. Wenn die Additive einem Kraftstofftank zugeführt werden, ergeben sich innerhalb des Tanks örtliche Konzentrations schwankungen, wodurch die Einhaltung der Mindestkonzen tration nicht mehr gewährleistet ist.Since the introduction of catalytic converter technology in the automotive industry lead-containing additives, such as lead tetraethyl, can not More can be used. The catalyst is on the Ver use of unleaded fuel. To Ge certain functions in the engine and be Certain fuel properties are as additive He been developed, for. For example, organic sodium salt compounds. These must be in certain minimum concentrations in the fuel. If the Additives are supplied to a fuel tank result within the tank local concentration fluctuations, thereby ensuring compliance with the minimum requirements tration is no longer guaranteed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum impulsweisen Zudosieren von Additiven in eine Leitung eines Verbrauchers anzugeben, mit dem sicherge stellt wird, daß die dem Verbraucher zugeführte Flüs sigkeit stets die erforderliche Mindestkonzentration an Additiv enthält.The invention is based on the object, a method for pulsed metering of additives into one To specify the direction of a consumer with whom sicherge is that the supplied to the consumer Flüs always the required minimum concentration Contains additive.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.The solution of this task is inventively with the features specified in claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das aktuelle Betriebsverhalten des Verbrauchers dadurch festge stellt, daß die Anzahl charakteristischer Betriebszu stände innerhalb eines Berechnungsintervalls gemessen wird. In Abhängigkeit von dem so gemessenen Betriebs verhalten wird dann der Impulsabstand der Dosierimpulse festgelegt, bei denen jeweils eine vorbestimmte Menge des Additivs in die Leitung des Verbrauchers injiziert wird.In the method according to the invention, the current Behavior of the consumer thereby festge provides that the number of characteristic Betriebszu measured within a calculation interval becomes. Depending on the operation thus measured then the pulse interval of the metering pulses will behave each set a predetermined amount of the additive injected into the line of the consumer becomes.
Vorzugsweise dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Zugabe von Additiven in die Kraftstoffleitung eines Fahrzeugs. In diesem Fall kann als charakteristischer Betriebszustand das Anfahren des Fahrzeugs ausgewertet werden, wobei die Häufigkeit des Anfahrens, d. h. des Erhöhens der Geschwindigkeit von Null an, ermittelt wird. Das Volumen der zudosierten Wirkstoffmenge kann während der Fahrt entsprechend dem aktuellen Betriebs verhalten, und ggf. unter Berücksichtigung des Fahr zeugtyps, berechnet werden. Vorzugsweise erfolgt die Zudosierung des Wirkstoffs in die Kraftstoffleitung, welche zum Motor führt. Eine Dosierung in die Kraft stoffrücklaufleitung ist ebenfalls möglich und technisch einfacher zu realisieren, wenn man die da durch entstehenden Konzentrationsschwankungen des Ad ditivs im Kraftstoff, hervorgerufen durch unterschied liche Füllstände des Kraftstofftanks, akzeptiert.Preferably, the inventive method is used for Adding additives to the fuel line of a Vehicle. In this case can be considered more characteristic Operating state evaluated the start of the vehicle with the frequency of starting, i. H. of Increasing the speed from zero to determined becomes. The volume of the added amount of active ingredient can while driving according to the current operation behave, and possibly taking into account the driving type of calculation. Preferably, the Metering of the active substance into the fuel line, which leads to the engine. A dosage in the force Return line is also possible and technically easier to implement, if you have that there due to the resulting concentration fluctuations of the Ad additives in the fuel, caused by difference Liche filling levels of the fuel tank, accepted.
Ein Beispiel für einen Wirkstoff, der dem Kraftstoff eines Fahrzeugs zugeführt werden kann, ist eine or ganische Natriumsalz-Verbindung oder ein anderes für den bleifreien Betrieb von Otto-Motoren (mit Kata lysator) geeignetes Additiv. Ein anderes Beispiel ist ein Wirkstoff für die Verbesserung des Abgasverhaltens von Dieselmotoren.An example of a drug that is the fuel can be supplied to a vehicle is an or ganic sodium salt compound or another for the unleaded operation of petrol engines (with Kata lysator) suitable additive. Another example is an active substance for the improvement of the exhaust behavior of diesel engines.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Er findung näher erläutert.The following is with reference to the only Figure of the drawing an embodiment of the Er invention explained in more detail.
In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild der Dosiervor richtung zum Zudosieren eines Additivs in eine Kraft stoffleitung eines Fahrzeugs schematisch dargestellt.In the drawing is a block diagram of Dosiervor Direction for metering an additive into a force fuel line of a vehicle shown schematically.
Ein Zähler 10 erfaßt die Anzahl der Anfahrvorgänge des Fahrzeugs, also die Anfahrhäufigkeit, in einem Be rechnungsintervall tmax. Zu diesem Zweck ist der Zähler 10 mit einer Eingangsleitung 11 versehen, die mit einem geeigneten Sensor verbunden ist, welcher z. B. die Rad umdrehungen erkennt oder Signale, die das Anfahren an geben, von der Zündspule empfängt. Der Zählerstand des Zählers wird fortlaufend einer Speichereinheit 12 zu geführt, in der die nachfolgend noch erläuterte Tabelle 3 gespeichert ist. In Abhängigkeit von dem Zählerstand des Zählers 10 liefert die Speichereinheit 12 einen Faktor X₁ an die Recheneinheit 13. In der Recheneinheit 13 wird ein Normalwert des Impulsabstandes ΔtN mit dem Faktor X₁ multipliziert. Dieser Normalwert ΔtN ist in einem Speicher 14 gespeichert, der mit der Rechenein heit 13 verbunden ist.A counter 10 detects the number of start-up operations of the vehicle, so the starting frequency, in a Be calculation interval t max . For this purpose, the counter 10 is provided with an input line 11 which is connected to a suitable sensor, which z. B. detects the wheel revolutions or signals that give the start, receives from the ignition coil. The counter reading of the counter is continuously fed to a memory unit 12 , in which table 3, which is explained below, is stored. Depending on the count of the counter 10 , the memory unit 12 supplies a factor X₁ to the arithmetic unit 13th In the arithmetic unit 13 , a normal value of the pulse interval Δt N is multiplied by the factor X 1 . This normal value Δt N is stored in a memory 14 , which is connected to the Rechenein unit 13 .
Ferner ist ein Vorwahlschalter 15 vorgesehen, an dem der dem Fahrzeugtyp entsprechende durchschnittliche Verbrauch pro 100 km eingestellt werden kann. Diesem Durchschnittsverbrauchswert wird in der Speichereinheit 16 der Faktor X₂ zugeordnet, für den nur ganzzahlige Werte möglich sind.Furthermore, a preselection switch 15 is provided, at which the vehicle type corresponding average consumption per 100 km can be set. This average consumption value is assigned the factor X₂ in the memory unit 16 , for which only integer values are possible.
Die Faktoren X₁ und X2 werden in der Recheneinheit 13 mit dem Normwert ΔtN multipliziert, so daß die Rechen einheit den Impulsabstand Δt der Dosierimpulse wie folgt ermittelt:The factors X₁ and X 2 are multiplied in the arithmetic unit 13 with the standard value .DELTA.t N , so that the computing unit determines the pulse interval .DELTA.t of the metering pulses as follows:
Δt = X₁ × X₂ × ΔtN.Δt = X₁ × X₂ × Δt N.
Die Dosierimpulse, deren zeitlicher Abstand Δt beträgt und deren Dauer fest ist, z. B. eine Sekunde, werden über eine Verknüpfungseinheit 17 einem Verstärker 18 zugeführt, dessen Ausgangssignal die Dosierpumpe 12 derart treibt, daß immer dann, wenn ein Dosierimpuls auftritt, eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge in die mit dem Verbraucher verbundene Leitung 20 injiziert wird.The metering pulses whose time interval is .DELTA.t and whose duration is fixed, z. B. one second, are supplied via an association unit 17 to an amplifier 18 whose output drives the metering pump 12 such that whenever a metering pulse occurs, a predetermined amount of liquid is injected into the line 20 connected to the consumer.
Die Länge des Berechnungsintervalls wird von einem Zeitgeber 21 bestimmt, der mit der Recheneinheit 13 sowie mit anderen Komponenten der Schaltung verbunden ist. The length of the calculation interval is determined by a timer 21 which is connected to the arithmetic unit 13 as well as to other components of the circuit.
Das Dosierstartsignal, das der Verknüpfungsschaltung 17 über Leitung 22 zugeführt wird, wird beispielsweise von dem Magnetschalter des Anlassers des Fahrzeugs erzeugt. Die Verknüpfungsschaltung 17 wird beim Auftreten dieses Signals leitend und behält den leitenden Zustand bei, bis die Zündung des Fahrzeugs abgestellt worden ist.The dosing start signal, which is supplied to the logic circuit 17 via line 22 , is generated, for example, by the magnetic switch of the starter of the vehicle. The logic circuit 17 becomes conductive upon the occurrence of this signal and maintains the conductive state until the ignition of the vehicle has been turned off.
Nachstehend wird ein Berechnungsbeispiel für die Be messung der Impulsintervalle erläutert.Hereinafter, a calculation example of the Be measuring the pulse intervals explained.
Voraussetzungen bzw. Annahmen:Conditions or assumptions:
- 1. Der Wirkstoff (Additiv) wird in einer Konzen tration von 1 Vol.-‰ dem Kraftstoff zugesetzt, d. h. in 1000 l Kraftstoff soll 1 l Additiv ent halten sein.1. The active ingredient (additive) is in a Konzen added to the fuel by 1 vol. d. H. in 1000 l of fuel is 1 l of additive ent be hold.
- 2. Die Additiv-Konzentration wird dem Fahrzeugtyp angepaßt, z. B. durch Einstellung mittels des Vor wahlschalters 15. Bei dem nachstehenden Be rechnungsbeispiel wird angenommen, daß der Durch schnittsverbrauch des Fahrzeugs 10 l pro 100 km beträgt.2. The additive concentration is adapted to the vehicle type, z. B. by setting by means of the switch 15 before. In the following calculation example, it is assumed that the average consumption of the vehicle is 10 l per 100 km.
- 3. Die durchschnittlich zurückgelegte Strecke soll 20 000 km pro Jahr betragen. Dies bedeutet, bei einer Verteilung über 300 Tage eine tägliche Fahr distanz von etwa 67 km pro.3. The average distance covered should 20 000 km per year. This means, at a distribution over 300 days a daily drive distance of about 67 km per.
- 4. Diese 67 km werden entsprechend dem aktuellen Be triebsverhalten des Fahrzeugs innerhalb von 10 Stunden zurückgelegt. 4. These 67 km will be according to the current Be driving behavior of the vehicle within 10 Hours completed.
- 5. Das Fahrzeug wird daher mit einer mittleren Ge schwindigkeit von 50 km pro Stunde bewegt.5. The vehicle is therefore with a mean Ge speed of 50 km per hour.
Die Recheneinheit 13 zur Berechnung der Dosier impulsintervalle erhält die folgenden Informationen:The arithmetic unit 13 for calculating the dosing pulse intervals receives the following information:
- 1. Anfahrhäufigkeit des Fahrzeugs,1. starting frequency of the vehicle,
- 2. Dosierstart durch Betätigung des Fahrzeug-An lassers.2. Dosing start by pressing the vehicle on Lasser.
Wenn 67 km innerhalb eines Intervalls mit einer durch schnittlichen Geschwindigkeit von 50 km/h zurückgelegt werden, so entsteht eine Meßintervalldauer von 67 km 50 km/h = 1,3 Stunden. Dies entspricht etwa 80 Minuten.If 67 km within an interval with a through average speed of 50 km / h become, so creates a measuring interval duration of 67 km 50 km / h = 1.3 hours. This corresponds to about 80 minutes.
Die vorgenannte Betriebsart des Fahrzeugs wird als "Normalbetrieb" definiert. Die Wirkstoffdosierung bei Normalbetrieb wird mit 100% definiert.The aforementioned operating mode of the vehicle is called "Normal operation" defined. The drug dosage at Normal operation is defined as 100%.
Bei Normalbetrieb beträgt der Impulsabstand Δt der Dosierimpulse 30 sek. Jeder Dosierimpuls entspricht einer Wirkstoffmenge von 50 µl.In normal operation, the pulse interval Δt is the Dosing pulses 30 sec. Each dosing pulse corresponds an amount of active ingredient of 50 ul.
Aufgrund der vorstehenden Annahmen erfolgt die Be
rechnung der Zudosierung des Additivs wie folgt:
100% Zudosierung erfolgt beim Betrieb des Fahrzeugs,
wenn mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h der Durch
schnittsverbrauch von 10 l pro 100 km innerhalb von
zwei Stunden entsteht. Der Zeitgeber 21 bildet Meß
intervalle tmax. Nach Ablauf eines Meßintervalls startet
der Zeitgeber 21 neu.
On the basis of the above assumptions, the calculation of the addition of the additive takes place as follows:
100% metering takes place when the vehicle is running, when at a speed of 50 km / h the average consumption of 10 l per 100 km is created within two hours. The timer 21 forms measuring intervals t max . After a measurement interval, the timer 21 restarts.
Die vom Zähler 10 ermittelte Anfahrhäufigkeit im je weiligen Meßintervall wird der Speichereinheit 12 zu geführt, die daraufhin den Faktor X₁ an die Rechenein heit 13 liefert. Werden 10 l Kraftstoff innerhalb von zwei Stunden verbraucht, so entspricht dies einer durchschnittlichen Additiv-Zumischung von 5 cm³ pro Stunde. Wählt man ein Dosiervolumen von 0,05 cm³ pro Dosierhub, so ergeben sich 100 Dosierhübe pro Stunde oder alle 36 Sekunden ein Dosierhub von 50 µl.The determined by the counter 10 starting frequency in each respective measuring interval is led to the memory unit 12 , which then delivers the factor X₁ to the Rechenein unit 13 . If 10 liters of fuel consumed within two hours, this corresponds to an average additive admixture of 5 cc per hour. If one chooses a metering volume of 0.05 cm³ per metering stroke, 100 metering strokes per hour or every 36 seconds result in a metering stroke of 50 μl.
Die Recheneinheit 13 zur Berechnung der Dosierimpuls intervalle legt für das Dosierintervall Δt einen Normalwert von 30 sek. zugrunde. Dies entspricht einem Faktor X₁ von "1" für den Normalbetrieb. Dieser Faktor X₁ variiert in Abhängigkeit von der Betriebsart derart, daß sich folgende Dosierverhältnisse ergeben:The arithmetic unit 13 for calculating the metering pulse intervals sets for the metering interval .DELTA.t a normal value of 30 sec. based. This corresponds to a factor X₁ of "1" for normal operation. This factor X₁ varies depending on the mode of operation such that the following dosing ratios result:
Normalbetrieb (X₁ = 1) = 100% Dosierung
Langstreckenbetrieb = 80% Dosierung
Kurzstreckenbetrieb = 150% Dosierung.Normal operation (X₁ = 1) = 100% dosage
Long distance operation = 80% dosage
Short distance operation = 150% dosage.
Der Faktor X₁ berücksichtigt also, daß bei Lang streckenbetrieb (geringer Anfahrhäufigkeit) der Kraft stoffverbrauch des Fahrzeugs gering und bei Kurz streckenbetrieb (z. B. Stadtverkehr) hoch ist. The factor X₁ thus takes into account that at Lang stretch operation (low starting frequency) of the force fuel consumption of the vehicle low and short route operation (eg city traffic) is high.
Das Dosierverhalten in Abhängigkeit von der Anfahrhäufigkeit ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle I.The dosing behavior as a function of the starting frequency is shown in Table I below.
Hieraus ergeben sich die folgenden tatsächlichen durch schnittlichen Betriebszeiten tb für das Fahrzeug innerhalb eines Berechnungsintervalls von 80 Minuten.This results in the following actual average operating times t b for the vehicle within a calculation interval of 80 minutes.
Für tb < 80 min. wird die Berechnungsintervalldauer tmax = 120 min. für den Zeitgeber 21 festgelegt. Nach Ablauf von tmax startet der Zeitgeber neu und auch die Berechnung des Faktors x₁ wird neu gestartet.For tb <80 min. the calculation interval duration t max = 120 min. set for the timer 21 . After expiration of t max , the timer restarts and the calculation of the factor x₁ is restarted.
Die nachstehende Tabelle 3 gibt die Beziehungen zwischen der Anfahrhäufigkeit bzw. der Zahl der Anfahrvorgänge (Anf.) und der Größe des Faktors X₁ wieder.Table 3 below gives the relationships between the Starting frequency or the number of starting operations (start) and the size of the factor X₁ again.
Damit ergeben sich durch Multiplikation X₁ × ΔtN die folgenden Dosierimpulsintervalle Δt:This results in multiplication X₁ × Δt N the following Dosierimpulsintervalle .DELTA.t:
Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit der Impulsabstände der Wirkstoffdosierung kann durch den Faktor X₂ erfolgen, der in Abhängigkeit von dem voreingestellten Durchschnittsverbrauch des Fahrzeugs vorgegeben wird. Bei den bisher ermittelten Dosierimpulsabständen wurde ein durchschnittlicher Verbrauch von 10 l/100 km a angenommen. In der nachstehenden Tabelle 5 ist der Faktor X₂ für den Durchschnittsverbrauch von 10 l/100 km mit "1,0" angegeben. Zusätzlich sind andere Faktoren X₂ für höhere und niedrigere Durchschnittsverbräuche angegeben. Die Tabelle 5 ist in der Speichereinrichtung 16 gespeichert.Another possibility influencing the pulse intervals of drug dosing can be done by the factor X₂, which is given in dependence on the preset average consumption of the vehicle. At the previously determined metering pulse intervals, an average consumption of 10 l / 100 km a was assumed. In Table 5 below, the factor X₂ for the average consumption of 10 l / 100 km is given as "1.0". In addition, other factors X₂ are given for higher and lower average consumptions. The table 5 is stored in the memory device 16 .
In Abhängigkeit von den Faktoren X₁ und X₂ errechnet die Rechen einheit 13 das Berechnungsintervall Δt der Dosierimpulse nach der BeziehungDepending on the factors X₁ and X₂, the computing unit 13 calculates the calculation interval Δt of the metering pulses according to the relationship
Δt = X₁ × X₂ × ΔtN.Δt = X₁ × X₂ × Δt N.
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