DE69400365T2 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Einspritzung eines Additivs in den Brennstofftank eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung, Ergebnis einer gemeinsam durchgeführten Untersuchung durch die Firma BOUETARD FR RES auf Rechnung der Firma RH NE-POULENC und durch letztere, betrifft die automatische Einspritzung von Additiven in den Brennstofftank von Kraftfahrzeugen.
• Ganz besonders ist die Einspritzung von Additiven im Fall von Dieselmotoren interessant, und man kann Additive vorsehen, deren Aufgabe es ist, die Rußbildung bei der Verbrennung des Gasöls zu reduzieren und/oder die Temperatur der Selbstzündung des Rußes herabzusetzen oder noch allgemeiner, Additive, die dazu bestimmt sind, den flüssigen Brennstoff oder überdies verschiedene organo-metallische Zusammensetzungen zu schmieren.
• Die Einspritzung von Additiven wird schon seit längerer Zeit von Ölverarbeitern vorgenommen, und zwar während der Brennstoff sich noch im Lagerbehälter befindet, so daß das Additiv dadurch Bestandteil des Kraftstoffs ist, wenn er an die Verteilerstationen ausgeliefert wird.
• Es handelt sich daher um eine Technik, die keine hohe Genauigkeit der Dosierung verlangt, denn man hat es mit riesigen Mengen zu tun.
• Seit einigen Jahren bemühen sich Automobilbauer um die Entwicklung automatischer Einspritztechniken für Additive in den Brennstofftank eines Kraftfahrzeugs, ausgehend von einem im Fahrzeug befindlichen Behälter für das Additiv.
• In diesem Fall soll das Einspritzverfahren möglichst genau sein, um eine konstante Konzentration mit einem gewünschten Wert zu erhalten, und die entsprechende Vorrichtung muß gleichzeitig anpassungsfähig, kompakt und robust sein. Überdies muß die Mischung aus Additiv und Treibstoff möglichst homogen sein.
• Eine interessante Technik wird in der US-A-4 621 593 beschrieben. In diesem Dokument beschreibt man die Verwendung einer Solenoidtauchpumpe zur Entnahme des Additivs aus dem Additivbehälter wobei unterhalb der Pumpe eine Leitung vorgesehen ist, die im oberen Teil des Brennstofftanks einmündet. Bei der Zuführung von Treibstoff wird der entsprechende Niveauunterschied von einem am Ende eines beweglichen Arms montierten Schwimmers, dessen Gelenk ein variables Widerstandssystem aufweist, erfaßt, was einem eingebauten Rechner erlaubt, daraus die zu entnehmende notwendige Menge des Additivs zu errechnen und die Solenoidtauchpumpe entsprechend zu steuern.
• Die Einspritzung erfolgt somit bei niedrigem Druck (in der Größenordnung von 5 x 10&sup5; Pa), und das Additiv wird auf die Oberfläche des Treibstoffs gebracht, indem es direkt aus der Zuleitung kommt. Aus diesem Grund ist das Gemisch niemals wirklich homogen: das eingespritzte Additiv weist im allgemeinen eine zum Treibstoff unterschiedliche Dichte auf, so daß dieses Additiv dazu neigt, in Form einer Schicht (oben oder unten im Treibstoffbehälter) zu verbleiben, wodurch der Treibstoff, der von der Einspritzpumpe des Motors aus dem unteren Bereich des Treibstoffbehälters gepumpt wird, mit Sicherheit nicht die gewünschte Konzentration aufweist. Überdies erlaubt der Rechner keinerlei spätere Beeinflussung: Die Konzentration wird ein für allemal festgelegt, was eine gewisse Systemstarrheit mit sich bringt, besonders wenn man dasselbe System mit anderen Additiven einsetzen möchte.
• Die DE-C-3 626 419 beschreibt ein System analog zum vorhergehenden, aber in kürzerer Form. Auch hier wird das Additiv eingespritzt, indem es im oberen Teil des Treibstoffbehälters durch einen gekrümmten Rohrstutzen, dessen anderes Ende direkt in den Verschluß des Treibstoffbehälters mündet, eingebracht wird. Aus diesem Grund sind die Genauigkeit und die Homogenität des Gemisches notwendigerweise beschränkt.
• Um die Genauigkeit der erzielten Dosierung bei den klassischen Pumpsystemen zu verbessern, hat man die Verwendung einer Entnahmespritze vorgeschlagen, deren Kolben direkt an einen Schwimmarm in Abhängigkeit vom Treibstoffniveau im Treibstoffbehälter gekoppelt ist. Eine derartige Technik ist in der Praxis sehr schwierig zu verwirklichen. Überdies findet man hierbei die vorgenannten Nachteile hinsichtlich des geringen Homogenitätsgrads des Gemisches und die Systemstarrheit hinsichtlich der Konzentration des Gemisches wieder.
• Die vorgenannten Techniken erlauben eine Einspritzung des Additivs, wenn das Fahrzeug steht und der Kontakt unterbrochen ist; dies ist im allgemeinen aus Sicherheitsgründen vorzuziehen. Der Fahrer kann dann überdies leicht den richtigen Ablauf der Einspritzung überprüfen und gegebenenfalls bei einer Schwierigkeit (z.B. unzureichendes Niveau des Additivs) alarmiert werden.
• Man hat ebenfalls Einspritztechniken mit Beeinflussung, während das Fahrzeug fährt, vorgeschlagen.
• In einem Fall hat man ein automatisches Einspritzsystem für das Additiv in Abhängigkeit von der Veränderung des Niveaus nach Treibstoffzufuhr untersucht (wie gezeigt in der FR-A-2 668 203), während in anderen Fällen eine Einspritzung des Additivs in Abhängigkeit des Treibstoffverbrauchs des Motors (wie in EP-A-0 269 228 beschrieben) untersucht wurde.
• Die in der FR-A-2 668 203 beschriebene Technik sieht vor, daß die Einspritzung des Additivs mit Hilfe einer Leitung erfolgt, die den Treibstoffbehälter mit dem Förderbereich der Einspritzpumpe des Treibstoffs verbindet. Die so mit der Rückführleitung der Einspritzpumpe für den Treibstoff verbundene Einspritzdüse ermöglicht durch entsprechenden Regelung einer dazugehörigen Rotationspumpe eine Einspritzung bei einer berechneten Zeit mit einem konstanten Druck. Ein Druckbegrenzer sichert so die Beständigkeit der Fördermenge des Additivs. Die Genauigkeit der Dosierung ist daher notwendigerweise begrenzt, selbst wenn die Funktionszeiten der Pumpe genau berechnet werden.
• Überdies erleichtert eine so verwirklichte Einspritzung in der Rücklaufleitung nicht das Erreichen einer genauen Dosierung und verlangt zwangsläufig, daß das Fahrzeug fährt, damit die Injektionspumpe die eingespritzte Additivmenge fördert, die sich sonst langsam in dieser Leitung ausbreiten würde. In diesem Dokument wird angegeben, daß die Arbeitsweise der Einspritzpumpe für den Treibstoff einen Rühreffekt hervorruft, der günstig für die Erzielung eines homogeneren Gemisches ist, jedoch ist dieser Effekt notwendigerweise so weit begrenzt, als die Einspritzung des Additivs unter schwachem Druck erfolgt (im allgemeinen nicht über 7 x 10&sup5; Pa). Überdies bleibt diese Technik hinsichtlich des für das Additiv gewählten Verhältnisses starr, da die Dosierung im wesentlichen unbeweglich ist.
• Die in der EP-A-0 269 228 beschriebene Technik ist an und für sich sehr komplex in ihrer Verwirklichung, und die Vorrichtung ist platzraubend. Es ist jedoch nicht absolut notwendig, eine Einspritzung des Additivs in "Echtzeit" in Abhängigkeit vom Treibstoffverbrauch des Motors anzustreben.
• Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine automatische Einspritzvorrichtung für das Additiv zu entwickeln, die nicht die Nachteile und/oder Beschränkungen der vorgenannten Techniken aufweisen.
• Gegenstand der Erfindung ist also die Entwicklung eines Verfahrens und einer automatischen Einspritzvorrichtung für das Additiv, die eine genaue, beliebig regelbare Dosierung wie auch eine optimale homogene Durchmischung erlaubt, sogar wenn das betreffende Additiv und der betreffende Treibstoff nur schwer miteinander mischbar sind, und dies in einer Ausführungsform, die sowohl kompakt als auch robust ist.
• Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Entwicklung eines Verfahrens und einer automatischen Einspritzvorrichtung für das Additiv, die geeignet sind für Fahrzeuge, die anfänglich nicht dafür vorgesehen waren, besonders ohne die Notwendigkeit, Veränderungen und/oder Umarbeitungen am Treibstofftank des Fahrzeugs vorzunehmen.
• Es handelt sich insbesondere um ein Verfahren zur automatischen Einspritzung eines Additivs in den Treibstofftank eines Kraftfahrzeugs aus einem im Fahrzeug befindlichen Behälter für das Additiv gemäß Anspruch 1.
• Die Pulszerstäubung, die sich sehr deutlich von den bisher eingesetzten Einspritzungen bei niedrigem Druck unterscheidet, erlaubt die Erzeugung einer kräftigen Durchmischung des Additiv-Treibstoff- Gemisches, und dies sogar, wenn das Fahrzeug steht.
• Vorzugsweise ist das Einstellverhältnis durch Programmieren einer Konsole, die zu diesem Zweck in der eingebauten Recheneinheit vorgesehen ist, und/oder durch direkte Einwirkung auf die Rechnereinheit steuerbar.
• Weiterhin erfolgt vorzugsweise die Pulszerstäubung des Additivs durch Steuerung einer Kolbendosierpumpe, die zwischen dem Additivbehälter und dem Treibstoffbehälter angeordnet ist, wobei die Hubzahl des Kolbens automatisch in Abhängigkeit von der zu entnehmenden Additivmenge bestimmt wird.
• Im übrigen ist es interessant vorzusehen, daß man das Auftreten eines minimalen Niveaus des im Behälter enthaltenen Additivs feststellt, wobei das minimale Niveau so bestimmt wird, daß es noch möglich ist, eine einem vollen Treibstoffbehälter entsprechende Additivmenge zu entnehmen, und daß ein Alarm durch Licht- oder Lautsignal ausgelöst wird, wenn ein solches minimales Niveau festgestellt wird.
• Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine automatische Einspritzvorrichtung für ein Additiv in den Treibstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs aus einem im Fahrzeug eingebauten Additivbehälter gemäß Anspruch 5.
• Vorzugsweise ist die auf- und abbewegende Dosierpumpe eine Kolbenpumpe, und die eingebaute Rechnereinheit bestimmt automatisch die Anzahl der Kolbenhübe als Funktion der zu entnehmende Additivmenge. Vorzugsweise wird die Kolbendosierpumpe direkt unter dem Additivbehälter angebracht, was eine Selbstschmierung erlaubt, wodurch es sich erübrigt, eine Zusatzpumpe wie auch eine Selbstansaugung der Dosierpumpe, die unter Last ist, zu haben.
• Im übrigen ist es interessant, daß die Leitung durch die Öffnung des Verschlußdeckels in den Treibstoffbehälter führt, indem sie durch eine Muffe hindurchgeht, die den Füllrahmen des Verschlusses bildet wobei sich die Leitung um ein eingetauchtes Stück verlängert, an dessen Ende die Zerstäubervorrichtung angeordnet ist. Insbesondere ist die Leitung starr mit dem Füllrahmen des Verschlusses verbunden, z.B. durch Verschweißen, wobei der Füllrahmen außerdem an seiner Außenseite eine Kontakvorrichtung aufweist, mit welcher der oberhalb derselben angebrachte Verschluß des Tanks zusammenwirkt, wobei die Kontaktvorrichtung mit der Rechnereinheit verbunden ist, um eine Information bezüglich des Öffnens und Wiederverschließens des Verschlusses zu übermitteln.
• Vorzugsweise ist weiterhin die Rechnereinheit programmierbar und/oder weist eine Einstellvorrichtung auf, um das Einstellverhältnis der aus dem Additivbehälter zu entnehmenden Additivmenge steuern zu können. Weiterhin ist es interessant vorzusehen, daß die Rechnereinheit durch die Batterie des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt wird und daß die mit dem Tankverschluß verbundene Kontaktvorrichtung so angeordnet ist, daß sie unter Spannung steht, wenn der Kontakt zum Fahrzeug unterbrochen ist.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die eine besondere Ausführungsart betreffen, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:
• - Abbildung 1 ist ein Aufriß einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung für ein Additiv mit ihrer eingebauten Rechnereinheit und ihrer Kolbendosierpumpe wie auch der dazugehörigen in den Tank führenden Leitung; und Abb. 2 ist eine Draufsicht dieser Vorrichtung;
• - Abbildung 3 zeigt die Zerstäubung des Additivs im Treibstoffbehälter direkt in der Menge der Flüssigkeit, wobei der Behälter hier mit einem schwimmenden Niveauanzeiger ausgerüstet ist;
• - Abbildung 4 ist ein Schnitt, der die vorgenannte Kolbendosierpumpe, die unter dem Additivbehälter angeordnet ist, zeigt;
• - Abbildung 5 ist ein Funktionsschema mit der dazugehörigen eingebauten Rechnereinheit;
• - Abbildung 6, die der Abb. 1 ähnlich ist, zeigt eine Ausführungsart bei welcher der Additivbehälter beweglich ist.
• Abbildung 1 zeigt teilweise eine Vorrichtung 100 zur automatischen Einspritzung eines Additivs in den Treibstoffbehälter aus einem im Fahrzeug befindlichen Additivbehälter. In der Abb. 1 unterscheidet man einen eingebauten Additivbehälter 101, an dem ein Gehäuse 102 angebracht ist, das eine eingebaute Rechnereinheit enthält, mit - unter anderem - einem Einspritzkreislauf für das Additiv 103, der den Additivbehälter 101 mit dem Treibstoffbehälter des Fahrzeugs verbindet. Der andere Teil des Einspritzkreislaufs für das Additiv 103 wird durch die Abb. 3 dargestellt, in der man den Treibstoffnehälter 130, in dem eine Zerstäubervorrichtung 124 angeordnet ist, die das Ende dieses Einspritzkreislaufs für das Additiv 103 bildet, findet. Der Additivbehälter 101 weist im oberen Teil einen herkömmlichen Einfüllverschluß 105 auf, und dieser Behälter ist mit einem Niveausensor 106, der durch ein Kabel 111 mit der Rechnereinheit 102 verbunden ist, ausgestattet. Im vorliegenden Fall ist der Niveausensor 106 vom Typ, der einen festen Schaft, der sich vertikal in das Innere des Behälters 101 bis zu einem Anschlag 108 erstreckt, aufweist. An diesem Schaft gleitet frei ein Schwimmer 107, der beispielsweise durch einen Hohlkörper gebildet wird, der einen Magneten enthält, der dazu bestimmt ist, mit einem dazugehörigen Magnetkontakt 109 zusammenzuwirken (im unteren Bereich des Schaftes angeordnet), was einem Minimalniveau des im Behälter 101 enthaltenen Additivs entspricht. Abbildung 1 zeigt den Behälter 101 zur Hälfte mit dem Additiv 110 gefüllt, wobei das entsprechende Niveau die Referenzzahl 110.1 hat. Es ist angebracht, darauf hinzuweisen, daß das Vorhandensein des Anschlags 108 es erlaubt, das Auftreten eines Minimalniveaus des Additivs in der Art festzustellen, daß es noch möglich ist, eine Additivmenge zu entnehmen, die einem vollen Treibstoffbehälter 130 entspricht. Das Auftreten eines solchen Minimalniveaus kann einen Alarm durch Licht- und/oder Lautsignal auslösen, wenn dieses minimale Niveau durch die Einwirkung des Magnetkontakts 109 erfaßt wird. Diese Minimalmenge des Additivs hängt natürlich vom Typ des eingespritzten Additivs und ebenfalls vom betreffenden Fahrzeugtyp ab. Beispielsweise kann die Minimalmenge in der Größenordnung eines Liters liegen. Wie in Abbildung 2 gezeigt, ist der Behälter 101 hier ausgebildet mit einer Frontverstärkung, die es erlaubt, das Gehäuse 102, das mit der Rechnereinheit verbunden ist, so anzubringen, daß die ganze Anordnung in besonders kompakter Form vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann die in Abb. 2 in Draufsicht dargestellte Anordnung mit einem Platzbedarf in der Größenordnung von 100 mm x 350 mm ausgeführt werden.
• Nachfolgend werden die Pumpvorrichtungen beschrieben, die vorgesehen sind, um aus dem Additivbehälter 101 eine vorbestimmte Additivmenge zu entnehmen; diese Vorrichtungen sind konzipiert, um eine Einspritzung durch Pulszerstäubung einer bestimmten Additivmenge direkt in die flüssige Treibstoffmenge, die sich im Treibstoffbehälter 130 befindet, zu ermöglichen.
• Man unterscheidet somit in der Abb. 1 einen Pumpenaufbau 112 gebildet aus einer auf- und abbewegenden Dosierpumpe, mit einem Pumpengehäuse 114, das hier mit einem Befestigungsbügel 113 unter dem Additivbehälter 101 angebracht ist. Eine derartige Montageanbringung der Dosierpumpe ist insofern interessant, als das durch die Pumpe geförderte Additiv gleichzeitig als Schmierung der beweglichen Teile dieser Pumpe dient. Überdies, erbringt diese Anordnung ein selbständiges Ansaugen der Dosierpumpe, die auf diese Weise unter Last steht, was eine noch größere Genauigkeit der Dosierung zur Folge hat. Der untere Teil der Pumpe 115 ist durch ein dazugehöriges Anschlußelement 122 direkt mit einer Leitung 104 verbunden. Ebenfalls unterscheidet man in der Abb.1 die Antriebsmittel für die auf- und abbewegende Dosierpumpe 112. Man unterscheidet so einen Elektromotor 116, ein dazugehöriges Reduziergetriebe 117 und einen Aufbau 118 der mechanischen Kupplungsverbindung zwischen der Pumpe 112 und der Gruppe Motor-Reduzierer 116, 117. Dieser Aufbau wird von Fachleuten dieses Gebiets als "Laternengetriebe" bezeichnet. Der Motor 116 ist. durch ein Kabel 120 mit der Steuereinheit 102 verbunden, und man unterscheidet unter anderem ein Kontrollorgan 119, durch ein Kabel 121 mit der Steuereinheit verbunden, die vorgesehen ist für die Volumenkontrolle des Additivs, das bei jeder Wechselfolge der Dosierpumpe durch diese gefördert wird. Es handelt sich vorzugsweise um einen Tourenzähler, dessen Funktionieren unter Bezugnahme auf die Abb. 4 später ausführlicher beschrieben wird. Die eingebaute Rechnereinheit 102, deren Anordnung besser verstanden wird, wenn die Abb. 5 zur Hilfe genommen wird, dient dazu, die aus dem Additivbehälter 101 zu entnehmende Additivmenge zu bestimmen und steuert die Betätigung der sich auf- und abbewegenden Dosierpumpe 112 in Abhängigkeit der vorbestimmten Additivmenge. Auf diese Weise wird, wie man sieht und entsprechend einem Merkmal der Erfindung, die aus dem Additivbehälter 101 zu entnehmende Additivmenge bestimmt einerseits als Funktion in Abhängigkeit von der Veränderung des Treibstoffniveaus im Treibstoffbehälter 130 nach einer weiteren Treibstoffzufuhr und andererseits in Abhängigkeit von einem zuvor festgelegten Einstell verhältnisses.
• Unter Hinweis auf Abb. 3 wird das andere Ende des Einspritzvorgangs für das Additiv 103, die vorgenannte Leitung 104, die vom Ausgang der sich auf- und abbewegenden Dosierpumpe 112 kommt und in das Innere des Treibstoffbehälters 130 führt, beschrieben.
• Im vorliegenden Fall führt die Leitung 104 in das Innere des Treibstoffbehälters 130 durch die Öffnung 133 am Einfüllverschluß dieses Behälters, wodurch man keine Veränderung am Gehäuse 130 des Behälters vorzunehmen braucht. Eine Durchführung der Leitung 104 durch den Verschluß des Behälters wäre vorstellbar gewesen, aber eine derartige Konstruktion wäre in der Praxis umständlich gewesen und hätte die Gefahr unerwünschter Verlagerungen der Leitung 104, deren eingetauchtes Ende die Zerstäubervorrichtung 124 hält, mit sich gebracht. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist hier ein Stutzen 134, der einen Füllrahmen des Verschlusses bildet, vorgesehen. Der Stutzen weist in seinem unteren Teil ein Verriegelungssystem auf, das identisch ist mit dem, das normalerweise am Tankverschluß vorgesehen ist in seinem oberen Teil weist er ein Verriegelungssystem auf, das identisch ist mit dem, das normalerweise für das Ansatzstück des Tanks vorgesehen ist, was somit die Anbringung eines traditionellen Verschlusses 135 erlaubt. Der Stutzen 134 ist somit auf dem Ansatzstück 132 des Treibstoffbehälters 130 angebracht, und der Stutzen wird durch einen herkömmlichen Verschluß 135 verschlossen. Die Leitung 104 führt also durch das Ansatzstück 134 und ist vorzugsweise mit diesem fest verbunden, z.B. durch Schweißverbindung. Es ist angebracht anzumerken, daß ein derartiger Aufbau anfänglich nicht vorgesehene Eingriffe am Treibstofftank erübrigt, wenn eine Einspritzvorrichtung für das Additiv angeschlossen werden soll: es ist daher leicht, bestehende Fahrzeuge mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auszurüsten, denn es genügt, in den Treibstofftank den Teil der Leitung einzuführen, der die Zerstäubervorrichtung trägt und den Aufbau durch einfache Anbringung des Stutzens, der den Füllrahmen bildet, vorzunehmen. Die Leitung 104 verlängert sich anschließend durch ein eingetauchtes Stück 104.1 bis zum Anschlußstück 123, durch welches die Zerstäubervorrichtung 124 befestigt ist.
• Es ist wichtig anzumerken, daß die Zerstäubervorrichtung 124, die eine Einspritzung durch Pulszerstäubung des Additivs bewirken soll, eine Zuführung des Additivs unter erhöhtem Druck verlangt. Dies wird erreicht mit Einsatz einer auf- und abbewegenden Kolbendosierpumpe, die es ermöglicht, mit Drücken von weit über 20 x 10&sup5; Pa zu arbeiten. Eine derartige Pulszerstäubung, die unmittelbar in die Flüssigkeitsmenge des Treibstoffs erfolgt, bewirkt bei jeder Wechsel folge ein starkes Verrühren der Flüssigkeit, so als ob eingetauchte mechanische Rührwerkzeuge im Treibstoff eingesetzt würden. Aufgrund dieses Verrührungseffekts wird eine innige Homogenisierung des Additiv-Treibstoff-Gemisches erzielt und dies sogar, wenn die beiden betreffenden Flüssigkeiten schwer miteinander mischbar sind.
• Im vorliegenden Fall wird eine Zerstäubervorrichtung 124 erläutert, deren Struktur eine Regelung der vorgenommenen Zerstäubung erlaubt. In der Tat wird die Halterung der Zerstäubervorrichtung 124 durch ein laterales Verbindungsglied 129 in der Art gebildet, daß es in das hintere Ende dieser Zerstäubervorrichtung ausläuft. Auf Höhe dieses Endes ist eine Regulierschraube 128 vorgesehen, die es erlaubt, die Einstellung der Feder der Zerstäubervorrichtung variabel vorzunehmen, und eine dazugehörige Sicherungsgegenmutter 127 fixiert die vorbestimmte Position dieser Regulierschraube. Das vor dem Kopf 125 der Einspritzvorrichtung 124 gebildete, zerstäubte Produkt 126 muß in der Weise gelenkt und positioniert werden, daß seine mechanische Verrühreinwirkung optimal ist. Daher wählt man mit Sorgfalt die Höhe h der Positionierung der Zerstäubervorrichtung 124 über dem Boden des Tanks 130 und ebenso den Neigungswinkel dieser Zerstäubervorrichtung 124, wobei die Neigung hier horizontal ist. Für die Höhe h wählt man in der Praxis eine vom Boden ausreichende Entfernung, um zu vermeiden, daß das zerstäubte Produkt zu schnell den Boden des Tanks erreicht, indem man im allgemeinen eine mittlere Höhe einhält, um sicher zu sein, daß die Zerstäubervorrichtung 124 stets im Treibstoff eingetaucht ist. Es versteht sich, daß man als Variante eine andere Ausrichtung der Zerstäubervorrichtung 124 wählen kann, indem man beispielsweise die Achse dieser Vorrichtung im wesentlichen vertikal verlaufen läßt. Damit die Zerstäubervorrichtung 124 in richtiger Position verbleibt, verwendet man in der Praxis eine steife Leitung 104, z.B. eine Rohrkonstruktion aus Metall von ca. 8 mm Durchmesser.
• Der Treibstoffbehälter 130, der den Treibstoff 131, Niveauangabe 131.1, enthält, ist übrigens in klassischer Weise mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Treibstoffniveaus ausgestattet. Im vorliegenden Fall wird ein Meßfühler 140 verwandt, der durch einen Flansch 139 an das Gehäuse des Tanks 130 befestigt ist. Dieser Meßfühler besteht aus einem vertikalen Schaft 141, an dessen unterem Ende ein Element 143 vorgesehen ist, das einen Gelenkarm 144 mit Schwimmer 140 aufweist, wobei dieser Arm einen Kontakt 145 hat, der mit einem variablen Widerstand des Endelements 143 zusammenwirkt. Die Höhe des Treibstoffniveaus ergibt sich aus der Neigung des Arms 144, und die Übermittlung des entsprechenden Signals erfolgt mittels eines Innendrahts 142, der den Schaft 141 umläuft und der sich in einen Ausführungsdraht 138 verlängert, der mit der zentralen Rechnereinheit und Steuerung 102 verbunden ist. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf Abb. 5 beschrieben. Auf diese Weise verwendet man das Signal, das von einem Niveaumeßfühler gegeben wird, der bereits für die Mengenbestimmung des aus dem Additivbehälter zu entnehmenden Additivs vorgesehen ist, wodurch es sich erübrigt, einen speziellen Niveaumeßfühler im Zusammenhang mit der Einspritzvorrichtung des Additivs vorzusehen. Auf diese Weise kann man ein bestehendes Fahrzeug leicht ausrüsten, denn der Tank dieses Fahrzeugs und der dazugehörige Meßfühler können, so wie sie sind, ohne Umänderung oder spezielle interne Ausrüstung verwandt werden.
• Auf diese Weise und entsprechend einem der Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die zu entnehmende Menge des Additivs als Funktion einerseits der Veränderung des Treibstoffniveaus im Treibstoffbehälter nach Treibstoffzufuhr und andererseits eines zuvor festgelegten Einstellverhältnisses bestimmt werden.
• Im übrigen ist es interessant, in der Abb. 3 das Vorhandensein eines externen Kontakts 136 festzustellen, der sich auf dem Stutzen, der den Füllrahmen 134 bildet, befindet. Dieser Kontakt ist mit der zentralen Rechnereinheit und der Steuerung 102 durch eine Zweigleitung 137 verbunden. Es handelt sich um einen Kontakt, der unmittelbar mit dem Verschluß 135 zusammenwirkt, damit ein erstes Signal zur Öffnung des Verschlusses und ein zweites Signal zum Wiederschließen des Verschlusses geliefert wird, was die Einleitung des Einspritzungstaktes mittels Pulszerstäubung der vorbestimmten Additivmenge, wenn der Verschluß wieder geschlossen worden ist, erlaubt.
• So ist es, wie bereits vorher gesagt, unerläßlich, eine auf- und abbewegende Dosierpumpe zu verwenden, um das Additiv durch Pulszerstäubung direkt in die flüssige Menge des Treibstoffs einspritzen zu können. In einer bevorzugten Ausführungsart verwendet man eine Kolbendosierpumpe, und die Pulszerstäubung des Additivs erfolgt durch die Steuerung dieser Pumpe mit einer Anzahl der Kolbenhübe, die automatisch als Funktion der zu entnehmenden Menge des Additivs bestimmt wird. Als Variante könnte man eine Membranpumpe verwenden, aber die Kolbenpumpe scheint besser für die verlangten Anforderungen geeignet zu sein.
• Unter Bezugnahme auf Abb. 4 werden die wesentlichen Teile eines solchen Pumpenaufbaus nachfolgend beschrieben.
• Das Pumpengehäuse 114 hat eine zentrale Rohrform, und die Pumpe weist im Innern Wälzlager 151 und 152 auf, welche die Anbringung eines Nocken 150 erlauben, dessen Achse im wesentlichen senkrecht zur Achse des Pumpengehäuses verläuft. Der Nocken 150, dessen Profil als Funktion des gewählten Zerstäubungstakts bestimmt wird, wirkt direkt zusammen mit einer Walze 158, die rollend am oberen Teil eines Mantelrollenhalters 157 montiert ist, der in einen rohrförmigen Teil 115.1, der den unteren Teil der Pumpe 115 überragt, axial gleitet. Die Walze 158 wird mit dem Nocken 150 mittels einer Feder 159 in Kontakt gehalten, die gleichfalls auf einen Teller 161 einwirkt, an dem das obere Ende eines Kolben 160 in Form eines Schaftes gekoppelt ist. Dieser Kolben gleitet in einem Pumpenmantel 162, der fest im Teil 115 montiert ist. Eine Ansaugöffnung 163 befindet sich im unteren Bereich dieses Pumpenmantels 162 für den Durchlaß des Additivs bei jedem Zerstäubungstakt, wobei das Additiv durch einen Auslaßstutzen 164, in dessen Innern ein Rückschlagventil 165 vorgesehen ist, das durch eine tarierte Feder funktioniert, fließt.
• Die Welle des Nocken 150 verlängert sich überdies in Richtung des Antriebaufbaus der Kolbendosierpumpe 112 durch ein Teil 153, das, indem es eine Lippendichtung 154 durchläuft, in das Innere des Laternengetriebes 118 eindringt. Gegenüber dieser Verlängerung der Welle befindet sich die Abtriebswelle 117.1 des Reduzierteils 117, das ebenfalls in das Innere der Laterne 118 hineinragt. Die beiden Wellenenden 117.1 und 153 sind innen mit einem gemeinsamen zylindrischen Stutzen 155 angeordnet, und diese beiden Enden sind überdies mit einer transversalen Auskehlung versehen, welche den Durchgang einer einfachen oder doppelten Kupplungsscheibe 156 erlaubt. Im vorliegenden Fall wird eine einzeine Kupplungsscheibe 156 gezeigt, deren erste Funktion in der direkten Kupplung des Antriebs des Nocken 150 besteht, die hier aber auch, durch Zusammenwirken mit dem Tourenmesser 119, eine zusätzliche Kontrollfunktion für das Additivolumen, das von der Kolbendosierpumpe gefördert wird - dank einer direkten Zählung der Kolbenhübe dieser Pumpe - liefert.
• Ein derartiger Pumpenaufbau ist perfekt geeignet, um einen hohen Druck von 40 bis 50 x 10&sup5; Pa zu liefern, ein Druck der günstig für die Erzielung einer Pulszerstäubung ist, die einen wirksamen Durchmischungseffekt bewirken kann. Durchgeführte Versuche zeigen die Tendenz, daß die von der Einspritzvorrichtung verbrauchte Leistung in Wirklichkeit sehr gering ist, beispielsweise weniger als 100 Watt was es erlaubt, einen Antrieb für die Pumpe mit geringen Abmessungen einzusetzen (fast die Gesamtheit der gelieferten Energie wird für die Zerstäubung verwandt).
• Die eingebaute Rechnereinheit 102 ist so konstruiert, daß sie automatisch die Anzahl der Kolbenhübe als Funktion der Menge des aus dem Additivbehälter zu entnehmende Additivs bestimmt. Unter Bezugnahme auf Abb. 5 erfolgt nachstehend eine Beschreibung eines Funktionsschemas dieser eingebauten Rechnereinheit 102.
• Die eingebaute Rechnereinheit 102 wird hier von der Fahrzeugbatterie 202 versorgt, was nicht nur eine vorteilhafte Eigenversorgung, sondern auch eine Funktionsfähigkeit der Einspritzvorrichtung zuläßt, während das Fahrzeug mit unterbrochenem Kontakt steht. Es versteht sich, daß das Kontaktelement des Behälterverschlusses in der Weise angebracht ist, daß es unter Spannung steht, auch wenn der Kontakt des Fahrzeugs unterbrochen ist, denn die entsprechende Information wird zur Initialisierung der Zyklen (Takte) für die Pulszerstäubung des Additivs in der flüssigen Treibstoffmenge benutzt.
• Das zentrale Element der eingebauten Rechnereinheit 102 wird von einem Rechner oder programmierbaren Miniautomaten 200 gebildet. Eine Digitalisierungsbaugruppe für das Treibstoffniveau 215 ist mit dem Rechner 200 verbunden, wobei diese Baugruppe mit einem Digital-Analog-Umsetzer 208 verbunden ist, der mit einem Kontakt eines Flüssigkeitsstandanzeigers 206 des Treibstofftanks verbunden sein kann, wenn das Relais 207 geschaltet wird; die andere Position dieses Relais entspricht der Versorgung einer Leitung 209 zur üblichen Anzeige des Treibstoffniveaus mit Hilfe einer Anzeigeeinrichtung auf der Instrumententafel des Fahrzeugs. Man unterscheidet weiter eine Baugruppe für den Einstellwert 214, verbunden mit dem programmierbaren Rechner 200, hier schematisch in Form einer Baugruppe von 6 Bits dargestellt. Dies ermöglicht die Regelung des Einstellverhältnisses durch Programmieren einer Konsole (hier nicht dargestellt), die zu diesem Zweck im Gehäuse (1er eingebauten Rechnereinheit und/oder durch direkte Einwirkung auf diese Rechnereinheit vorgesehen ist. Eine solche Baugruppe für den Einstellwert ist von sehr großem Vorteil, da es dadurch möglich ist, die Bedingungen für die Pulszerstäubung an jeden besonderen Fall und insbesondere an jeden eingesetzten Additivtyp anzupassen.
• Die anderen hier aufgeführten Schaltorgane sind vom klassischen Typ, so daß es ausreicht, kurz ihr Vorhandensein zu nennen. Man unterscheidet somit ein Kontaktrelais 203, das mit dem Antriebsmotor der Pumpe 116 verbunden ist, die dazugehörige Spule, angrenzend an ein Relais 205 mit Bezug 204. Man unterscheidet auch die Spulen 216 und 217 der Relais 205 und 207, die eine Verstärkerstufe umfassen, die es erlaubt, stärkeren Strom im Hinblick auf das ausreichende Ausschaltvermögen in Verbindung mit dem programmierbaren Rechner 200 zu haben. Ebenfalls sind LED-Dioden 218 und 219 vorgesehen in Verbindung mit Leuchtzeichen (hier nicht dargestellt), die dem normalen Funktionsablauf oder der Erfassung eines Fehler entsprechen. Man unterscheidet weiterhin ein Relais 212 in Verbindung mit dem Minimalniveau des Additivs im Additivbehälter ein Relais 213 in Verbindung mit dem Tourenzähler der Pumpeinheit (d.h. Zählung der Kolbenhübe der Kolben-Dosierpumpe), ein Relais 210 in Verbindung mit dem Kontakt des Verschlusses (und daher mit dem vorgenannten Kontaktelement 136 verbunden) und ein Selbsthaltungsrelais 211. Schließlich wird die Möglichkeit einer Doppelmöglichkeit der Verbindung 201, 201.1 aufgeführt: die Verbindung 201.1 entspricht einer permanenten Versorgung durch die Batterie 202, was die Verwendung eines Kontrollichts erlaubt, während die Verbindung 201 einer Versorgung durch die Relais 210 und 211 entspricht, was es erlaubt, jeglichen unnötigen Energieverbrauch, wenn der programmierbare Rechner 200 nicht gebraucht wird, zu vermeiden.
• Wenn das Relais 207 so geschaltet wird, daß der Flüssigkeitsstandanzeiger 206 mit dem Umsetzer 208 verbunden wird, werden das nachfolgende Öffnen und Wiederverschließen des Verschlusses des Treibstofftanks mit zwei aufeinanderfolgenden Erfassungen des Treibstoffniveaus verknüpft, und der Vergleich der entsprechenden Signale erlaubt es, durch Berechnung die notwendige Additivmenge für das gewählte Verhältnis zu bestimmen. So ist, wie bereits oben gesagt, das Einstellverhältnis vorzugsweise durch Programmierung und/oder durch direkte Einwirkung auf die Rechnereinheit regelbar.
• Schließlich zeigt die Abb. 6 eine Variante, bei welcher der Additivbehälter in der Weise angeordnet ist, daß er beweglich ist. Man unterscheidet in der Tat einen Additivbehälter 101, der eine Haupteinheit 101.1 und eine Reserveeinheit 101.2 umfaßt, unter dieser ist ein Pumpenaufbau, der dem bereits vorher beschriebenen entspricht angebracht. Die Reserveeinheit 101.2, deren Fassungsvermögen im wesentlichen der Additivmenge entspricht, die für einen vollen Treibstofftank erforderlich ist, ist auf einem Abzug 168 montiert, der mit einem Kontakt für niedriges Niveau 169 ausgestattet ist. Die Haupteinheit des Behälters 101.1 ist vorzugsweise mit einem festen Aufbau am Fahrzeug durch zwei Selbstlochungsverbindungelemente 166 und 167 verbunden, was die Verwendung von gelagerten Additivbehältern in Form von "Kartuschen" erlaubt. Sobald die Einheit 101.1 angebracht ist, erfolgt derselbe Ablauf wie bei der zuvor beschriebenen festeingebauten Einheit. Wenn die Haupteinheit 101.1 sich geleert hat, erzeugt der Kontakt bei niedrigem Niveau 169 ein Alarmsignal, und die Reserveeinheit 101.2 sichert die Durchführung einer Pulszer stäubung einer Additivmenge, die einem vollen Treibstofftank entspricht.

Claims (11)

1. Verfahren zur automatischen Einspritzung eines Additivs in den Brennstofftank eines Kraftfahrzeugs, aus einem im Fahrzeug befindlichen Behälter für das Additiv, bei dem man mit Hilfe einer eingebauten Rechnereinheit (102) die dem Additivbehälter (101) zu entnehmende Additivmenge als Funktion einerseits der Änderung des Treibstoffniveaus in dem Treibstoffbehälter (130) als Folge einer weiteren Treibstoffzufuhr und andererseits eines zuvor festgelegten Einstellverhältnisses bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Pulszerstäubung die so bestimmte Additivmenge einspritzt, wobei die Zerstäubung direkt in die Treibstoffflüssigkeit erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellverhältnis durch Programmierung einer Konsole, die zu diesem Zweck in der eingebauten Rechnereinheit (102) vorgesehen ist, und/oder durch direkte Einwirkung auf die Rechnereinheit steuerbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulszerstäubung des Additivs durch Steuerung einer Kolbendosierpumpe (112) erfolgt, die zwischen dem Additivbehälter (101) und dem Treibstoffbehälter (130) angeordnet ist, wobei die Hubzahl des Kolbens automatisch als Funktion der zu entnehmenden Additivmenge bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auftreten eines minimalen Niveaus des im Behälter (101) enthaltenen Additivs feststellt, wobei das minimale Niveau so bestimmt wird, daß es noch möglich ist, eine einem vollen Treibstoffbehälter (130) entsprechende Additivmenge zu entnehmen, und daß ein Alarm durch Licht- oder Lautsignal ausgelöst wird, wenn ein solches minimales Niveau festgestellt wird.

5. Vorrichtung zur automatischen Einspritzung eines Additivs in den Treibstoffbehälter (130) eines Kraftfahrzeugs, aus einem im Fahrzeug befindlichen Behälter für das Additiv, enthaltend

einen Einspritzkreislauf für das Additiv (103), der den Additivbehälter (101) mit dem Treibstoffbehälter (130) verbindet, wobei der Kreislauf eine sich auf- und abbewegende Dosierpumpe (112) enthält, die zur Entnahme einer zuvor bestimmten Additivmenge aus dem Additivbehälter (101) vorgesehen ist; und

eine eingebaute Rechnereinheit (102), die zur Bestimmung der dem Additivbehälter (101) zu entnehmenden Additivmenge dient und den Antrieb der sich auf- und abbewegenden Dosierpumpe (112) als Funktion der so bestimmten Additivmenge steuert;

dadurch gekennzeichnet, daß sie ebenfalls eine von dem Ausgang der zuvor genannten Pumpe (112) zum Treibstoffbehälter (130) und bis ins Innere des Treibstoffbehälters reichende Leitung (104) und eine am Ende dieser Leitung (104) angeschlossene Zerstäubungsvorrichtung (124) enthält, die so angeordnet ist, daß eine direkte Pulszerstäubung des Additivs in die Treibstoffflüssigkeit erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf- und abbewegende Dosierpumpe (112) eine Kolbenpumpe ist, und die eingebaute Rechnereinheit (102) automatisch die Zahl der Kolbenhübe in Abhängigkeit von der zu entnehmenden Additivmenge bestimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbendosierpumpe (112) direkt unter dem Additivbehältnis (101) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (104) in den Treibstoffbehälter (130) durch die Öffnung (133) dringt, die mit einem Verschlußdeckel dieses Tanks verbunden ist und die durch eine Muffe (134) hindurchgeht, die den Fülirahmen des Verschlusses bildet, wobei sich die Leitung um ein eingetauchtes Stück (104.1) verlängert, an dessen Ende die Zerstäubungsvorrichtung (124) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (104) starr mit dem Füllrahmen des Verschlusses (134), z.B. durch Verschweißen verbunden ist, wobei der Füllrahmen außerdem an seiner Außenseite eine Kontaktvorrichtung (136) aufweist, mit der der oberhalb derselben angebrachte Verschluß des Tanks (135) zusammenwirkt, und die Kontaktvorrichtung mit der Rechnereinheit (102) verbunden ist, um eine Information bezüglich des Öffnens und Wiederverschließens des Verschlusses zu übertragen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit (102) programmierbar ist und/oder eine Einstelvorrichtung (214) aufweist, um. das Einstellverhältnis der dem Additivbehälter (101) zu entnehmenden Additivmenge steuern zu können.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit (102) durch die Batterie (202) des Krafttfahrzeuges mit Strom versorgt wird und daß die mit dem Tankverschluß verbundene Kontaktvorrichtung so angeordnet ist, daß sie unter Spannung steht, wenn der Kontakt zum Fahrzeug unterbrochen wird.