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.

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 Mindestkcnzen- tration nicht mehr gewährleistet ist.

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.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das aktuelle Betriebsverhalten des Verbrauchers dadurch festge¬ stellt, daß die Anzahl charakteristischer 3etriebszu- 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.

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.

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.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Er¬ findung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild der Dosiervor¬ richtung zum Zudosieren eines Additivs in eine Kraft- stoffleitung eines Fahrzeugs schematisch dargestellt.

Ein Zähler 10 erfaßt die Anzahl der Anfahrvorgänge des Fahrzeugs, also die Anfahrhäufigkeit, in einem Be¬ rechnungsintervall t^. 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

- Δ. -

Faktor X _x an die Recheneinheit 13. In der Recheneinheit 13 wird ein Normalwert des Impulsabstandes Δt,. mit dem Faktor X _x multipliziert. Dieser Normalwert Δt _s ist in einem Speicher 14 gespeichert, der mit der Rechenein¬ heit 13 verbunden ist.

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 X ₂ zugeordnet, für den nur ganzzahlige Werte möglich sind.

Die Faktoren X _x und X ₂ werden in der Recheneinheit 13 mit dem Normwert Δt„ multipliziert, so daß die Rechen¬ einheit den Impulsabstand Δt der Dosierimpulse wie folgt ermittelt:

At = X. x X ₂ x Δt„.

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.

Die Länge des Berechnungsintervalls wird von einem Zeitgeber 21 bestimmt, der mit der Recheneinheit 13 sowie mit anderen Komponenten der Schaltung verbunden ist.

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.

Nachstehend wird ein Berechnungsbeispiel für die Be¬ messung der Impulsintervalle erläutert.

Voraussetzungen bzw. Annahmen:

1. Der Wirkstoff (Additiv) wird in einer Konzen¬ tration von 1 Vol. ti dem Kraftstoff zugesetzt, d.h. in 1000 1 Kraftstoff soll 1 1 Additiv ent¬ halten sein.

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 1 pro 100 km beträgt.

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.

4. Diese 67 km werden entsprechend dem aktuellen Be¬ triebsverhalten des Fahrzeugs innerhalb von 10 Stunden zurückgelegt.

5. Das Fahrzeug wird daher mit einer mittleren Ge¬ schwindigkeit von 50 km pro Stunde bewegt.

Die Recheneinheit 13 zur Berechnung der Dcsier- impulsintervalle erhält die folgenden Informationen:

1. Anfahrhäufigkeit des Fahrzeugs,

2. Dosierstart durch Betätigung des Fahrzeug-An¬ lassers.

Wenn 67 km innerhalb eines Intervalls mit einer durch¬ schnittlichen Geschwindigkeit von 50km/h zurückgelegt werden, so entsteht eine Meßintervalldauer von 67 km : 50 km/h = 1,3 Stunden. Dies entspricht etwa 80 Minuten.

Die vorgenannte Betriebsart des Fahrzeugs wird als "Normalbetrieb" definiert. Die Wirkstoffdosierung bei Normalbetrieb wird mit 100 % definiert.

Bei Normalbetrieb beträgt der Impulsabstand Δt der Dosierimpulse 30 sek. Jeder Dosierimpuls entspricht einer Wirkstoffmenge von 50 μl .

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 1 pro 100 km innerhalb von zwei Stunden entsteht. Der Zeitgeber 21 bildet Me߬ intervalle t _rax . Nach Ablauf eines Meßintervalls startet der Zeitgeber 21 neu.

Die vom Zähler 10 ermittelte Anfahrhäufigkeit im je¬ weiligen Meßintervall wird der Speichereinheit 12 zu¬ geführt, die daraufhin den Faktor X _x an die Rechenein¬ heit 13 liefert. Werden 10 1 Kraftstoff innerhalb von zwei Stunden verbraucht, so entspricht dies einer durchschnittlichen Additiv-Zumischung von 5 cm ³ pro Stunde. Wählt man ein Dosiervolumen von 0,05 cm ³ pro Dosierhub, so ergeben sich 100 Dosierhübe pro Stunde oder alle 36 Sekunden ein Dosierhub von 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 X _x von "1" für den Normalbetrieb. Dieser Faktor Xi variiert in Abhängigkeit von der Betriebsart derart, daß sich folgende Dosierverhältnisse ergeben:

Normalbetrieb (X _j = l) = 100 % Dosierung Langstreckenbetrieb = 80 % Dosierung Kurzstreckenbetrieb = 150 % Dosierung.

Der Faktor X ₁ berücksichtigt also, daß bei Lang¬ streckenbetrieb (geringer Anfahrhäufigkeit) der Kraf- stoffverbrauch des Fahrzeugs gering und bei Kurz- streckenbetrieb (z.B. Stadtverkehr) hoch ist.

Das Dosierverhalten in Abhängigkeit von der Anfahrhäufigkeit ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle I.

Tabelle 1

0,5 x Anf pro Intervall Δt„ ^ Langstrecke → 80 % Dosierung

1 x Anf ^ Normalbetrieb → 100 % Dosierung

2 x Anf → 120 % Dosierung

3 x Anf A → 130 % Dosierung

4 x Anf → 140 % Dosierung

5 x Anf pro Intervall Δt„ = Kurzstrεcken- -» 150 % Dosierung betrieb.

Hieraus ergeben sich die folgenden tatsächlichen durch¬ schnittlichen Betriebszeiten t _b für das Fahrzeug innerhalb eines Berechnungsintervalls von 80 Minuten.

Tabelle 2

0,5 X Anf. t _b > 80 min. -a> 80 % Dosierung

1 X Anf. t _b -_ ^* - 80 min. -» 100 % Dosierung

2 X 40 min. < t _b < 80 min. -» 120 % Dosierung

3 X 27 min. < t _b < 40 min. → 130 % Dosierung

4 X 20 min. < t _b < 27 min. -* 140 % Dosierung

5 X 16 min. < t _b < 20 min. → 150 % Dosierung

Für t _b > 80 min. wird die Berechnungsintervalldauer _^ = 120 min. für den Zeitgeber 21 festgelegt. Nach Ablauf von _mx

startet der Zeitgeber neu und auch die Berechnung des Faktors X _x wird neu gestartet.

Die nachstehende Tabelle 3 gibt die Beziehungen zwischen der Anfahrhäufigkeit bzw. der Zahl der Anfahrvorgänge (Anf.) und der Größe des Faktors X ₁ wieder.

Tabelle 3

0,5 Anf. pro 120 sek. X = 1,25

1 x Anf. X _x = 1

2 x Anf. X = 0,83

3 x Anf. X _x = 0,76

Damit ergeben sich durch Multiplikation X-. x Δt _N die folgenden Dosierimpulsintervalle Δt:

Tabelle 4

Xi = 1,25 Δt = 37,5 sek Langstrecke

*ι = 0,71 Δt = 21,5 sek

Xi = 0,66 Δt = 20 sek

Eine weitere 3eeinfluεsungsmöglichkeit der Impulsabstände der Wirkstoffdoεierung kann durch den Faktor X ₂ erfolgen, der in Abhängigkeit von dem voreingeεtellten Durchschnittεverbrauch des Fahrzeugs vorgegeben wird. Bei den bisher ermittelten Dosierimpulεabεtänden wurde ein durchschnittlicher Verbrauch von 10 1/ 100 km a angenommen. In der nachstehenden Tabelle 5 ist der Faktor X ₂ für den Durchschnittsverbrauch von 10 1 / 100 km mit "1,0" angegeben. Zusätzlich sind andere Faktoren X ₂ für höhere und niedrigere Durchschnittsverbräuche angegeben. Die Tabelle 5 ist in der Speichereinrichtung 16 gespeichert.

In Abhängigkeit von den Faktoren X und X ₂ errechnet die Rechen¬ einheit 13 das Berechnungsintervall Δt der Dosierimpulse nach der Beziehung

Δt = X _x x X ₂ x Δt _N .

Tabelle 5

6 1/100 km = X ₂ = 0,6 7 8 9 10 X ₂ . 1,0

25 X ₂ = 2,5