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诊断用于将添加剂加至车辆燃料中的设备的故障的方法,以及实施所述方法的系统

阅读:319发布:2024-02-13

专利汇可以提供诊断用于将添加剂加至车辆燃料中的设备的故障的方法,以及实施所述方法的系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种诊断设备的故障的方法,该设备用于将至少一种添加剂添加至包括 内燃机 的车辆的 燃料 中,所述方法包括:一个分析燃料以便确定该燃料中添加剂量的变化的步骤;一个将前述步骤过程中所测量的该添加剂量的变化与所述量的理论变化进行比较的步骤;一个当该测量的变化与该理论变化之间的差超过设定值时进行发送信息的步骤。本发明还涉及一种用于将添加剂添加到燃料中并且用于诊断包括内燃机的车辆、旨在实施所述方法的系统。,下面是诊断用于将添加剂加至车辆燃料中的设备的故障的方法,以及实施所述方法的系统专利的具体信息内容。

1.一种用于将添加剂添加至燃料且用于诊断的系统,所述系统用于具有内燃机的车辆,其特征在于所述系统包括:
- 一个用于在该车辆的内燃机的燃料循环回路中分配至少一种添加剂的添加剂分配设备,该添加剂分配设备包括:
- 一个添加剂储罐(12),该添加剂储罐含有该添加剂,
- 一个室(22),该室与该燃料循环回路(1)连通并且在其内部插入该含有添加剂的添加剂储罐(12),在所述室(22)与所述添加剂储罐(12)之间的至少一个可移动并且密封的壁(32、33、34)在一方面提供密封间隔并且,在另一方面在该添加剂储罐(12)中添加剂与该室(22)中燃料之间维持完全相同的压
- 用于注射该添加剂的装置,该用于注射添加剂的装置连接至该添加剂储罐(12)和该燃料循环回路(1)上并且使之能够在该燃料循环回路(1)中分配该添加剂,所述用于注射该添加剂的装置包括一个连接该添加剂储罐(12)和该燃料循环回路(1)的分配通道(16、16a、
16b);
- 一个用于分析该燃料以便测量该燃料中添加剂含量的分析设备;
- 用于根据由所述分析设备得到的燃料分析结果发送数据的装置。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于该分析设备为一种光谱设备。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于该添加剂储罐(12)以一种柔性袋形式提供,并且特征在于所述柔性袋构成该可移动并且密封的壁。
4.根据权利要求1和3中任一项所述的系统,其特征在于该可移动并且密封的壁由一个薄膜组成。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于该可移动并且密封的壁由一个活塞组成。
6.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该添加剂分配设备包括一个燃料进孔口(13)、一个燃料出孔口(14)、一个添加剂分配孔口(17)和一个用于在该燃料进孔口(13)或燃料出孔口(14)与该添加剂分配孔口(17)之间产生压力差的装置(21、25)。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于该用于产生压力差的装置以一种隔膜形式或文丘里管(21)形式提供。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于该用于产生压力差的装置以一种过滤元件(25)形式提供。
9.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该系统包括一个用于整体或部分地密封该分配通道(16、16a、16b)的装置(15)。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于该用于整体或部分地密封密封该分配通道(16、16a、16b)的装置(15)为一个机电装置。
11.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该添加剂分配设备包括一个用于过滤该燃料的包括至少一个过滤元件(25)的设备。
12.根据权利要求11所述的系统,其特征在于该过滤元件(25)为环形形状并且使该添加剂储罐(12)同中心地安置在所述过滤元件(25)内。
13.根据权利要求11所述的系统,其特征在于该过滤元件(25)为环形形状并且使该添加剂储罐(12)同中心地安置在该过滤元件(25)外部。
14.根据权利要求11所述的系统,其特征在于使该过滤元件(25)与该添加剂储罐(12)同轴叠加
15.根据权利要求11所述的系统,其特征在于使该燃料穿过该过滤元件(25),界定一个使该未过滤燃料在其中循环的位于燃料储罐(2)与该过滤元件(25)之间的上游侧(28)以及一个使该过滤燃料在其中循环的置于该过滤元件(25)与该内燃机之间的下游侧(29),并且特征在于该添加剂从该上游侧(28)扩散。
16.根据权利要求11所述的系统,其特征在于使该燃料穿过该过滤元件(25),界定一个使该未过滤燃料在其中循环的位于燃料储罐(2)与该过滤元件(25)之间的上游侧(28)以及一个使该过滤燃料在其中循环的置于该过滤元件(25)与该内燃机之间的下游侧(29),并且特征在于该添加剂从该下游侧(29)扩散。
17.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该添加剂分配设备定位为使得该添加剂扩散至内燃机的燃料返回路线(6),在用于注射燃料的系统的下游并且至燃料储罐(2),所述用于注射燃料的系统由高压(7)和高压穿孔分配管(4)构成。
18.根据权利要求15至16之一所述的系统,其特征在于该可移动并且密封的壁(32、33、
34)安置在该添加剂储罐(12)与该上游侧(28)之间。
19.根据权利要求15至16之一所述的系统,其特征在于该可移动并且密封的壁(32、33、
34)安置在该添加剂储罐(12)与该下游侧(29)之间。
20.根据权利要求11所述的系统,其特征在于该添加剂分配设备包括:一方面,一个扩散头(10),该扩散头旨在永久地安装于该燃料循环回路(1)上并包括一个用于将该添加剂分配至该燃料循环回路(1)的通道(16);以及另一方面,一个管壳(11),该管壳包括该过滤元件(25)、该添加剂储罐(12)以及该可移动并且密封的壁(32、33、34),所述管壳(11)以可移动方式安装于该扩散头(10)上。
21.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该添加剂为一种基于稀土金属和/或基于选自周期表的第IIA、IVA、VIIA、VIII、IB、IIB、IIIB和IVB族的金属的用于使颗粒过滤器再生的添加剂。
22.根据权利要求21所述的系统,其特征在于该添加剂以一种胶态分散体形式提供。
23.根据权利要求22所述的系统,其特征在于该添加剂以一种胶态分散体形式提供,其颗粒是基于铈和/或
24.根据权利要求22和23中任一项所述的系统,其特征在于该添加剂为一种包含有机相和至少一种两亲性试剂的颗粒的胶态分散体与清洁剂的组合。
25.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该添加剂为一种使之能够改进该内燃机中燃料的分配和/或改进该内燃机的操作性能的添加剂。
26.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该添加剂为一种使之能够改进该内燃机中燃料的分配和/或改进该内燃机的操作稳定性的添加剂。
27.根据权利要求1至3之一所述的系统,其特征在于该添加剂为清洁添加剂和润滑添加剂的一种组合。
28.一种诊断设备的故障的方法,该设备用于将至少一种添加剂添加至具有内燃机的车辆的燃料,该方法的特征在于它包括下列阶段:
- (a) 一个分析该燃料以便测量该燃料中添加剂含量的变化的阶段;
- (b) 一个将前述阶段过程中所测量的该添加剂含量的变化与该含量的理论变化进行比较的阶段;
- (c) 一个当该测量的变化与添加剂的该含量的理论变化之间的差超过一个固定值时发送数据的阶段,
该方法是利用根据权利要求1-27中任一项所述的系统实施的。
29.根据权利要求28所述的方法,其特征在于通过将数据发送至至少一种下列部件来进行阶段 (c):
- 该设备;
- 车辆的电子中央处理单元;
- 诊断车辆的失灵的中央系统。
30.根据权利要求28或29所述的方法,其特征在于该添加剂选自由有助于使颗粒过滤器再生的添加剂、改进所述内燃机中所述燃料的分配的添加剂和改进该内燃机的操作性能的添加剂组成的组。
31.根据权利要求28或29所述的方法,其特征在于该添加剂选自由有助于使颗粒过滤器再生的添加剂、改进所述内燃机中所述燃料的分配的添加剂和改进该内燃机的操作稳定性的添加剂组成的组。
32.根据权利要求28或29所述的方法,其特征在于该燃料中添加剂含量的变化的测量通过用分析加添加剂之后该燃料得到的值减去分析加添加剂之前该燃料得到的值来进行。

说明书全文

诊断用于将添加剂加至车辆燃料中的设备的故障的方法,以

及实施所述方法的系统

[0001] 本发明涉及一种诊断设备的故障的方法,该设备用于将添加剂添加至具有内燃机的车辆的燃料中,并且还涉及一种实施该方法的系统。
[0002] 新的发动机技术,如具有共轨系统并且具有非常高的燃料压注射的柴油发动机或者另外的直喷式汽油发动机,是非常有效的,但是然而对燃料的品质非常灵敏。
[0003] 因此,存在一种使用包含改进燃料的品质的添加剂的益处,特别是改进发动机中燃料的分布的添加剂、改进发动机的操作性能的添加剂和改进发动机的操作稳定性的添加
剂。例如,它们是清洁剂、润滑添加剂或还有腐蚀抑制剂
[0004] 然而,可商购燃料的品质不总是使之能够为发动机供应具有包含足够添加剂的燃料。此外,在世界各地,燃料或多或少地满足严格标准并由此具有可改变的品质。因此,存在着调整存在于燃料中的添加剂浓度进行发动机的最佳操作的优点。
[0005] 而且,为了满足车辆、特别是柴油车辆的新排放控制标准,使车辆逐步地装配颗粒过滤器(PF)类型的污染控制设备。自从开始实施欧5标准,在欧洲已经是这种情况。在多数情况下,使用一种催化剂来促进周期性焚烧烟灰并由此使PF再生。供应发动机的燃料所带有的用于使PF再生的添加剂、或者另外的燃料携带催化剂(FBC)的应用已证明满足许多标准,因为它使之有可能使PF比竞争性技术(称作催化炭烟过滤器(CSF))更迅速地并且在更低的温度下再生。
[0006] 因此,在配备有以下设备的车辆中具有优势,该设备使之有可能将有助于PF再生的添加剂和/或改进燃料质量和/或发动机的操作和/或其耐久性的的燃料添加剂引入燃
料。
[0007] 已知存在着使之有可能将此类催化剂、特别是有助于使颗粒过滤器再生的FBC催化添加剂引入燃料中的系统。这些系统通常基于大型储罐,最小容积为1至3升,具有添加剂供应并且需要被安装于接近燃料箱的区域内。
[0008] 然后通常利用由额外的电子中央处理单元(ECU)控制的高精度计量来实施添加剂的计量。为了确保燃料中的添加剂含量足够高而允许PF良好的再生,但是不会如此高以
致引起由仍捕获在其中的PF再生的无机残留物造成的PF过早污染,而非常精确地管理这种
计量设备。
[0009] 常规地,当储罐中燃料增加的平遵循燃料的添加时,计算机会通知泵将多少添加剂注射至储罐内,以便使燃料中的添加剂浓度一直保持恒定。
[0010] 这些设备(泵/储罐)的分组不具有按简单方法检测设备的故障的可用的任何装置。术语“故障”可以理解为意指当在这个参数的控制下添加添加剂时与它所需的期望值相反,例如继燃料的添加之后设备不能递送添加剂的事实。术语“故障”还可以理解为意指所加添加剂的量明显不同于待注射的理论量的事实。术语“故障”还可以理解为意指所加添加剂的量在超过一段时间后可能偏离(过量或不足)理论量。
[0011] 故障可以具有多种起源,如生产设备(泵、ECU等)的失灵或者另外的设备部件的连接或分支不良。在这些情况下,从用于加添加剂的最初请求表现出故障。也可能是随着时间的过去,例如继管道的积垢或阻塞之后,转向添加剂的变化或部件的磨损。在这种情况下,所注射的量相对于理论量的差通常随着时间的过去而突然或逐渐地改变。存在可能作为设备的故障来源的许多其他原因。
[0012] 在发生故障时,当前在位置处的设备通常不会直接识别出加添加剂系统的失灵。车辆的ECU,例如在FBC的情况下,将检测污染控制系统的失灵,特别是PF再生不良,而不能识别出失灵的真正原因,也就是添加剂添加不良或无添加剂添加。
[0013] 此外,检测可以在有缺陷地加添加剂之后的大体上长时段之后进行:通常地,在给出的PF再生的实例中,将在PF再生之后、因此典型地在大于500至700 km之后,即,加添加剂后的若干小时之后、甚至仅在用于PF再生的若干请求之后识别出故障。
[0014] 在该实例中,这种加添加剂的失灵可能具有严重后果,如PF的毁坏,并且造成重返整合的很大花费。
[0015] 另一个方面,过量的FBC添加剂在PF再生的过程中将不会检测出,因为后者将会毫无困难地再生。这个缺点仅在车辆已行进数万千米之后当PF被源于FBC的过量灰分过早阻
塞时变得明显。
[0016] 这在其他燃料添加剂的情况下是相同的:在这种情况下,检测甚至是更有问题的,因为许多其他参数可能影响发动机的操作。然而,在这些部件必须更换的情况下,例如,关于高压泵或高压注射器的损毁的结果仍然是非常重大且昂贵的。
[0017] 因此,存在着能够快速地检测车辆的加添加剂系统中的失灵的一种需要:术语“快速地”理解为意指能够在继加添加剂和/或加添加剂结束的命令之后的一小时、甚至几分钟内确定失灵。
[0018] 因此,确定故障是否相应于无注射或者另外相应于注射量与理论注射量之间的差也是有利的。这使之有可能立即通知用于诊断失灵(关于车载诊断或OBD)的中央系统,以有助于诊断失灵的原因,通过识别有关的注射系统来定义采取的可能的快速行动,以便例如
通过仅允许使用车辆的减弱模式(例如,功率的限制)来保护车辆或某些部件。
[0019] 因此,本发明的目的是满足这些需要。
[0020] 更具体而言,本发明的一个第一目的是提供一种用于诊断在给燃料加添加剂时故障的方法和设备。本发明的一个第二目的是提供一种简单操作的设备。
[0021] 根据该目的,本发明涉及一种用于诊断设备的故障的方法,该设备用于将至少一种添加剂添加至具有内燃机的车辆的燃料,并且该方法的特征在于它包括下列阶段:
[0022] - (a) 一个分析该燃料以便测量该燃料中添加剂含量的变化的阶段;
[0023] - (b) 一个将在前述阶段过程中所测量的添加剂含量的变化与该含量的理论变化进行比较的阶段;
[0024] - (c) 一个当该测量的变化与添加剂的该含量的理论变化之间的差超过固定值时发送数据的阶段。
[0025] 本发明还涉及一种针对上述方法实施的用于具有内燃机的车辆的燃料加添加剂和诊断系统,并且其特征在于它包括:
[0026] - 一个用于在该车辆发动机的燃料循环回路中分配至少一种添加剂的设备;
[0027] - 一个用于分析该燃料以便测量该燃料中添加剂含量的变化的设备;
[0028] - 用于根据由所述分析设备得到的该燃料分析结果发送数据的装置。
[0029] 通过阅读下面参考附图给出的描述,本发明的其他特征、细节和优点将变得更加完全清晰,在附图中:
[0030] - 图1是一个根据本发明用于在内燃机的燃料循环回路中分配添加剂的设备的概略图示,
[0031] - 图2是与图1完全相同的、添加剂分配设备置于燃料储罐中的概略图示,
[0032] - 图3是一个示出了根据本发明的第一实施例的添加剂分配器的截面图,
[0033] -图4至11是示出了包括在燃料过滤器中结合添加剂分配器的本发明的其他实施例的截面图。
[0034] 本发明的方法包括一个第一阶段,其中为了测量其添加剂含量的变化的目的而分析燃料。
[0035] 如下可见,该分析不能基于燃料中添加剂含量的直接测量,而是基于一种间接测量,也就是基于该燃料的与含量相关的特征或参数例如燃料的吸光度的测量。
[0036] 根据本发明的特定实施例,燃料中添加剂含量的变化的测量可以通过用分析该加添加剂之后的燃料得到的值减去分析该加添加剂之前的燃料得到的值来进行。
[0037] 在一个第二阶段中,将在前述阶段中进行的测量的结果与一个理论值比较,以便证明该测量值与该理论值之间的可能差。如果检测到此差,并且如果该差大于一个预先固
定的值,那么本发明的方法包括一个发送数据阶段。
[0038] 该固定值是被认为高于它会存在故障的那个值并且可以由本领域技术人员来测定:它特别取决于所使用添加剂的类型、所选择检测设备的灵敏度、车辆和/或发动机的类型、发动机技术的类型、车辆使用的燃料类型、特别是在使用车辆的地理区域内实行的标
准、污染控制技术、特别是PF类型等。
[0039] 当测量到相应于该值的差时,那么可以将数据,例如警报信号发送至该车辆的一个或多个部件,具体而言:
[0040] - 至用于注射该添加剂的设备,具体地当该设备可以自身再调整该注射量时,
[0041] - 至车辆的ECU系统,
[0042] - 至用于诊断车辆的失灵的中央系统。
[0043] 能够以定义频率和/或响应于事件来实施该方法。根据一个优选实施例,在每次加添加剂之后应用该方法,在加添加剂之前注意进行燃料分析。
[0044] 根据另一个优选实施例,在每次向车辆添加燃料之后应用该方法。
[0045] 也可以连续地实施该方法。
[0046] 能够使用使之有可能检测到添加剂的存在、量和/或燃料中该量的变化的任何分析技术。该技术的选择将取决于添加剂和燃料。
[0047] 应当注意的是,本发明的方法特别应用于具有使用汽油或柴油作为燃料的发动机的车辆。
[0048] 此外,车辆可以是越野车辆如现场设备、或道路车辆如机动车辆
[0049] 更具体而言,在添加剂为一种用于使FBC型颗粒过滤器再生的添加剂的情况下,可以使用本发明的方法。
[0050] 现在将描述用于实施本发明的方法的系统。
[0051] 如上所示,该系统包括一个用于在车辆发动机的燃料循环回路中分配添加剂的设备、一个为了测量燃料中的添加剂含量的燃料分析设备、以及用于根据由所述分析设备得
到的燃料分析结果发送数据的装置。
[0052] 分析设备可以放置于其中一旦加添加剂燃料就发生循环的在该回路中的任何位置,具体地在燃料储罐中、计量器/泵模中、一个燃料过滤器或多个燃料过滤器中、供应发动机的回路和/或返回储罐的回路中。可以具体地使该设备定位于接近将添加剂注射至燃
料的位置。
[0053] 根据特定实施例,用于分析燃料的设备为一个光谱设备。
[0054] 更具体地,它是这样的设备,其中对燃料中添加剂量的检测和测量是基于利用红外技术的光谱法:近红外(通常从780至1400 nm)、中红外(通常1400至3000 nm)、甚至远红外(通常从3000至1 000 000 nm)、可见光(通常780至380 nm)、近紫外(380-200 nm)或者还有远紫外(200-100 nm)。优选地,应用由在190与2500 nm之间波长范围内的近红外(或
NIR)、可见光或近紫外光谱组成。这是因为这些类型的光谱很好地适用于分析燃料并且它们可以运用于对燃料的组分变化高度灵敏的分析方法。
[0055] 这种类型的设备通常包括:
[0056] - 一个照明设备,该照片设备配置为产生一个覆盖所选波长范围的光束;
[0057] - 一个探针,该探针配置为了使来源自该照明设备的光束与待分析的燃料相互作用;
[0058] - 一个光谱分析设备,该光谱分析设备配置为接收与待分析燃料进行相互作用之后的光束并且提供作为不同波长范围所接收光的量的函数的测量。
[0059] 根据一个优选实施例,设计该分析设备以便针对特定波长、依据添加剂类型和燃料(特别是汽油或柴油)类型的观点所选择的并且使之有可能发现加添加剂燃料与未加添
加剂燃料之间信号方面的最大差的波长来进行操作。
[0060] 例如在WO 2009/047605、WO 2009/047607或另外的WO 2009/047608中描述了此类设备。
[0061] 这些技术使之有可能使用下列类型的非移动部件光谱仪:色散光栅、傅里叶变换、发光二极管或其他。还可以使它们微型化,并且可以经由光导纤维使发射和检测系统彼此连接。因此,可以将这些技术很容易地结合到发动机或车辆上。它们还是牢固并且廉价的。
[0062] 根据本发明的一个优选实施例,这种用于燃料的加添加剂和诊断系统包括一个用于分配具体添加剂的设备。
[0063] 根据该实施例,该添加剂分配设备包括:
[0064] - 一个储罐,该储罐含有该添加剂,
[0065] - 一个室,该室与该燃料循环回路连通并且在其内部插入该含有添加剂的储罐,在所述室与所述储罐之间的至少一个可移动且密封的壁一方面提供密封间隔并且,另一方
面在该储罐中添加剂与该室中燃料之间维持完全相同的压力,
[0066] - 用于注射该添加剂的装置,该用于注射添加剂的装置连接至该储罐和该燃料循环回路并且使之有可能将该添加剂在该燃料循环回路中分配,所述装置包括一个连接该储
罐和该燃料循环回路的分配通道。
[0067] 按照根据本发明的添加剂分配设备的一个特征,该添加剂储罐以一种柔性袋形式提供并且所述柔性袋构成该可移动且密封的壁。
[0068] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该可移动且密封的壁由一个薄膜组成。
[0069] 按照根据本发明的添加剂分配设备的又另一个特征,该可移动且密封的壁由一个活塞组成。
[0070] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该设备包括一个燃料进孔口、一个燃料出孔口、一个添加剂分配孔口和一个用于在该燃料进孔口或燃料出孔口与该添加
剂分配孔口之间产生压力差的装置。
[0071] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该用于产生压力差的装置以一种膜形式或一种文丘里管形式提供。
[0072] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该用于产生压力差的装置以一种过滤元件形式提供。
[0073] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该设备包括一个用于分配该添加剂的通道以及一个用于整体或部分地密封该用于分配添加剂的通道的装置。
[0074] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该用于密封该分配添加剂的通道的装置为一个机电装置。
[0075] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该添加剂分配设备包括一个用于过滤燃料的包括至少一种过滤元件的设备。
[0076] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该过滤元件为环形形状并且该添加剂储罐同中心地安置在所述过滤元件内。
[0077] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该过滤元件为环形形状并且该添加剂储罐同中心地安置在该过滤元件外部。
[0078] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,该过滤元件与该添加剂储罐是同轴叠加的。
[0079] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,使该燃料穿过该过滤元件,界定一个使该未过滤燃料在其中循环的位于该燃料储罐与该过滤元件之间的上游侧以及一
个使该过滤燃料在其中循环的置于该过滤元件与该内燃机之间的下游侧,并且该添加剂从
该上游侧扩散。
[0080] 按照根据本发明的添加剂分配设备的另一个特征,使该燃料穿过该过滤元件,界定一个使该未过滤燃料在其中循环的位于该燃料储罐与该过滤元件之间的上游侧以及一
个使该过滤燃料在其中循环的置于该过滤元件与该内燃机之间的下游侧,并且该添加剂从
该下游侧扩散。
[0081] 根据本发明的的另一个特征,该添加剂扩散至内燃机的燃料返回路线,在注射系统的下游并且至燃料储罐。
[0082] 根据本发明的的另一个特征,该可移动壁安置在该添加剂储罐与该上游侧之间。
[0083] 根据本发明的的另一个特征,该可移动壁安置在该添加剂储罐与该下游侧之间。
[0084] 本发明还涉及一种加添加剂和诊断系统,其中用于分配一种液体添加剂的设备包括一个使之有可能将添加剂通过一个分配通道扩散至燃料循环回路中的液体添加剂储罐、
一个与该燃料循环回路连通的添加剂室、以及在所述添加剂室与该添加剂储罐之间的至少
一个可移动且密封的壁,该壁一方面提供密封间隔,并且另一方面在该添加剂储罐中的添
加剂与该添加剂室中的燃料之间维持完全相同的压力,以及至少一个过滤元件,该分配设
备的特征在于它包括:一方面,一个扩散头,该扩散头旨在永久安装于该燃料循环回路上并包括一个用于将该添加剂分配至该燃料循环回路中的通道;以及另一方面,一个管壳,该管壳包括该过滤元件、该添加剂储罐和该可移动且密封的壁,所述管壳以可移动方式安装于
扩散头上。
[0085] 本发明的分配设备的一个优点在于有可能在设计新发动机过程中以及在先已存在的发动机二者中结合一个添加剂扩散器。
[0086] 本发明的另一个优点在于尽可能地能够精确扩散一个限定量的添加剂。
[0087] 本发明的另一个优点在于无论它们的组成和/或无论它们的物理化学性质怎样,都尽可能地能够扩散多种类型的添加剂。
[0088] 本发明的另一个优点在于添加剂分配设备的紧密度
[0089] 现在将参照附图更详细地描述燃料的加添加剂和诊断系统并且特别是对应于前述优选实施例的那个。
[0090] 图1概略地表示了用于内燃机的燃料循环回路1。照惯例,使燃料循环回路1安置于燃料储罐2与高压穿孔分配管4(也被称作共轨)之间并且在该储罐与高压穿孔分配管之间
提供燃料的循环。供应回路包括一个旨在过滤燃料的过滤器9以及一个高压泵7。高压泵7和高压穿孔分配管4构成用于注射燃料的系统。被称作“供应线路”的第一管道5提供从该储罐
2向该高压穿孔分配管4的燃料循环并且被称作“返回线路”的第二管道6提供从注射系统向储罐2的燃料循环。因此,将燃料泵送至储罐2,然后在过滤器9中过滤,经由泵7在压力下送至高压穿孔分配管4,然后使一部分引导向发动机的注射器3并且另一部分通过返回线路6
返回到储罐2。还可以将一部分燃料从高压泵7送至返回线路6。燃料循环回路1还包括用于
分配根据本发明的液体添加剂的设备8,随后将描述它的操作。通过图解且在并非暗含限
制,在供应线路5上已表示出用于分配添加剂的设备8,但是,如随后将描述的,还可以在燃料返回线路6上安置用于分配添加剂的所述设备8。
[0091] 以可替代的形式,如图2所示,用于分配添加剂的设备8也可以安置于燃料储罐2中。
[0092] 在该实施例中,燃料循环回路1提供了在燃料储罐2内部与发动机之间的燃料循环,并且可任选地朝向储罐2返回燃料。因此,使支撑分配设备8的部分燃料循环回路1延伸于燃料储罐2内。
[0093] 图3用截面图表示出添加剂分配设备的第一实施例。在该实施性实例中,用于分配添加剂的设备8包括一个头部10和一个其中安置液体添加剂储罐12的形成添加剂室22的可
更换管壳11。头部10包括一个燃料进孔口13、一个燃料的出孔口14、一个位于燃料的进与出孔口之间的文丘里管21、一个在燃料的进孔口与可更换管壳11内的添加剂室22之间提供燃
料通道的管道18以及一个从储罐12朝向用于将添加剂扩散至文丘里管21的孔口17的提供
液体添加剂的通道的添加剂分配通道16。在该实施性实例中,添加剂分配通道16示出了一
个第一部分16a和一个具有减小的截面的第二部分16b。由一个指状物20和一个线圈23组成
的执行器15使之有可能密封添加剂分配通道的部分16a与16b之间的通道。在该实施性实例
中(还有图4至8),添加剂储罐12以柔性袋32形式提供,该柔性袋构成了在存在于添加剂室
22中燃料与储罐12内的添加剂之间的可移动且密封的壁。
[0094] 本发明按下列方式操作:
[0095] 将用于分配添加剂的设备8连接至燃料供应线路或燃料返回线路。因此使燃料在燃料的进孔口13与出孔口14之间连续地循环。
[0096] 构成用于产生压力差的已知装置的文丘里管21在添加剂分配孔口17与燃料进孔口13之间产生压力差。
[0097] 使经由管道18与燃料进孔口13连通的添加剂室22在与燃料进孔口13处的燃料循环相同的压力下填充燃料;使构成添加剂储罐的可移动且密封的壁的柔性袋32在添加剂储
罐12中添加剂与室22中燃料之间维持完全相同的压力。
[0098] 因此,添加剂储罐12中的压力大于添加剂扩散孔口17处占优势的压力,这促使添加剂从储罐12向添加剂扩散孔口17移动,并且然后扩散至在文丘里管21中循环的燃料中并
由此扩散至燃料循环回路。执行器15使之有可能完全或部分地阻止添加剂的循环。
[0099] 在该实施性实例中,执行器15示出了用于完全或部分密封分配添加剂的通道的机电装置。然而,此装置的应用是任选的,并且本发明可以在不密封添加剂分配通道的情况下或利用密封添加剂分配通道的其他装置(例如热力、“伞”阀、止回阀或液压控制阀)进行。
[0100] 图4至11示出根据本发明包括至少一个过滤元件的添加剂分配设备。
[0101] 图4示出了本发明的第一可替代实施例。在该可替代实施例中,头部10与图3中所表示的完全相同并且添加剂储罐12也由柔性袋32形成。管壳11包括密封壁30,该密封壁与
管壳壁的相互作用界定了一方面其中安置的液体添加剂储罐12的添加剂室22和另一方面
其中安置过滤元件25的过滤室24。因此,使添加剂储罐12和过滤元件25并排安置但是由密
封壁30分开。过滤元件25为环形性质并且被燃料穿过。在过滤室24中,过滤元件25界定了一方面一个使未过滤燃料在其中循环的位于燃料储罐2(在本图中未示出)与过滤元件25之间的的未过滤燃料区域或“上游侧28”以及一个使过滤燃料在其中循环的安置于过滤元件25
与内燃机(在本图中未示出)之间的过滤燃料区域或“下游侧29”。此实施例有利地使之有可能独立提供燃料过滤和液体添加剂分配的功能。因此,将燃料过滤器连接至供应线路5,而可以在供应线路5和返回线路6二者处进行添加剂分配。
[0102] 图5示出了本文明的第二可替代实施例。在该可替代实施例中,使添加剂储罐12和过滤元件25并排安置,由壁30分开,但是连通通道18使之有可能使燃料在过滤元件的下游
侧29与其中安置液体添加剂储罐12的添加剂室22之间直接循环。将头部10的燃料进孔口13
直接连接至过滤元件的下游侧29。将添加剂扩散孔口17安置于过滤元件的下游侧29与内燃
机(未示出)之间的燃料供应线路处。因此,使可移动壁32安置于添加剂储罐12与过滤元件的下游侧29之间,并且使添加剂在过滤元件的下游侧29上扩散。
[0103] 图6示出本发明的另一个可替代实施例。在该可替代实施例中,使添加剂储罐12和过滤元件25在管壳11中轴向叠加;连通通道使之有可能使燃料在过滤元件的上游侧与其中
安置液体添加剂储罐12的添加剂室22之间循环。通过导管31将添加剂储罐12连接至添加剂
分配通道16,该导管上端与添加剂分配通道16的第一部分16a的下端相互作用。在此使导管
31与环形过滤元件25同轴并且以密封方式在其中心穿过它。在该实施性实例中,使导管31
与添加剂储罐12一体化。将添加剂扩散孔口17安置于过滤元件的上游侧28与燃料储罐2(未示出)之间的燃料供应线路处。因此,使可移动壁32安置于添加剂储罐12与过滤元件的上游侧28之间并且使添加剂在过滤元件的上游侧28上扩散。
[0104] 图7示出本发明的又另一个可替代实施例。在该可替代实施例中,过滤元件25为环形形状并且使添加剂储罐12同中心地安置于所述过滤元件25内。在该实例中,燃料从过滤
元件25的外部向内部放射性地循环,并且使添加剂扩散孔口17安置于过滤元件的下游侧29
与内燃机(未示出)之间的燃料供应线路处。因此,使可移动壁32安置于添加剂储罐12与过滤元件的下游侧29之间并且使添加剂在过滤元件的下游侧29上扩散。
[0105] 图8示出本发明的另一个可替代实施例。在该可替代实施例中,使添加剂储罐12和过滤元件25同轴叠加,由一个壁分开,但是连通通道18使之有可能使燃料在过滤元件25的
上游侧28与其中安置液体添加剂储罐12的添加剂室22之间循环。使添加剂扩散孔口17安置
于过滤元件的下游侧29与内燃机(未示出)之间的燃料供应线路处。因此,使可移动壁32安置于添加剂储罐12与过滤元件25的上游侧28之间,并且使添加剂在过滤元件的下游侧29扩
散。在该实施例中,由过滤元件25形成用于产生压力差的装置。
[0106] 图9是图8所示设备的可替代形式,其中由薄膜33形成一个可移动且密封的壁。
[0107] 图10是图8所示设备的可替代形式,其中由活塞34形成一个可移动且密封的壁。
[0108] 这些实施例已通过图解被提及并且不受环境限制。本发明将能够在其他可替代形式下进行。例如,将能够以隔膜形式提供用于产生压力差的装置或者将能够使添加剂储罐
同中心地安置于过滤元件外部。
[0109] 图11示出本发明的又另一个可替代实施例。在该可替代实施例中,使添加剂扩散至内燃机的燃料返回路线6,在注射系统的下游并且至燃料储罐2(图中未示出)。因此所示的用于分配液体添加剂的设备包括:一方面,一个扩散头10,该扩散头旨在永久安装于燃料循环回路上并且包括一个用于将添加剂分配至燃料回路的通道16并且;另一方面,一个管
壳11,该管壳包括一个过滤元件25、添加剂储罐12和可移动且密封的壁32,所述管壳11以可移动形式安装于扩散头10上。在该实施性实例中,使得有可能从添加剂储罐12向分配通道
16循环的导管31与头部10是一体化的并且包括一个斜切端以便在使管壳11与头部10一体
化时刺穿柔性袋32。
[0110] 由图所示的实施性实施例通过指示来给出并且绝非限制。本领域技术人员将理解的是,本发明还涉及在此未表示的但是来源自上述若干实施例的组合的或者来源自用另一
幅图的特征替换一幅图的一个或多个特征的实施例。
[0111] 将依据此观点更具体地描述可以根据本发明被分配设备使用的不同添加剂,这些添加剂是在此涉及的技术领域中公知的。
[0112] 这些添加剂可以分为两类:一方面,具有有助于使颗粒过滤器再生的催化功能的那些以及,另一方面具有除催化功能之外的功能的那些,如改进发动机中燃料的分配的添
加剂、改进发动机的操作性能的添加剂或者改进发动机的操作稳定性的添加剂。
[0113] 所使用的添加剂通常以液体形式提供并且可以由一种液体或液体的混合物、液体基质中的胶态悬浮体组成,或者以胶体形式,该胶体的粘度使之有可能使添加剂流动。
[0114] 然而,还有可能使用逐渐溶解或解聚以便将必须量的添加剂释放至燃料的固体添加剂。
[0115] 有助于再生的添加剂
[0116] 在通常20℃与45℃之间的操作温度范围内,这些添加剂理想地为液体,但是它们还可以为另一种物理形式,如胶体或固体。
[0117] 这些添加剂可以包含有效催化烟灰燃烧的任何类型的催化剂,特别是铂、锶、钠、锰、铈、和/或它们的组合。
[0118] 燃料中必需的催化剂量通常为至少近似1 ppm并且最多近似100 ppm,该量由相对于燃料重量金属添加剂元素的重量表示。
[0119] 这些添加剂能够以有机金属盐或者可溶于或可分散于燃料中的有机金属盐的混合物形式提供。这些盐的特征在于它们包括至少一个金属部分以及一个通常为酸来源的络
合有机部分,组合为溶剂中的悬浮体。
[0120] FBC添加剂还能够以一种有机金属络合物或可溶于或可分散于燃料中的有机金属络合物的混合物形式提供。这些络合物的特征在于它们包含至少一个金属部分以及至少两
个络合有机部分。例如在GB 2 254 610中描述了此产品。
[0121] 同样地,FBC添加剂还能够以例如无定形或结晶金属化物或羟基氧化物的胶态分散体或纳米粒子的悬浮体形式提供。
[0122] 在本说明书中,表达“胶态分散体”表示在液相中的悬浮体中由基于添加剂的胶体尺寸的细固体颗粒组成的任何体系,对于所述颗粒而言有可能另外任选地地包含残留量的键合或吸附的离子如,例如硝酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、铵或氯化物。术语“胶体尺寸”理解为近似1 nm与近似500 nm之间的平均尺寸。这些颗粒可以更具体的表现出最多100 nm和仍更
特别地最多20 nm的平均大小。
[0123] 在胶态分散体形式的FBC添加剂的情况下,这些颗粒可以是基于稀土金属和/或基于选自周期表的第IIA、IVA、VIIA、VIII、IB、IIB、IIIB和IVB族的金属。
[0124] 术语“稀土金属”理解为意指由钇和具有57与71(含)之间的原子序数的周期表的元素组成的组。
[0125] 提及的元素周期表是Bulletin de la Société Chimique de France[法国化学学会通报], No. 1 (1966年1月) 的附录中公布的周期表。
[0126] 对于能够以胶态分散体形式使用的这些添加剂而言,稀土金属可以更具体地选自铈、镧、钇、钕、钆和镨。可以非常具体地选择铈。金属可以选自锆、铁、、镓、钯和锰。可以非常具体地选择铁。铁可以为无定形或结晶状化合物形式。
[0127] 还可以更具体地提及由基于铈和铁的组合的胶态分散体。
[0128] 胶态分散体可以更具体地包含:
[0129] - 一个有机相,
[0130] - 添加剂颗粒,这些颗粒为上述类型(特别是稀土金属和/或选自第IIA、IVA、VIIA、VIII、IB、IIB、IIIB和IVB族的金属),有机相中的悬浮体,
[0131] - 至少一种两亲性试剂
[0132] 这些胶态分散体可以具体地包含一种基于铁或铁化合物的添加剂。
[0133] 胶态分散体可以根据在下列专利申请中具体描述的不同实施例来提供:EP 671 205、WO 97/19022、WO 01/10545、WO 03/053560、WO 2008/116550。
[0134] 其他添加剂
[0135] 还可以将与FBC不同且具有除催化功能之外的功能的其他类型已知添加剂注射至循环回路。这些添加剂使之有可能改进发动机中燃料的分配和/或改进发动机的操作性能
和/或还改进发动机的操作稳定性。
[0136] 改进发动机中燃料的分配的添加剂包括,例如,泡沫抑制剂如有机、以及除霜添加剂如具有低分子量的醇类或二醇类。
[0137] 其他添加剂为在寒冷条件下改进发动机操作的那些。可以提及由降低燃料变浑浊或凝固成固体的温度的聚合物添加剂、促进流动的添加剂,如具有高分子量的聚合物,这些促进流动的添加剂减弱了流体中的湍流并且可以增加20%至40%的流量。
[0138] 还可以使用腐蚀抑制剂。
[0139] 还可以使用改进发动机的操作性能的添加剂,如十六烷数改进剂、辛烷数改进剂、烟抑制剂、减弱摩擦损耗的添加剂(被称作FM(摩擦改性剂)的添加剂)、或者“极压”添加剂。
[0140] 还可以使用清洁添加剂,旨在限制注射器处的任何沉积。这是因为燃料可以在燃料回路中、特别是在高压燃料注射器和非常特别地在注射器的孔处形成沉积。形成沉积的
程度随着发动机的设计、特别是注射器的特征、燃料的组成和用于润滑发动机的油的组成
而变化。此外,这些清洁剂在降低燃料中存在金属化合物如Zn或Cu的负面影响方面也是有
效的,金属化合物可能源自例如分配燃料的系统的污染物或者也可能是源自用于合成脂肪
酸酯的加工的痕量化合物。
[0141] 过量的沉积物可能更改例如来源于注射器的燃料喷射的空气动力,这可以进而阻止空气/燃料混合物。在某些情况下,这会导致过量的燃料损耗、发动机的动力损失和增加的污染物排放。
[0142] 清洁添加剂表现出溶解已经形成的沉积物并且减少沉积物前体的形成的显著特征特征,从而防止形成新的沉积物。例如在WO 2010/150040描述了清洁添加剂的实例。
[0143] 可以使用改进润滑能力的添加剂以防止高压泵、特别是注射器的磨损或卡住,燃料的润滑能力自身是中等的。它们包括被金属表面吸引的极性基团以便在表面形成保护
膜。
[0144] 可以考虑改进发动机的操作稳定性的添加剂。这是因为燃料的不稳定性会导致胶质的形成,其参与注射器积垢、阻塞燃料过滤器以及泵和注射系统积垢。
[0145] 还可以使用下列添加剂:
[0146] - 抗氧化剂型添加剂;
[0147] - 稳定剂;
[0148] - 针对中和某些金属的催化效应的金属减活化剂;
[0149] - 针对分散形成的颗粒和防止相当大颗粒的团聚的分散剂。
[0150] 根据特定实施例,添加剂为清洁添加剂和润滑添加剂以及可任选地腐蚀抑制剂的组合。
[0151] 在配备有PF的车辆的情况下,将有利的是使FBC型添加剂与如专利申请WO 2010/150040中所描述的至少一种清洁型的燃料性能添加剂组合。
[0152] 在配备有PF的车辆的情况下,将有利地是使FBC型添加剂与若干燃料性能添加剂组合,特别是当在燃料为可变化的和/或中等质量的地理区域内出售车辆时。
[0153] 在配备有PF的车辆的情况下,可以考虑不同类型的添加剂组合,如使一种或多种具有润滑添加剂的清洁剂与腐蚀抑制剂组合。
[0154] 现在将给出实例。
[0155] 实例1
[0156] 该实例描述了在固定波长(500 nm)处利用可见光谱的设备的应用以检测柴油燃料中FBC型添加剂的存在。在该实施例中所使用的FBC添加剂由铁基颗粒的胶态悬浮体如专
利申请WO 2010/150040的实施例3的分散体C组成。该催化胶态悬浮体通常在这样的浓度范
围中使用,该浓度范围使之有可能使燃料添加剂添加有燃料中7 ppm重量的铁(金属)的铁浓度,以便使特定车辆如配备有具有2 L气缸容量的Euro 5发动机的那些的PF再生。
[0157] 在该实施例中,测试了4种不同燃料:
[0158] - 商用柴油燃料,其相当于欧洲标准EN590;
[0159] - 柴油生物燃料B10,其包含90%的EN590柴油燃料和10%基于脂肪酸甲酯(FAME)的生物柴油,对应于标准EN14214;
[0160] - 柴油生物燃料B30,其包含70%的EN590柴油燃料和30%基于脂肪酸甲酯(FAME)的生物柴油,对应于标准EN14214;
[0161] - 馏分燃料,其相当于来自道达尔公司(oil company Total)的NATO RF63燃料。
[0162] 这些燃料添加有精确量的FBC添加剂,从而导致燃料中FBC含量相当于5、6或10 ppm重。
[0163] 利用光谱仪以500 nm的波长分析在加添加剂之前和之后的各燃料并且记录燃料的光的吸光度。在下表1中给出了这些吸光度。
[0164] 经发现,无添加剂的燃料具有可以在0.042与0.141之间变化的吸光度A1。在每种情况下,甚至以非常小的量添加FBC添加剂都会导致吸光度(A2、A3或A4)的增加,一种随着添加的FBC的量变得更大成比例地变得更大的增加。这示出了对比加添加剂之前和之后以
500 nm的燃料的吸光度确实使之有可能检测是否已加添加剂(增长)或未加添加剂(无增
长)。
[0165] 该表还示出,对于固定含量的添加剂而言,加添加剂的燃料与未加添加剂的燃料之间的吸光度的差是完全相同的,无论燃料:通常5 ppm铁为0.015-0.016和10 ppm铁为
0.031–0.035,6 ppm铁导致中间的相对吸光度(0.023)。差与燃料中添加剂含量成比例。因此,通过吸光度的差值有可能清晰地检测添加剂添加的过量(或不足)。这示出了该设备使之有可能检测系统的变化。
[0166] 表1
[0167]  商用柴油EN590 柴油B10 柴油B30 NATO RF63燃料
A1 = 未加添加剂的燃料的吸光度 0.141 0.071 0.066 0.042
A2 = 包含5 ppm铁的燃料的吸光度 0.156 0.087 - 0.057
A3 = 包含6 ppm铁的燃料的吸光度 - - 0.089 -
A4 = 包含10 ppm铁的燃料的吸光度 0.176 0.104 - 0.073
A2-A1 = 归因于5 ppm铁的吸光度 0.015 0.016 - 0.015
A3-A1 = 归因于6 ppm铁的吸光度 - - 0.023 -
A4-A1 = 归因于10 ppm铁的吸光度 0.035 0.033 - 0.031
[0168] 实施例2
[0169] 该实施例示出了运用在固定波长(500 nm)处利用可见光谱的设备与如图3所述的用于分配与实施例1完全相同的液体添加剂的设备的组合,光谱仪在燃料储罐中进行测量,并且分配设备将添加剂注射至燃料回路的返回路线。
[0170] 注射设备示出了具有6 mm的燃料线路13的入口截面并且包括直径为5.06 mm的文丘里管21,文丘里管21以160 l/h的燃料循环流量相对于燃料的压力使添加剂经受16 mbar
的压力差。通过长度为21 mm和直径为0.6 mm的添加剂分配通道16b使添加剂分配至燃料。
[0171] 调节注射设备以便在每次向储罐添加燃料之后注射一定量的添加剂,从而实现燃料中4 ppm的不变铁浓度。
[0172] 利用车辆中安装的可见光谱仪,在每次注开始射添加剂之前和每次终止注射添加剂之后,进行燃料(对应于标准EN590的商用柴油)的分析。
[0173] 为了模拟车辆中的故障,在第四次填充车辆的燃料储罐之前使注射添加剂的设备从燃料回路断开连接。
[0174] 表2
[0175]  A1:添加燃料之后和注射添加剂之前的燃料的吸光度 A2:注射添加剂之后随后添加燃料的燃料的吸光度 A2-A1:
第一次注射添加剂 0.143 0.149 0.007
第二次注射添加剂 0.142 0.148 0.008
第三次注射添加剂 0.143 0.150 0.009
第四次注射添加剂 0.143 0.142 -0.001
[0176] 经发现(表2),在前3次注射过程中,吸光度信号在添加添加剂过程中增大(A2 > A1)。对于前3次添加(A2-A1),继添加添加剂之后的吸光度差非常相似。
[0177] 另一方面,当注射添加剂的设备不进行第四次注射时,发现了在理论加添加剂之后燃料的吸光度未增大,吸光度A2-A1的差几乎为零,这证明了该系统的用于检测添加剂注射故障的系统能力。
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