DE102006060838A1 - Equipment dosing reductant fluid into automobile exhaust system, is designed to vent lines, replacing liquid by ambient air to prevent frost damage - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem zur Dosierung einer Flüssigkeit in eine Abgasleitung, die an eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist und ein Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a metering system for metering a liquid in an exhaust pipe connected to an internal combustion engine of a motor vehicle and a method of operating a metering system according to the Topics of the independent Claims.
Es ist bekannt, zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Kraftfahrzeugen als Reduktionsmittel eine Ammoniak enthaltende Flüssigkeit über ein Dosiersystem in den Abgasstrom einzuführen, welches die Stickoxide in unschädliche Komponenten umwandelt. Das Reduktionsmittel liegt beispielsweise als wässrige Harnstofflösung vor und setzt Ammoniak erst zur katalytischen Umsetzung der Stickoxide bei Kontakt mit dem heißen Abgasstrom frei. Im Gegensatz zu Ammoniak lässt sich die wässrige Harnstofflösung auf einfache Weise im Fahrzeug bevorraten. Allerdings besteht bei tiefen Temperaturen das Problem, dass die wässrige Harnstofflösung gefriert und das Dosiersystem durch das Frostvolumen des Reduktionsmittels mit seiner im Vergleich mit dem flüssigen Zustand erheblichen Volumenzunahme beschädigt wird.It is known for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust of motor vehicles as reducing agent, an ammonia-containing liquid via a Introduce metering in the exhaust stream, which is the nitrogen oxides in harmless Converts components. The reducing agent is for example as watery urea solution before and uses ammonia only for the catalytic conversion of nitrogen oxides in contact with the hot Exhaust gas flow free. In contrast to ammonia, the aqueous urea solution can be formed stock a simple way in the vehicle. However, there are deep ones Temperatures the problem that the aqueous urea solution freezes and the dosing system by the frost volume of the reducing agent with its considerable in comparison with the liquid state Volume increase damaged becomes.
Es sind Systeme bekannt, bei denen eine Beheizung des Dosiersystems erfolgt, um eine Eisbildung zu vermeiden. Weiterhin sind Systeme bekannt, bei denen beim Abstellen des Verbren nungsmotors die Leitungen des Dosiersystems mit Umgebungsluft gefüllt werden.It Systems are known in which a heating of the metering system takes place to avoid ice formation. Furthermore, there are systems known, in which when stopping the combus- tion motor, the lines the dosing be filled with ambient air.
So
offenbart die
Aus
der
Auch
die
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Dosiersystems und eines Verfahrens zum Betreiben eines Dosiersystems, mit dem dessen Frostschutz verbessert wird und das auch bei so genannten luftlosen Dosiersystemen eingesetzt werden kann.task The invention is the creation of a dosing system and a method for operating a dosing system that improves its antifreeze protection is and also used in so-called airless dosing systems can be.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The object is achieved by the Characteristics of the independent claims solved.
Günstige Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Favorable price and further developments of the invention are the further claims remove.
Das erfindungsgemäße Dosiersystem zur Dosierung einer Flüssigkeit weist einen Vorratstank, eine Flüssigkeitspumpe mit Verdrängersystem, ein Dosierventil sowie eine Zuführleitung, über welche die Flüssigkeit vom Vorratstank zum Dosierventil gefördert werden kann, auf. Ferner ist ein an die Zuführleitung angeschlossenes schaltbares Belüftungsventil vorgesehen, mit welchem von einem Dosiermodus des Dosiersystems in einen Belüftungsmodus umgeschaltet werden kann. Im Dosiermodus stellt das Belüftungsventil eine Strömungsverbindung zwischen der Flüssigkeitspumpe und dem Dosierventil her. Im Belüftungsmodus ermöglicht das Belüftungsventil eine Belüftung der Zuführleitung, wobei infolge einer Betätigung der Flüssigkeitspumpe eine Verdrängung von in der Zuführleitung vorhandener Flüssigkeit durch Umgebungsluft bewirkt wird. Der Dosiermodus ist somit der normale Betriebsmodus, in welchem eine Dosierung der Flüssigkeit vorgesehen ist bzw. das Dosiersystem sich in Dosierbereitschaft befindet. Bei dem Belüftungsmodus handelt es sich hingegen um einen Betriebsmodus, in welchen vorzugsweise nach Beendigung des Dosiermodus umgeschaltet wird, um das Dosiersystem wenigstens teilweise zu belüften. Vorzugsweise wird der Belüftungsmodus vor einem Stillsetzen des Dosiersystems eingestellt.The Dosing system according to the invention for dosing a liquid has a storage tank, a liquid pump with displacement system, a metering valve and a supply line via which the liquid can be promoted from the storage tank to the metering valve on. Further is one to the supply line connected switchable ventilation valve provided with which of a dosing of the dosing in a ventilation mode can be switched. In dosing mode, the ventilation valve provides a flow connection between the liquid pump and the metering valve. In ventilation mode allows the ventilation valve a ventilation the supply line, being due to an operation the liquid pump a repression of in the supply line through existing fluid Ambient air is effected. The dosing mode is thus the normal one Operating mode in which a dosage of the liquid is provided or the Dosing system is in Dosierbereitschaft. In the ventilation mode on the other hand, it is a mode of operation, in which preferably Ending the dosing mode is switched to the dosing system at least partially to ventilate. Preferably, the aeration mode is present a shutdown of the dosing set.
Unter Belüftung wird im Sinn der Erfindung ein wenigstens teilweiser, vorzugsweise jedoch zumindest annähernd vollständiger Ersatz der Ammoniak enthaltenden Flüssigkeit durch ein gasförmiges Verdrängungsmedium, vorzugsweise Umgebungsluft verstanden. Vorzugsweise wird in einem Vorgang zur Stillsetzung des Dosiersystems ausgehend vom normalen Betrieb im Dosiermodus, in welchem die Flüssigkeit dosiert wird, bzw. zumindest eine Dosierbereitschaft gegeben ist, in den Belüftungsmodus umgeschaltet und zumindest die Zuführleitung belüftet. Dadurch wird eine Beschädigung der Zuführleitung vermieden, welche durch Volumenausdehnung beim Einfrieren der Flüssigkeit insbesondere bei stillgesetztem Dosiersystem eintreten könnte.Under ventilation is in the sense of the invention an at least partially, preferably but at least approximately complete Replacement of the ammonia-containing liquid by a gaseous displacement medium, preferably ambient air understood. Preferably, in one Process for stopping the dosing system from the normal Operation in dosing mode, in which the liquid is metered, or at least a Dosierbereitschaft is given, switched to the ventilation mode and at least the supply line ventilated. This will cause damage the supply line avoided, which by volume expansion during freezing of the liquid especially when the dosing system is stopped.
Das erfindungsgemäße Dosiersystem hat den Vorteil, dass zur Belüftung der Zuführleitung keine separate Fördereinheit für das Belüftungsmedium benötigt wird, da die Belüftung durch die ohnehin vorhandene Flüssigkeitspumpe bewirkt wird. Als Belüftungsmedium dient Umgebungsluft. Dadurch erübrigt sich die Bereitstellung eines Druckluftspeichers zur Verdrängung der Flüssigkeit beim Belüften. Das erfindungsgemäße Dosiersystem ist daher insbesondere für so genannte luftfreie Dosiersysteme geeignet, bei welchen die zu dosierende Flüssigkeit unter Verzicht auf eine durch Druckluft unterstützte Vernebelung ins Abgas eingedüst wird. Es kann jedoch auch bei so genannten luftunterstützten Dosiersystemen eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Dosiersystem ist insbesondere zur Dosierung von wässriger Harnstofflösung als selektivem Stickoxid-Reduktionsmittel geeignet, es kann jedoch auch zur Dosierung anderer Flüssigkeiten, insbesondere wässriger, Ammoniak in freier oder gebundener Form enthaltender Flüssigkeiten eingesetzt werden.The Dosing system according to the invention has the advantage of being for ventilation the supply line no separate conveyor unit for the Ventilation medium is needed because the ventilation through the already existing liquid pump is effected. As ventilation medium serves ambient air. This makes it unnecessary the provision of a compressed air reservoir for the displacement of liquid when ventilating. The metering system according to the invention is therefore in particular for so-called air-free dosing suitable, in which the zu dosing liquid waiving a compressed air assisted nebulization into the exhaust gas injected becomes. However, it can also be used in so-called air-assisted dosing systems be used. The metering system according to the invention is in particular for the dosage of aqueous urea solution however, it may be useful as a selective nitric oxide reducing agent also for dosing other liquids, especially aqueous, Ammonia in free or bound form containing liquids be used.
In Ausgestaltung der Erfindung bleibt im Belüftungsmodus das Verdrängersystem der Flüssigkeitspumpe mit der Flüssigkeit im Wesentlichen gefüllt. Das Dosiersystem ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass Frostschäden bei der Flüssigkeitspumpe nicht auftreten können. Vorzugsweise ist dies durch eine frostsichere Ausführung der Flüssigkeitspumpe gewährleistet. Infolge des auch nach dem Belüftungsvorgang des Dosiersystems flüssigkeitsgefüllten Verdrängersystems der Flüssigkeitspumpe ist eine problemlose Wiederinbetriebnahme des Dosiersystems ermöglicht, da sofort die volle Saugleistung der Flüssigkeitspumpe zur Verfügung steht. Das Verdrängersystem der Flüssigkeitspumpe ist vorzugsweise aus einer Membrankammer oder aus Zylindern gebildet, in welche es infolge einer Pumpenbetätigung angesaugt bzw. aus welchen es herausgedrückt wird.In Embodiment of the invention remains in the ventilation mode, the displacement system the liquid pump with the liquid essentially filled. The dosing system is preferably designed such that frost damage at the liquid pump can not occur. Preferably, this is due to a frost-proof design of liquid pump guaranteed. As a result of the after the ventilation process of the dosing liquid-filled displacer system the liquid pump allows a trouble-free restart of the dosing system, because the full suction power of the liquid pump is immediately available. The displacer system the liquid pump is preferably formed from a diaphragm chamber or from cylinders, in which it sucked as a result of a pump actuation or from which pushed it out becomes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Rücklaufleitung vorgesehen, über welche im Dosiermodus die Flüssigkeit vom Dosierventil zum Vorratstank zurückströmen kann, wobei im Belüftungsmodus die Rücklaufleitung belüftet werden kann. Auf diese Weise ist ein Frostschutz auch für die Rücklaufleitung sichergestellt. Dabei kann eine abschnittsweise Belüftung der Rücklaufleitung ausreichend sein. Insbesondere ist im Falle einer in Abschnitte unterteilten Rücklaufleitung unter deren Belüftung zu verstehen, dass ein oder mehrere Abschnitte belüftet werden.In Another embodiment of the invention, a return line is provided, via which in dosing mode the liquid can flow back from the metering valve to the storage tank, wherein in the ventilation mode the return line ventilated can be. In this way, a frost protection for the return line ensured. In this case, a partial ventilation of the Return line be enough. In particular, in case of one in sections subdivided return line under their ventilation to understand that one or more sections are vented.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ansaugleitung vorgesehen, über welche im Dosiermodus die Flüssigkeit aus dem Vorratstank angesaugt werden kann, wobei im Belüftungsmodus die Ansaugleitung im Wesentlichen mit der Flüssigkeit gefüllt bleibt. Zur Vermeidung von Frostschäden ist die Ansaugleitung vorzugsweise frostsicher ausgeführt. Dies kann durch eine flexible bzw. dehnbare Ausführung oder mittels Volumenausgleichselementen erreicht werden. Auf eine Belüftung der Ansaugleitung kann bei dieser Ausführungsform daher verzichtet werden.In Another embodiment of the invention, an intake pipe is provided, via which in dosing mode the liquid can be sucked from the storage tank, wherein in the ventilation mode the suction line remains substantially filled with the liquid. To avoid frost damage the intake pipe is preferably designed frost-proof. This can by a flexible or stretchable design or by volume compensation elements be achieved. On aeration the suction line can therefore be omitted in this embodiment become.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ablassleitung vorgesehen, über welche ein im Belüftungsmodus verdrängtes Flüssigkeitsvolumen zum Vorratstank zurückströmen kann.In Another embodiment of the invention, a drain line is provided, via which one in ventilation mode extruded Liquid volume to Storage tank can flow back.
Bei der Ablassleitung handelt es sich vorzugsweise um eine separate Leitung, welche ausschließlich im Belüftungsmodus verwendet wird. Sie kann daher kostengünstig, beispielsweise in Form einer Kunststoffleitung ausgeführt sein.at the drain line is preferably a separate one Lead, which exclusively in ventilation mode is used. It can therefore cost, for example in shape executed a plastic line be.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Zuführleitung und/oder die Rücklaufleitung wenigstens abschnittsweise hydraulisch starr ausgeführt. Insbesondere kann im Falle von in Abschnitte unterteilten Leitungen vorgesehen sein, eine oder mehrere der Abschnitte hydraulisch starr auszuführen. Bevorzugt werden die Leitungsabschnitte hydraulisch starr ausgeführt, die mit einer unter einem erhöhten Dosierdruck stehenden Flüssigkeit gefüllt sein können. Diese Ausführung ermöglicht eine hohe Dosiergenauigkeit der vorzugsweise im Dosiermodus unter einem Überdruck in der Zuführleitung und/oder der Rücklaufleitung vorhandenen Flüssigkeit. Andererseits wird durch die Belüftung der unnachgiebig bzw. hydraulisch starr ausgeführten Leitung(en) deren Beschädigung durch Frosteinwirkung vermieden.In Further embodiment of the invention are the supply and / or the return line at least partially hydraulically rigid executed. Especially may be provided in the case of sections divided into sections be hydraulically rigid perform one or more of the sections. Prefers the line sections are hydraulically rigid, the with one under one elevated Dosing pressure standing liquid be filled can. This execution allows a high dosing accuracy of preferably in dosing under an overpressure in the supply line and / or the return line existing liquid. On the other hand, through the ventilation the unyielding or hydraulically rigid cable (s) whose damage by Frost effect avoided.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems zur Dosierung einer Flüssigkeit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftung einer im Dosiermodus flüssigkeitsführenden Leitung durch den Betrieb einer Flüssigkeitspumpe bewirkt wird, durch welche beim Dosiermodus des Dosiersystems die Flüssigkeit von einem Vorratstank zu einem Dosierventil gefördert wird. Die Belüftung erfolgt durch Verdrängung der Flüssigkeit vorzugsweise durch Umgebungsluft. Dies wird durch Leersaugen der zu belüftenden Leitung erreicht, wobei durch Betätigung eines Belüftungsventils ein Zutritt von Umgebungsluft zu der zu belüftende Leitung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird eine Strömungsverbindung des anderen Leitungsendes mit einem Saugeingang der Flüssigkeitspumpe hergestellt. Eine Belüftung durch Eindrücken von Umgebungsluft in die betreffende Leitung durch Betätigung der Flüssigkeitspumpe ist natürlich ebenfalls möglich.The inventive method for operating a dosing system for dosing a liquid is characterized in that the aeration in Dosiermodus fluid-carrying line caused by the operation of a liquid pump becomes, through which the metering mode of the dosing the liquid is conveyed from a storage tank to a metering valve. The ventilation takes place by repression the liquid preferably by ambient air. This is due to empty eyes of the to be ventilated Line reached, whereby by actuation of a ventilation valve an access of ambient air is made possible to the line to be ventilated. At the same time, a flow connection the other end of the line with a suction inlet of the liquid pump produced. Aeration by impressions of ambient air in the relevant line by pressing the liquid pump is natural also possible.
In Ausgestaltung des Verfahrens bleibt im Belüftungsmodus ein Verdrängersystem der Flüssigkeitspumpe mit der Flüssigkeit im Wesentlichen gefüllt. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei einem Leersaugen der zu belüftenden Leitung vorteilhaft, da infolge der flüssigkeitsgefüllten Flüssigkeitspumpe eine hohe Saugwirkung erzielt werden kann.In an embodiment of the method, a displacement system of the liquid pump with the liquid remains substantially filled in the ventilation mode. This procedure is especially with ei Vacuuming the line to be ventilated advantageous because a high suction effect can be achieved due to the liquid-filled liquid pump.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.advantageous embodiments The invention is illustrated and illustrated in the drawings described below. Here are the above and to be explained below Features not only in the specified feature combination, but also usable in other combinations or in isolation, without to leave the scope of the present invention.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Das
in
In
dem in
Ein
Flüssigkeitspumpe
In
die Rücklaufleitung
ist ein deren Abschnitte
Um
eine Verminderung der Dosiergenauigkeit infolge von druckbedingten
Volumenänderungen zu
vermeiden, ist es vorgesehen, insbesondere Zuführleitung
Vorzugsweise
ist eine hydraulisch starre Ausführung
wenigstens sowohl für
die Zuführleitung
Zur
Umschaltung in den Belüftungsmodus wird
das Belüftungsventil
Infolge
dieser Umschaltungen bewirkt eine Betätigung der Flüssigkeitspumpe
Der
Belüftungsmodus
wird vorzugsweise solange aufrechterhalten, bis zumindest die Zuführleitung
Obschon
nicht bevorzugt, kann auch eine Belüftung von weiteren, im Dosiermodus
flüssigkeitsgefüllten Leitungsteilen
bzw. Bauteilen, wie beispielsweise der Verbindungsleitung
Sind
die für
eine Belüftung
vorgesehenen Leitungen bzw. Bauteile nach einer vorbestimmten Betriebsdauer
im Belüftungsmodus
belüftet,
so wird die Flüssigkeitspumpe
Bei
einer Wiederinbetriebnahme des Dosiersystems
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EBERSPAECHER UNNA GMBH & CO. KG, 59423 UNNA, DE |
|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20131224 |