DE102007035938A1 - Reducing agent dosing system for internal-combustion engine, has injector for delivering reducing agent into exhaust gas pipeline, where pre-conveying units exhibit reducing agent feed pumps for conveying reducing agent - Google Patents

Reducing agent dosing system for internal-combustion engine, has injector for delivering reducing agent into exhaust gas pipeline, where pre-conveying units exhibit reducing agent feed pumps for conveying reducing agent Download PDF

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Abstract

The system (1) has a reducing agent storage tank (2), a reducing agent dosing container (3), and an injector for delivering a reducing agent into an exhaust gas pipeline. Pre-conveying units (5) convey the reducing agent from the reducing agent storage tank to the reducing agent dosing container and from the reducing agent dosing container to the injector. The pre-conveying units exhibit reducing agent feed pumps (4) for conveying the reducing agent. An independent claim is also included for a reducing agent dosing method.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmitteldosiersystem und -Verfahren zur Dosierung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a reductant dosing system and method for dosing a reducing agent in an exhaust pipe a Internal combustion engine.
  • Aus der DE 198 00 421 A1 ist ein Reduktionsmittelsystem zur Dosierung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welchem zwischen einem Reduktionsmittelvorratsbehälter und einem Reduktionsmittelinjektor ein Reduktionsmitteldosierbehälter vorgesehen ist. Der Reduktionsmitteldosierbehälter ist als Verbrauchsbehälter mit einem im Vergleich zum ersten Reduktionsmittelvorratsbehälter deutlich kleineren Volumen ausgelegt. Mittels Gasdruck wird auf pneumatischem Wege eine Auffüllung des Verbrauchsbehälters aus dem Vorratsbehälter vorgenommen und auch die Abgabe des Reduktionsmittels ins Abgas unterstützt. Bei dem Reduktionsmitteldosiersystem der DE 198 00 421 A1 wird dabei bewusst auf eine Reduktionsmittelförderpumpe verzichtet.From the DE 198 00 421 A1 a reducing agent system for metering a reducing agent into an exhaust pipe of an internal combustion engine is known in which a reducing agent metering container is provided between a reducing agent reservoir and a reducing agent injector. The reducing agent metering container is designed as a consumer container with a significantly smaller volume compared to the first reducing agent reservoir. By means of gas pressure, a filling of the consumer tank is made from the reservoir on pneumatic way and also supports the delivery of the reducing agent into the exhaust. In the reducing agent dosing system of DE 198 00 421 A1 is deliberately dispensed with a reducing agent pump.
  • Bei einer Dosierung von insbesondere der Stickoxidverminderung dienendem Reduktionsmittel ist jedoch typischerweise ein relativ großer Durchsatzbereich abzudecken. Dabei sind insbesondere kleine Durchsätze kritisch in Bezug auf eine wünschenswerte Genauigkeit.at a dosage of in particular the nitrogen oxide reduction serving However, reducing agent is typically a relatively large one Cover throughput range. In particular, small throughputs are critical in terms of desirable accuracy.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Reduktionsmitteldosiersystem und -Verfahren anzugeben, mit welchen insbesondere kleine Dosiermengen zuverlässig und mit möglichst großer Genauigkeit realisiert werden können.task The invention is a reductant dosing system and method specify with which in particular small dosing reliably and realized with the greatest possible accuracy can be.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Reduktionsmitteldosiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Reduktionsmitteldosierverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.These Task is by a Reduktionsmitteldosiersystem with the features of claim 1 and by a Reduktionsmitteldosierverfahren with the features of claim 8 solved.
  • Das erfindungsgemäße Reduktionsmitteldosiersystem umfasst typischerweise Fördermittel zur Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmittelvorratsbehälter zum Reduktionsmitteldosierbehälter und vom Reduktionsmitteldosierbehälter zum Injektor, wobei die Fördermittel eine Reduktionsmittelförderpumpe zur Förderung des Reduktionsmittels aufweisen. Der Reduktionsmittelvorratsbehälter dient in erster Linie zur Aufnahme einer an Bord des entsprechenden Fahrzeugs zu bevorratenden Hauptmenge des Reduktionsmittels, während der Reduktionsmitteldosierbehälter zur Aufnahme einer direkt zur Dosierung bereitgestellten Reduktionsmittelmenge dient.The Reduktionsmitteldosiersystem invention typically includes funding for promotion the reducing agent from the reducing agent reservoir to Reduktionsmitteldosierbehälter and from Reduktionsmitteldosierbehälter to the injector, wherein the conveying means a reducing agent feed pump have to promote the reducing agent. The reducing agent reservoir serves primarily to accommodate one on board the corresponding Vehicle to be stocked main amount of the reducing agent, while the Reduktionsmitteldosierbehälter for receiving a directly to Dosage provided reducing agent amount is used.
  • Im Unterschied zur DE 198 00 421 A1 handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Reduktionsmitteldosiersystem um ein so genanntes luftfreies Dosiersystem, bei welchem für eine Reduktionsmittelförderung und -Dosierung auf eine Druckluftunterstützung verzichtet wird. Die Notwendigkeit zur Bereitstellung einer Druckluftversorgung entfällt damit. Bei dem Reduktionsmittel handelt es sich vorzugsweise um eine wässrige Lösung von Harnstoff oder eines anderen zur Stickoxidverminderung eingesetzten Stoffes.In contrast to DE 198 00 421 A1 the reducing agent dosing system according to the invention is a so-called air-free dosing system, in which a compressed air assistance is dispensed with for reducing agent delivery and dosing. The need to provide a compressed air supply is eliminated. The reducing agent is preferably an aqueous solution of urea or another substance used for reducing nitrogen oxide.
  • Wie in entsprechenden Untersuchungen bestätigt werden konnte, ermöglicht der Einsatz einer Reduktionsmittelförderpumpe in Verbindung mit einer zweistufigen Förderung des Reduktions mittels von einem Reduktionsmittelvorratsbehälter zu einem Reduktionsmitteldosierbehälter und in einer zweiten Stufe vom Reduktionsmitteldosierbehälter weiter zum Injektor eine genaue und zuverlässige Dosierung insbesondere geringer Reduktionsmittelmengen. Dabei ist gleichzeitig eine Genauigkeit bei der Dosierung großer Reduktionsmittelmengen nicht eingeschränkt, so dass sich insgesamt ein breiter Durchsatzbereich ergibt, in welchem eine genaue und zuverlässige Reduktionsmitteldosierung ermöglicht ist. Zweckmäßigerweise, aber nicht zwingend, ist dabei das Aufnahmevolumen des Reduktionsmitteldosierbehälters entsprechend seinem Verwendungszweck kleiner ausgelegt als das des Reduktionsmittelvorratsbehälters.As could be confirmed in appropriate investigations, allows the use of a reducing agent pump in conjunction with a two-stage promotion of reduction by means of a reducing agent reservoir to a Reduktionsmitteldosierbehälter and in a second stage from the reductant dosing tank further to the injector an accurate and reliable dosage especially small amounts of reducing agent. It is simultaneous an accuracy in the dosage of large amounts of reducing agent not restricted, so that overall a wide range of throughput results in which an accurate and reliable reductant dosage is possible. Appropriately, but not mandatory, is the receiving volume of Reduktionsmitteldosierbehälters designed smaller than that of the. according to its intended use Reducing agent reservoir.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Reduktionsmitteldosiersystems ergibt sich unter anderem maßgeblich dadurch, dass in der ersten Förderstufe störende Gasbläschen aus dem Reduktionsmittel entfernt werden, welche die Dosiergenauigkeit insbesondere bei kleinen Dosierraten verschlechtern. In der zweiten Förderstufe liegt somit das Reduktionsmittel weitestgehend von Gasblasen befreit in einphasiger flüssiger Form vor. Dadurch ist auch der Fördervorgang selbst verbessert, wodurch eine zuverlässige und ungestörte Reduktionsmittelversorgung des Injektors gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil ist eine Verminderung von Totvolumina und/oder Totzeiten für die Förderung des Reduktionsmittels zum Injektor. Infolge der erfindungsgemäßen zweistufigen Reduktionsmittelförderung haben Leitungsvolumina eines Leitungssystems für die erste Förderstufe vom Reduktionsmittelvorratsbehälter zum Reduktionsmitteldosierbehälter keinen Einfluss auf eine Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmitteldosierbehälter zum Injektor.Of the Advantage of the reducing agent metering system according to the invention Among other things, this is mainly due to the fact that in the first conveyor stage disturbing gas bubbles be removed from the reducing agent, which the dosing accuracy especially at low dosing rates. In the second Delivery stage is thus the reducing agent as far as possible of gas bubbles released in single-phase liquid form. As a result, the delivery process itself is improved, which a reliable and undisturbed supply of reducing agent of the injector is ensured. Another advantage is a reduction of dead volumes and / or dead times for the promotion of the reducing agent to the injector. As a result the two-stage reduction agent delivery according to the invention have piping volumes of a piping system for the first one Delivery stage from the reducing agent reservoir to Reduktionsmitteldosierbehälter no influence a promotion of the reducing agent from Reduktionsmitteldosierbehälter to the injector.
  • In Ausgestaltung der Erfindung sind eine erste Reduktionsmittelförderpumpe zur Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmitteldosierbehälter zum Injektor sowie eine zweite Reduktionsmittelförderpumpe zur Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmittelvorratsbehälter zum zweiten Reduktionsmitteldosierbehälter vorgesehen. Da jede der beiden Förderstufen über eine eigene, separate Förderpumpe verfügt, ist eine voneinander unabhängige Reduktionsmittelförderung in den Förderstufen ermöglicht. Die Förderstufen können somit jeweils individuell und weitgehend unabhängig voneinander ausgelegt werden.In a refinement of the invention, a first reducing agent delivery pump for delivering the reducing agent from the reducing agent metering container to the injector and a second reducing agent delivery pump for delivering the reducing agent from the reducing agent storage container to the second reducing agent metering container are provided. Since each of the two promotion levels has its own, separate Conveyor pump features, an independent reduction agent promotion is possible in the delivery stages. The conveyor stages can thus be designed individually and largely independently of each other.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Reduktionsmittelförderpumpe für einen höheren Reduktionsmitteldurchsatz ausgelegt als die erste Reduktionsmittelförderpumpe. Infolge dieser Auslegung ist gewährleistet, dass für die zweite Förderstufe, d. h. für die Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmitteldosierbehälter zum Injektor stets eine ausreichende Menge an insbesondere von störenden Gasblasen befreitem Reduktionsmittel zur Verfügung steht.In Another embodiment of the invention is the second reducing agent pump designed for a higher reducing agent throughput as the first reducing agent feed pump. As a result of this interpretation ensures that, for the second stage of the promotion, d. H. for the promotion of the reducing agent from Reduktionsmitteldosierbehälter to the injector always a sufficient amount of particular disturbing gas bubbles liberated reducing agent is available.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die erste Reduktionsmittelförderpumpe und die zweite Reduktionsmittelförderpumpe einen gemeinsamen Antriebsmechanismus auf. Mit dieser besonderen Ausführungsform ist ein mit der Bereitstellung von zwei Reduktionsmittelpumpen verbundener apparativer Mehraufwand vermindert.In Another embodiment of the invention, the first reducing agent pump and the second reducing agent feed pump a common Drive mechanism on. With this particular embodiment is one associated with the provision of two reductant pumps reduced equipment overhead.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Rücklaufleitung vorgesehen, über welche von der zweiten Reduktionsmittelförderpumpe im Überschuss gefördertes Reduktionsmittel zum Reduktionsmittelvorratsbehälter zurückgeleitet werden kann. Mit dieser besonderen Ausführungsform wird ein Reduktionsmittelkreislauf für die erste Förderstufe realisiert.In Another embodiment of the invention is a return line provided, via which of the second reducing agent pump in excess promoted reducing agent for Reductant reservoir returned can be. With this particular embodiment is a reducing agent circuit for the first conveyor stage realized.
  • Dieser ermöglicht es, im Reduktionsmitteldosierbehälter stets eine ausreichende Menge von Reduktionsmittel in einem für eine Dosierung optimal geeigneten Zustand bereitzuhalten. Insbesondere können im Kreislauf der ersten Förderstufe eine Temperierung des Reduktionsmittels und ein Ausgasen erfolgen. Je nach Bedarf können insbesondere in der ersten Förderstufe Heizmittel und/oder Kühlmittel vorgesehen sein.This makes it possible in Reduktionsmitteldosierbehälter always have a sufficient amount of reducing agent in one for to provide a dosage optimally suitable state. In particular, you can in the cycle of the first conveyor stage, a temperature of Reducing agent and outgassing done. Depending on your needs can in particular in the first conveyor stage heating means and / or Coolant can be provided.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Reduktionsmittel im Reduktionsmitteldosierbehälter unter einem höheren Druck bevorratet als im Reduktionsmittelvorratsbehälter. Vorzugsweise ist der Reduktionsmittelvorratsbehälter als Tank ausgeführt, in welchem die Hauptmenge des Reduktionsmittelvorrats annähernd drucklos, d. h. bei einem etwa dem Umgebungsdruck entsprechenden Druck gespeichert ist. Infolge eines demgegenüber im Reduktionsmitteldosierbehälter eingestellten Überdrucks ist für die zweite Förderstufe stets eine zuverlässige Förderung gewährleistet. Insbesondere können Schwierigkeiten für einen Ansaugvorgang vermieden werden, welche sich bei einem Ansaugvorgang von drucklos vorliegendem Reduktionsmittel für die erste Reduktionsmittelförderpumpe ergeben können.In Another embodiment of the invention is the reducing agent in Reduktionsmitteldosierbehälter under a higher Pressure stored as in the reducing agent reservoir. Preferably, the reducing agent reservoir is as Tank executed, in which the main amount of the reducing agent supply almost depressurised, d. H. at about the ambient pressure corresponding pressure is stored. As a result of one in the Reduktionsmitteldosierbehälter set overpressure is always reliable for the second stage Promotion guaranteed. In particular, you can Difficulties for a suction process are avoided which in a suction of unpressurized reducing agent for the first reducing agent pump can.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Reduktionsmitteldosierbehälter in einer geodätisch höheren Lage angeordnet als der Reduktionsmittelvorratsbehälter. Dadurch wird auf vorteilhafte Weise ein Höhenunterschied zwischen dem Reduktionsmittelvorratsbehälter und dem Injektor überwunden.In Another embodiment of the invention is the Reduktionsmitteldosierbehälter arranged in a geodetically higher position than the reducing agent reservoir. This will advantageously a height difference between the reducing agent reservoir and overcome the injector.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Reduktionsmitteldosierverfahren, bei welchem eine Vor-Förderrate, mit welcher das Reduktionsmittel vom Reduktionsmittelvorratsbehälter zum Reduktionsmitteldosierbehälter gefördert wird, größer eingestellt wird, als eine Förderrate, mit welcher das Reduktionsmittel vom Reduktionsmitteldosierbehälter zum Injektor gefördert wird. Infolge der erfindungsgemäßen Verfahrensführung kann stets ausreichend Reduktionsmittel für eine Entnahme aus dem Reduktionsmitteldosierbehälter insbesondere zu Dosierzwecken unter zumindest annähernd gleichbleibenden Bedingungen bereitgestellt werden. Dabei erfolgt die Bereitstellung entkoppelt von einer tatsächlichen Dosierrate bzw. einem tatsächlichen Verbrauch des Reduktionsmittels.The The object underlying the invention is also achieved by a reductant dosing method in which a pre-feed rate, with which the reducing agent from the reducing agent reservoir is promoted to Reduktionsmitteldosierbehälter, is set greater than a delivery rate, with which the reducing agent from Reduktionsmitteldosierbehälter is promoted to the injector. As a result of the invention Process management can always sufficient reducing agent for removal from the Reduktionsmitteldosierbehälter in particular for metering purposes at least approximately be provided consistent conditions. This takes place the provision decoupled from an actual dosing rate or an actual consumption of the reducing agent.
  • In Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Erzielung der Förderrate eine erste Reduktionsmittelförderpumpe und zur Erzielung der Vor-Förderrate eine zweite Reduktionsmittelförderpumpe eingesetzt. Dies ermöglicht eine voneinander unabhängige Einstellung von Förderrate und Vor-Förderrate. Dabei ist es in Bezug auf den apparativen Aufwand besonders vorteilhaft, wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens die erste Reduktionsmittelförderpumpe und die zweite Reduktionsmittelförderpumpe von einem gemeinsamen Antriebsmechanismus angetrieben werden.In Design of the method to achieve the delivery rate a first reducing agent delivery pump and to achieve the pre-delivery rate, a second reducing agent feed pump used. This enables an independent one Adjustment of delivery rate and pre-production rate. It is particularly advantageous in terms of equipment costs, if in a further embodiment of the method, the first reducing agent pump and the second reducing agent feed pump from a common Drive mechanism are driven.
  • In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird von der zweiten Reduktionsmittelförderpumpe im Überschuss gefördertes Reduktionsmittel zum Reduktionsmittelvorratsbehälter zurückgeleitet. Auf diese Weise wird ein Reduktionsmittelkreislauf realisiert, welcher wiederum in vorteilhafter Weise eine Konditionierung des Reduktionsmittels ermöglicht.In Another embodiment of the method is of the second reducing agent pump in excess promoted reducing agent to the reducing agent reservoir returned. In this way, a reducing agent circuit realized, which in turn advantageously a conditioning of the reducing agent allows.
  • In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Reduktionsmittel im Reduktionsmitteldosierbehälter unter einem höheren Druck bevorratet als im Reduktionsmittelvorratsbehälter. Bevorzugt ist dabei eine Einstellung des Drucks im Reduktionsmitteldosierbehälter derart, dass ein Auftreten von Gasblasen unterbunden ist. Die Bereitstellung eines entsprechen den Überdrucks ist für den typischerweise vergleichsweise kleinen Reduktionsmitteldosierbehälter mit einem weit geringeren Aufwand verbunden, als dies für den größeren Reduktionsmittelvorratsbehälter der Fall wäre.In a further embodiment of the method, the reducing agent in the Reduktionsmitteldosierbehälter is stored under a higher pressure than in the reducing agent reservoir. An adjustment of the pressure in the reducing agent metering container is preferred such that the occurrence of gas bubbles is prevented. The provision of a corresponding overpressure is associated with the typically comparatively small Reduktionsmitteldosierbehälter with a much lower cost than before for the larger reducing agent storage container would be the case.
  • In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Reduktionsmittel vom Reduktionsmittelvorratsbehälter aus in eine geodätisch höhere Lage zum Reduktionsmitteldosierbehälter gefördert. Auf diese Weise werden Ansaugprobleme vermieden, welche aus einem sich beispielsweise aus Einbaugründen ergebenden Höhenunterschied resultieren können.In Another embodiment of the method is the reducing agent from the reducing agent reservoir into a geodesic higher position to Reduktionsmitteldosierbehälter promoted. In this way intake problems are avoided which resulting from a example, for reasons of installation resulting Height difference can result.
  • 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 of the invention are in the drawings illustrated and described below. Here are the mentioned 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:
  • 1 eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reduktionsmitteldosiersystems in einer schematischen Darstellung und 1 an advantageous embodiment of the invention Reduktionsmitteldosiersystems in a schematic representation and
  • 2 eine Ausführungsform des Reduktionsmitteldosiersystems gemäß 1 unter besonderer Berücksichtigung von darin eingesetzten Reduktionsmittelförderpumpen. 2 an embodiment of the Reduktionsmitteldosiersystems according to 1 with special consideration of reducing agent feed pumps used therein.
  • Das in 1 schematisch dargestellte Reduktionsmitteldosiersystem 1 dient der bedarfsgerechten Dosierung einer wässrigen Harnstofflösung, nachfolgend kurz als HWL bezeich net. Die HWL wird mittels eines Injektors stromauf eines Stickoxidreduktionskatalysators in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine versprüht, was nicht näher dargestellt ist. Erfindungsgemäß sind für das Reduktionsmitteldosiersystem 1 zwei separate, einander zugeordnete HWL-Förderstufen vorgesehen, was nachfolgend näher erläutert wird.This in 1 schematically shown Reduktionsmitteldosiersystem 1 serves the needs-based dosing of an aqueous urea solution, hereinafter referred to briefly as HWL net. The HWL is sprayed by means of an injector upstream of a nitrogen oxide reduction catalyst in an exhaust pipe of an internal combustion engine, which is not shown in detail. According to the invention are for the Reduktionsmitteldosiersystem 1 provided two separate, mutually associated HWL conveyor stages, which will be explained in more detail below.
  • Das Reduktionsmitteldosiersystem 1 umfasst einen Reduktionsmittelvorratsbehälter 2, der als Tank eine Hauptmenge HWL an Bord des entsprechenden Kraftfahrzeugs aufnimmt. Zur Dosierung von HWL wird diese einem Reduktionsmitteldosierbehälter 3 entnommen. Hierfür ist eine vorzugsweise als Dosierpumpe ausgeführte erste Reduktionsmittelförderpumpe 4 vorgesehen. Die Dosierpumpe 4 ist vorzugsweise in ihrem Durchsatz einstellbar ausgeführt und fördert eine dem jeweiligen Bedarf angepasste HWL-Menge über einen ersten Dosierleitungsabschnitt 19 aus dem Reduktionsmitteldosierbehälter 3 zum Injektor, der an einer Anschlussstelle 13 eines zweiten Dosierleitungsabschnitts 20 angeschlossen ist. Dabei sind eingangsseitig und ausgangsseitig der Dosierpumpe 4 jeweils ein Rückschlagventil 11 bzw. 12 vorgesehen, welche ein Rückströmen von HWL entgegen der Förderrichtung verhindern. Nicht dargestellt ist eine gegebenenfalls vorgesehene Rücklaufleitung vom Injektor zum Tank 2 oder zum Reduktionsmitteldosierbehälter 3.The reducing agent dosing system 1 includes a reducing agent reservoir 2 , which receives as a tank a main amount HWL aboard the corresponding motor vehicle. For dosage of HWL this is a Reduktionsmitteldosierbehälter 3 taken. For this purpose, a preferably designed as a metering pump first reducing agent pump 4 intended. The dosing pump 4 is preferably designed to be adjustable in their throughput and promotes a the respective needs adapted HWL amount over a first Dosierleitungsabschnitt 19 from the Reduktionsmitteldosierbehälter 3 to the injector, at a junction 13 a second Dosierleitungsabschnitts 20 connected. Here are the input side and output side of the metering pump 4 one check valve each 11 respectively. 12 provided, which prevent backflow of HWL counter to the conveying direction. Not shown is an optionally provided return line from the injector to the tank 2 or to the reducing agent metering container 3 ,
  • In einer dieser zweiten Förderstufe vorgelagerten ersten Förderstufe wird der Reduktionsmitteldosierbehälter 3 mit HWL befüllt. Zur Förderung von HWL in der ersten Förderstufe ist eine hier als Vor-Fördereinheit dienende zweite Reduktionsmittelförderpumpe 5 vorgesehen, welche HWL über eine Ansaugleitung 14 aus dem Tank 2 ansaugt. Über einen ersten Versorgungsleitungsabschnitt 15 und einen zweiten Versorgungsleitungsabschnitt 18 erfolgt eine Befüllung des Reduktions mitteldosierbehälters 3. Dabei sind analog zur zweiten Förderstufe eingangsseitig und ausgangsseitig der Vor-Fördereinheit 5 Rückschlagventile 10, 9 vorgesehen, welche ein Rückströmen von HWL entgegen der Förderrichtung verhindern.In one of these second conveyor stage upstream first conveyor stage of Reduktionsmitteldosierbehälter 3 filled with HWL. For the promotion of HWL in the first conveyor stage is serving here as a pre-conveyor unit second reducing agent pump 5 provided, which HWL via a suction line 14 from the tank 2 sucks. Via a first supply line section 15 and a second supply line section 18 there is a filling of the reduction medium dosing tank 3 , Here are analogous to the second conveyor stage on the input side and output side of the pre-conveyor unit 5 check valves 10 . 9 provided, which prevent backflow of HWL counter to the conveying direction.
  • Um im Betrieb des Reduktionsmitteldosiersystems 1 den Reduktionsmitteldosierbehälter 3 stets auf einem vorgesehenen Füllniveau zu halten, ist die Vor-Fördereinheit 5 für eine etwas größere Förderleistung ausgelegt als die Dosierpumpe 4. Vorzugsweise fördert die Vor-Fördereinheit 5 stets etwa 5% bis 50% mehr als die Dosierpumpe 4. Im Überschuss geförderte HWL wird über eine am Verzeigungspunkt 16 angeschlossene Rücklaufleitung 17 zurück zum Tank 2 geleitet. Auf diese Weise erfolgt ein ständiges Umpumpen von HWL in der ersten Förderstufe. Durch das Umpumpen ist eine laufende Entlüftung gewährleistet. Durch Verdampfung gebildete Dampfblasen, welche den Dosiervorgang stören würden, werden laufend in der ersten Förderstufe entfernt und das Dosiersystem 1 wird ständig mit einem hohen hydraulischen Füllgrad betrieben.To operate in the Reduktionsmitteldosiersystems 1 the Reduktionsmitteldosierbehälter 3 always to keep at a designated filling level, is the pre-conveying unit 5 designed for a slightly larger capacity than the metering pump 4 , Preferably, the pre-conveying unit promotes 5 always about 5% to 50% more than the metering pump 4 , In excess funded HWL is about one on the Verzeigungspunkt 16 connected return line 17 back to the tank 2 directed. In this way, there is a constant pumping of HWL in the first stage. By pumping a running vent is guaranteed. Steam bubbles formed by evaporation, which would interfere with the metering process, are continuously removed in the first delivery stage and the metering system 1 is constantly operated with a high degree of hydraulic filling.
  • Ein hoher hydraulischer Füllgrad der HWL-führenden Leitungen wird weiterhin mittels eines in der Rücklaufleitung 17 angeordneten Druckhalteventils 8 gewährleistet. Infolge einer eingestellten Haltekraft des Druckhalteventils 8 ist für einen Rücklauf von HWL ein entsprechend hoher hydraulischer Druck von der Vor-Fördereinheit 5 aufzubringen. Dadurch wird erreicht, dass die HWL im Reduktionsmitteldosierbehälter 3 unter einem Überdruck gespeichert ist. Die somit in der ersten Förderstufe erfolgende Kompression der HWL auf den vorgesehenen Überdruck bewirkt in vorteilhafter Weise, dass gegebenenfalls in gasförmiger Form aus dem gelösten Harnstoff freigesetztes Ammoniak wieder in Lösung geht. Auf diese Weise kollabieren gegebenenfalls entstandene Ammoniak-Gasblasen. In der zweiten Förderstufe steht somit zur Dosierung von Ammoniak-Gasblasen freie HWL zur Verfügung und es kann eine diesbezüglich ungestörte Dosierung der HWL erfolgen. Dabei ist vorzugsweise eine Auslegung derart vorgesehen, dass der Überdruck den Druck im Tank 2 um etwa 1 bar übersteigt. Vorzugsweise ist die HWL im Tank 2 unter Umgebungsdruck bevorratet.A high degree of hydraulic filling of the HWL-leading lines will continue by means of one in the return line 17 arranged pressure holding valve 8th guaranteed. As a result of a set holding force of the pressure holding valve 8th is for a return of HWL a correspondingly high hydraulic pressure from the pre-conveyor unit 5 applied. This ensures that the HWL in Reduktionsmitteldosierbehälter 3 is stored under an overpressure. The thus occurring in the first stage of the compression of the HWL on the intended pressure causes advantageously that possibly in gaseous form from the dissolved urea released ammonia goes back into solution. In this way, any resulting ammonia gas bubbles collapse. In the second delivery stage is thus available for metering of ammonia gas bubbles free HWL available and it can be done in this respect undisturbed dosage of HWL. In this case, a design is preferably provided such that the overpressure the Pressure in the tank 2 exceeds about 1 bar. Preferably, the HWL is in the tank 2 stored under ambient pressure.
  • Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Dosierpumpe 4 und die Vor-Fördereinheit 5 über einen gemeinsamen Antriebsmechanismus verfügen. Zum Betrieb des Antriebsmechanismus ist ein Motor 6 mit einem entsprechenden Anschluss 7 zur Energieversorgung vorgesehen. Eine vorteilhafte Ausführungsform für den gemeinsamen Antrieb für die Dosierpumpe 4 und die Vor-Fördereinheit 5 wird nachfolgend unter Bezug auf 2 näher erläutert. Dabei sind den Bauteilen in 2, soweit sie denen der 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen zugeordnet.It is preferably provided that the metering pump 4 and the pre-conveyor unit 5 have a common drive mechanism. To operate the drive mechanism is a motor 6 with a corresponding connection 7 intended for energy supply. An advantageous embodiment for the common drive for the metering pump 4 and the pre-conveyor unit 5 will be referred to below with reference to 2 explained in more detail. Here are the components in 2 , as far as those of the 1 correspond, the same reference numerals assigned.
  • Die Dosierpumpe 4 und die Vor-Fördereinheit 5 sind in der in 2 gezeigten schematischen Darstellung als Membranpumpen mit jeweils einer Membran 21, 26 ausgeführt. Eine andere Ausführungsform, beispielsweise als Hubkolbenpumpen ist natürlich ebenfalls möglich. Ein synchrones, jedoch um 180 Grad phasenverschobenes abwechselndes Ansaugen und Ausstoßen von HWL wird durch einen für beide Pumpen 4, 5 gemeinsamen, hin- und hergehenden Plunger 24 bewirkt. Durch eine entsprechende Größenauslegung der Verdrängungsvolumina der Pumpen 4, 5 wird erreicht, dass sich für die Vor-Fördereinheit 5 eine höhere Förderrate ergibt als für die Dosierpumpe 4. Eine Bewegung des Plungers 24 für einen Ansaugtakt der Dosierpumpe 4 bzw. einen Ausstoßtakt der Vor-Fördereinheit 5 wird dabei durch eine Bestromung einer Spule 23 derart bewirkt, dass sich der Anker 22 und der Plunger 24 in eine in 2 nach unten zeigende Richtung bewegen. Die entsprechende Rückwärts bewegung des Plungers 24 wird durch die Federkraft einer vorgespannten Feder 25 bewirkt.The dosing pump 4 and the pre-conveyor unit 5 are in the in 2 shown schematic representation as diaphragm pumps, each with a membrane 21 . 26 executed. Another embodiment, for example, as reciprocating pumps is of course also possible. A synchronous, but 180 degrees out of phase alternating aspiration and expulsion of HWL is through one for both pumps 4 . 5 common, reciprocating plunger 24 causes. By an appropriate size design of the displacement volumes of the pumps 4 . 5 that is achieved for the pre-conveyor unit 5 a higher delivery rate than for the metering pump 4 , A movement of the plunger 24 for an intake stroke of the metering pump 4 or an exhaust stroke of the pre-conveyor unit 5 is doing by energizing a coil 23 such causes the anchor 22 and the plunger 24 in an in 2 move downwards. The corresponding backward movement of the plunger 24 is due to the spring force of a preloaded spring 25 causes.
  • Infolge des für beide Pumpen 4, 5 gemeinsamen Antriebs wird ein Antrieb eingespart, was eine kostengünstige und kompakte Ausführungsform ermöglicht. Weiterhin wird durch einen mittels Federkraft bewirkten rückwärtigen Pumpenhub eine Wärmeentwicklung des Antriebsmechanismus und damit eine Wärmeübertragung auf die geförderte HWL gering gehalten.As a result of for both pumps 4 . 5 common drive a drive is saved, which allows a cost-effective and compact embodiment. Furthermore, a heat development of the drive mechanism and thus a heat transfer to the funded HWL is kept low by means of a spring force caused by the rear pump stroke.
  • Wie in 2 schematisch dargestellt, ist typischerweise der Reduktionsmitteldosierbehälter 3 in einer geodätisch höheren Lage angeordnet als der Tank 2. Der sich ergebende Höhenunterschied für die zu fördernde HWL wird durch Betätigung der Vor-Fördereinheit 5 in der ersten Förderstufe überwunden. Auf diese Weise werden Ansaugsschwierigkeiten vermieden, welche sich im anderen Fall, bei einer durch die Dosierpumpe 4 durchgeführten direkten Ansaugung von HWL aus dem Tank 2 ergeben können. Diese Ansaugschwierigkeiten können insbesondere bei kleinen Dosiermengen und/oder bei Anwesenheit von Gasbläschen in der HWL auftreten und eine Fehldosierung und damit eine mangelhafte Stickoxidreinigung zur Folge haben. Durch die erfindungsgemäße zweistufige Förderung der HWL werden diese Schwierigkeiten vermieden.As in 2 shown schematically, is typically the Reduktionsmitteldosierbehälter 3 arranged in a geodetically higher position than the tank 2 , The resulting height difference for the HWL to be conveyed is achieved by operating the pre-conveying unit 5 overcome in the first stage of promotion. In this way Ansaugsschwierigkeiten be avoided, which in the other case, in one by the metering pump 4 performed direct suction of HWL from the tank 2 can result. This Ansaugschwierigkeiten can occur especially in small doses and / or in the presence of gas bubbles in the HWL and have a wrong dosage and thus a lack of nitric oxide cleaning result. The inventive two-stage promotion of HWL these difficulties are avoided.
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    • - DE 19800421 A1 [0002, 0002, 0007] - DE 19800421 A1 [0002, 0002, 0007]

Claims (13)

  1. Reduktionsmitteldosiersystem zur Dosierung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, umfassend – einen Reduktionsmittelvorratsbehälter (2), – einen Reduktionsmitteldosierbehälter (3), – einen Injektor zur Abgabe des Reduktionsmittels in die Abgasleitung und – Fördermitteln zur Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmittelvorratsbehälter (2) zum Reduktionsmitteldosierbehälter (3) und vom Reduktionsmitteldosierbehälter (3) zum Injektor, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel eine Reduktionsmittelförderpumpe (4; 5) zur Förderung des Reduktionsmittels aufweisen.Reducing agent metering system for metering a reducing agent into an exhaust line of an internal combustion engine, comprising - a reducing agent reservoir ( 2 ), - a reducing agent metering container ( 3 ), - an injector for discharging the reducing agent into the exhaust pipe and - conveying means for conveying the reducing agent from the reducing agent reservoir ( 2 ) to the reducing agent metering container ( 3 ) and from the reducing agent metering container ( 3 ) to the injector, characterized in that the conveying means comprise a reducing agent delivery pump ( 4 ; 5 ) for promoting the reducing agent.
  2. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste Reduktionsmittelförderpumpe (4) zur Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmitteldosierbehälter (3) zum Injektor sowie – eine zweite Reduktionsmittelförderpumpe (5) zur Förderung des Reduktionsmittels vom Reduktionsmittelvorratsbehälter (2) zum Reduktionsmitteldosierbehälter (3) vorgesehen sind.Reducing agent metering system according to claim 1, characterized in that - a first reducing agent feed pump ( 4 ) for promoting the reducing agent from the reducing agent metering container ( 3 ) to the injector and - a second reducing agent pump ( 5 ) for conveying the reducing agent from the reducing agent reservoir ( 2 ) to the reducing agent metering container ( 3 ) are provided.
  3. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reduktionsmittelförderpumpe (5) für einen höheren Reduktionsmitteldurchsatz ausgelegt ist als die erste Reduktionsmittelförderpumpe (4).Reducing agent metering system according to claim 2, characterized in that the second reducing agent feed pump ( 5 ) is designed for a higher reducing agent throughput than the first reducing agent delivery pump ( 4 ).
  4. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reduktionsmittelförderpumpe (4) und die zweite Reduktionsmittelförderpumpe (5) einen gemeinsamen Antriebsmechanismus aufweisen.Reducing agent metering system according to claim 2 or 3, characterized in that the first reducing agent feed pump ( 4 ) and the second reducing agent delivery pump ( 5 ) have a common drive mechanism.
  5. Reduktionsmitteldosiersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung (17) vorgesehen ist, über welche von der zweiten Reduktionsmittelförderpumpe (5) im Überschuss gefördertes Reduktionsmittel zum Reduktionsmittelvorratsbehälter (2) zurückgeleitet werden kann.Reducing agent metering system according to one of claims 2 to 4, characterized in that a return line ( 17 ) is provided, via which of the second reducing agent pump ( 5 ) in excess promoted reducing agent to the reducing agent reservoir ( 2 ) can be returned.
  6. Reduktionsmitteldosiersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel im Reduktionsmitteldosierbehälter (3) unter einem höheren Druck bevorratet ist als im Reduktionsmittelvorratsbehälter (2).Reducing agent metering system according to one of claims 2 to 5, characterized in that the reducing agent in the reducing agent metering container ( 3 ) is stored under a higher pressure than in the reducing agent reservoir ( 2 ).
  7. Reduktionsmitteldosiersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmitteldosierbehälter (3) in einer geodätisch höheren Lage angeordnet ist als der Reduktionsmittelvorratsbehälter (2).Reducing agent metering system according to one of claims 2 to 5, characterized in that the reducing agent metering container ( 3 ) is arranged in a geodetically higher position than the reducing agent reservoir ( 2 ).
  8. Reduktionsmitteldosierverfahren zur Dosierung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, wobei das Reduktionsmittel von einem Reduktionsmittelvorratsbehälter (2) zu einem Reduktionsmitteldosierbehälter (3) und vom Reduktionsmitteldosierbehälter (3) zu einem Injektor gefördert wird und zum Injektor gefördertes Reduktionsmittel in die Abgasleitung gesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vor-Förderrate, mit welcher das Reduktionsmittel vom Reduktionsmittelvorratsbehälter (2) zum Reduktionsmitteldosierbehälter (3) gefördert wird, größer eingestellt wird, als eine Förderrate, mit welcher das Reduktionsmittel vom Reduktionsmitteldosierbehälter (3) zum Injektor gefördert wird.Reduktionsmitteldosierverfahren for metering a reducing agent in an exhaust pipe of an internal combustion engine, wherein the reducing agent from a reducing agent reservoir ( 2 ) to a reducing agent dosing tank ( 3 ) and from the reducing agent metering container ( 3 ) is conveyed to an injector and sprayed to the injector reducing agent is sprayed into the exhaust pipe, characterized in that a pre-delivery rate at which the reducing agent from the reducing agent reservoir ( 2 ) to the reducing agent metering container ( 3 ) is set greater than a delivery rate at which the reducing agent from the reducing agent metering container ( 3 ) is conveyed to the injector.
  9. Reduktionsmitteldosierverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Förderrate eine erste Reduktionsmittelförderpumpe (4) und zur Erzielung der Vor-Förderrate eine zweite Reduktionsmittelförderpumpe (5) eingesetzt werden.Reduktionsmitteldosierverfahren according to claim 8, characterized in that to achieve the delivery rate, a first reducing agent feed pump ( 4 ) and to achieve the pre-delivery rate, a second reducing agent delivery pump ( 5 ) are used.
  10. Reduktionsmitteldosierverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reduktionsmittelförderpumpe (4) und die zweite Reduktionsmittelförderpumpe (5) von einem gemeinsamen Antriebsmechanismus angetrieben werden.Reducing agent metering method according to claim 9, characterized in that the first reducing agent feed pump ( 4 ) and the second reducing agent delivery pump ( 5 ) are driven by a common drive mechanism.
  11. Reduktionsmitteldosierverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass von der zweiten Reduktionsmittelförderpumpe (5) im Überschuss gefördertes Reduktionsmittel zum Reduktionsmittelvorratsbehälter (2) zurückgeleitet wird.Reducing agent metering method according to claim 9 or 10, characterized in that of the second reducing agent pump ( 5 ) in excess promoted reducing agent to the reducing agent reservoir ( 2 ) is returned.
  12. Reduktionsmitteldosierverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel im Reduktionsmitteldosierbehälter (3) unter einem höheren Druck bevorratet wird als im Reduktionsmittelvorratsbehälter (2).Reducing agent metering method according to one of claims 8 to 11, characterized in that the reducing agent in the reducing agent metering container ( 3 ) is stored under a higher pressure than in the reducing agent reservoir ( 2 ).
  13. Reduktionsmitteldosierverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel vom Reduktionsmittelvorratsbehälter (2) aus in eine geodätisch höhere Lage zum Reduktionsmitteldosierbehälter (3) gefördert wird.Reduktionsmitteldosierverfahren according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the reducing agent from the reducing agent reservoir ( 2 ) in a geodetically higher position to Reduktionsmitteldosierbehälter ( 3 ).
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