DE102008033575A1

DE102008033575A1 - Vorrichtung, System und Verfahren zur Zuführung von Luft zu einer Dosierinjektordüse

Info

Publication number: DE102008033575A1
Application number: DE102008033575A
Authority: DE
Inventors: Tory Janesville Jaloszynski; Tim Madison Doyle; Matthew L. Columbus Anderson
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: DE102008033575B4; US20090020623A1; US7878183B2; JP2009085209A

Abstract

Es werden eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse offenbart. Eine Einspritzdüse steht mit einem Dosierfluideingang in Strömungsverbindung. Eine Öffnung umschreibt im Wesentlichen die Einspritzdüse. Die Einspritzdüse ist zu der Öffnung gerichtet, wobei ein Fluid aus dem Dosierfluideingang durch die Öffnung eingespritzt wird. Ein Injektorluftausgang steht mit einem Lufteingangskanal und mit der Öffnung in Strömungsverbindung. Der Injektorluftausgang ist zur Öffnung gerichtet, wobei Luft aus dem Lufteingangskanal durch die Öffnung eingespritzt wird. Der Injektorluftausgang erzeugt einen Luftüberdruck um die Einspritzdüse herum.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortführung und beansprucht die Priorität der am 17. Juli 2007 für Tory Jaloszynski et. al. eingereichten US-Provisional Patent Application Nr. 60/950,310 mit dem Titel "APPARATUS, SYSTEM, AND METHOD TO PROVIDE AIR TO DOSER INJECTION NOZZLE" (Vorrichtung, System und Verfahren zur Zuführung von Luft zu einer Dosierereinspritzdüse), auf die hiermit Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Einspritzdüsen und insbesondere das Verhindern einer Verstopfung von Einspritzdüsen.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Einspritzdüsen werden oftmals in verunreinigten Umgebungen verwendet. Zum Beispiel stehen Einspritzdüsen, die in Abgasnachbehandlungssystemen verwendet werden, oftmals mit Abgas und anderen Verunreinigungen in Kontakt. In diesen Umgebungen sind Dosiersysteme mit Einspritzdüsen von Nutzen, da sie Kraftstoffe, Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Harnstoff (auch als Carbamid bekannt) oder Ammoniak, oder andere Dosierfluide in einen Abgasstrom zur Regeneration oder zur Oxidation der Systemkomponenten oder zur Reduktion von Abgasemissionen, wie zum Beispiel Stickoxiden, einspritzen können. Dosiersysteme werden bei Dieselmotoren, Kesseln, Kraftwerken oder andere Anwendungen, die Abgase erzeugen, verwendet.
Das Einspritzen von Kraftstoffen, Katalysatoren oder Reduktionsmitteln in einen Abgasstrom kann Ruß und andere Verunreinigungen, die sich in Filtern oder anderen Abgassystemkomponenten angesammelt haben, verbrennen oder oxidieren oder Abgasemissionen reduzieren. Beispiele für Abgassystemkomponenten, die aus einer Dosierung Nutzen ziehen könnten, umfassen Katalysatoren, wie zum Beispiel Diesel-Oxidationskatalysatoren (DOCs, DOC: diesel Oxidation catalyst), Systeme zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR – selective catalytic reduction), Systeme zur selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR – selective non-catalytic reduction) und Filter, wie zum Beispiel Rußfallen und Dieselpartikelfilter (DPFs, DPF: diesel particulate filter).
Ruß und Verunreinigungen aus Abgas haften auch an Einspritzdüsen, die in Dosiersystemen verwendet werden, ein auch als Verrußen bezeichneter Effekt. Einspritzdüsen neigen besonders zum Verrußen, wenn sie nach dem Dosieren nass sind. Verrußen kann die Sprühnebelbildung und das Sprühnebelvolumen einer Einspritzdüse beeinträchtigen. Die Ansammlung von Ruß und Verunreinigungen an einer Einspritzdüse hat vielerlei nachteilige Auswirkungen auf die Dosierung, darunter eine verminderte Regenerations- oder Reduktionsleistung und verminderte Kraftstoffersparnis oder Emissionsverringerung. In Extremfällen können Komponenten des Abgassystems vollkommen mit Ruß und anderen Verunreinigungen verstopfen, wodurch eine unkontrollierte Dosierung und eine Beschädigung der Komponenten des Abgassystems verursacht werden.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aus der vorhergehenden Besprechung sollte hervorgehen, dass ein Bedarf an einer Vorrichtung, einem System und einem Verfahren besteht, die das Verrußen von Einspritzdüsen verhindern. Vorteilhafterweise würden solch eine Vorrichtung, solch ein System und solch ein Verfahren eine Einspritzdüse schützen, ohne den Betrieb der Einspritzdüse zu behindern.
Die vorliegende Erfindung ist als Reaktion auf den derzeitigen Stand der Technik und insbesondere als Reaktion auf die Probleme und Erfordernisse in der Technik entwickelt worden, die durch derzeit erhältliche Dosiersysteme noch nicht vollkommen gelöst worden sind. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung zur Bereitstellung einer Vorrichtung, eines Systems und eines Verfahrens zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers, die viele oder alle der oben besprochenen Nachteile in der Technik überwinden, entwickelt worden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand irgendeines der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers ist mit mehreren Elementen versehen, die die erforderlichen Schritte des Empfangs eines Luftstroms, Empfangs einer Flüssigkeit, Einspritzens der Flüssigkeit durch eine Einspritzdüse und Leitens des Luftstroms an der Einspritzdüse vorbei funktional ausführen. Diese Elemente umfassen bei den beschriebenen Ausführungsformen einen Dosierfluideingangskanal, einen Lufteingangskanal, eine Einspritzdüse, eine Öffnung, einen Injektorluftausgang, ein Luftventil und einen Dosiererinjektor.
Bei einer Ausführungsform kann die Einspritzdüse mit dem Dosierfluideingangskanal in Strömungsverbindung stehen. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Einspritzdüse zur Öffnung gerichtet. Die Öffnung umschreibt bei einer Ausführungsform im Wesentlichen die Einspritzdüse.
Bei einer Ausführungsform steht der Injektorluftausgang mit dem Lufteingangskanal und mit der Öffnung in Strömungsverbindung. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Injektorluftausgang zur Öffnung gerichtet. Bei einer Ausführungsform leitet der Injektorluftausgang einen Luftstrom in einer zur Einspritzdüse verlaufenden Richtung.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Injektorluftausgang in einem Winkel ausgerichtet, der im Wesentlichen parallel zu einer Fläche der Öffnung verläuft und von der Einspritzdüse versetzt ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Öffnung so geformt, dass sie Luft von dem Injektorluftausgang zur Bildung einer Luftspirale leitet.
Bei einer Ausführungsform steht der Injektorluftausgang mit der Einspritzdüse zwischen dem Dosierfluideingangskanal und der Einspritzdüse in Strömungsverbindung und ist der Injektorluftausgang durch die Einspritzdüse gerichtet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Injektorluftausgang räumlich von einer Fläche der Öffnung entfernt und ist der Injektorluftausgang zur Öffnung gerichtet.
Bei einer Ausführungsform ist das Luftventil zwischen dem Lufteingangskanal und dem Injektorluftausgang angeordnet. Bei einer Ausführungsform sind der Dosierfluideingangskanal und die Einspritzdüse am Dosiererinjektor angeordnet. Bei einer weiteren Ausführungsform sind der Injektorluftausgang und der Lufteingangskanal am Dosiererinjektor angeordnet. Bei einer anderen Ausfüh rungsform umfasst die Öffnung einen Hohlraum, der am Dosiererinjektor angeordnet ist.
Des Weiteren wird ein System der vorliegenden Erfindung zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse dargestellt. Das System kann durch eine Abgasleitung, eine Luftquelle, eine Fluidquelle, eine Einspritzdüse, einen Hohlraum und einen Injektorluftausgang ausgestaltet werden. Insbesondere enthält das System bei einer Ausführungsform ein Motorsteuermodul, einen oder mehrere Sensoren und ein Luftventil.
Das Motorsteuermodul bestimmt bei einer Ausführungsform einen Zeitpunkt, zu dem die Einspritzdüse das Dosierfluid einspritzt. Bei einer weiteren Ausführungsform bestimmt das Motorsteuermodul einen Zeitpunkt, zu dem der Injektorluftausgang die Luft von dem Luftstrom in den Hohlraum einspritzt. Das Motorsteuermodul kann bei einer anderen Ausführungsform die Bestimmungen auf Eingaben von einem oder mehreren Sensoren basieren. Der eine oder die mehreren Sensoren können aus der aus einem Lufttemperatursensor und einem Luftdrucksensor bestehenden Gruppe ausgewählt werden. Das Motorsteuermodul könnte auch das Luftventil steuern. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei der Luftquelle um einen Turbolader. Bei einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Luftquelle um einen Luftverdichter.
Des Weiteren wird ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse dargestellt. Das Verfahren umfasst bei den offenbarten Ausführungsformen im Wesentlichen die Schritte, die zur Durchführung der oben bezüglich des Betriebs der beschriebenen Vorrichtung und des beschriebenen Systems dargestellten Funktionen erforderlich sind. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Verhindern, dass ein Luftstrom in einen Abgasstrom eintritt, während Dosierfluid in den Abgasstrom eingespritzt wird. Des Weiteren kann das Verfahren das Leiten eines Luftstroms in einer Bahn um eine Einspritzdüse herum zwecks Erzeugung einer Luftspirale umfassen.
In der ganzen Beschreibung legt eine Bezugnahme auf Merkmale, Vorteile oder ähnliche Ausdrucksweisen nicht nahe, dass alle dieser Merkmale und Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung realisiert werden können, in irgendeiner einzigen Ausführungsform der Erfindung enthalten sein sollten oder sind. Stattdessen sollen Ausdruckweisen, die sich auf die Merkmale und Vorteile beziehen, bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, ein bestimmter Vorteil oder eine bestimmte Eigenschaft, das, der bzw. die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit kann sich die Besprechung der Merkmale und Vorteile und ähnlicher Ausdruckweisen in dieser Beschreibung durchweg auf die gleiche Ausführungsform beziehen, was aber nicht zwangsweise der Fall ist.
Darüber hinaus können die beschriebenen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung auf irgendeine geeignete Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. Für einen Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung ohne eines (einen) oder mehrere der bestimmten Merkmale oder Vorteile einer besonderen Ausführungsform durchgeführt werden kann. In anderen Fällen können zusätzliche Merkmale und Vorteile bei gewissen Ausführungsformen erkannt werden, die möglicherweise nicht in allen Ausführungsformen der Erfindung vorhanden sind.
Diese Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen deutlicher hervor oder können bei Ausübung der Erfindung, wie im Folgenden angeführt, gelernt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Damit die Vorteile der Erfindung leicht verständlich sind, folgt eine speziellere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind. Unter dem Verständnis, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und deshalb nicht als ihren Schutzbereich einschränkend zu betrachten sind, wird die Erfindung mit zusätzlicher Spezifität und genauerem Detail durch die Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben und erklärt; in den Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Systems zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
2A ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
2B ein schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
2C ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
2D ein schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
3A ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Seitenansicht einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
3B ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Draufsicht einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
4A ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4B ein Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine oder mehrere funktionale Einheiten, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, sind als Module bezeichnet worden, um ihre Implementationsunabhängigkeit stärker zu betonen. Zum Beispiel kann ein Modul als ein Hardwareschaltkreis mit gewöhnlichen VLSI-Schaltkreisen oder Gate-Arrays, handelsübliche Halbleiter, wie zum Beispiel Logikbausteine, Transistoren oder andere diskrete Bauelemente implementiert werden. Des Weiteren kann ein Modul in programmierbaren Hardware-Bauelementen, wie zum Beispiel feldprogrammierbare Gate-Arrays, programmierbare Array-Logik, programmierbare Logik-Bauelemente oder dergleichen implementiert werden.
Module können auch in Software zur Ausführung durch verschiedene Arten von Prozessoren implementiert werden. Ein identifiziertes Modul mit einem ausführbaren Code kann zum Beispiel einen oder mehrere physische oder logische Blöcke mit Computeranweisungen umfassen, die zum Beispiel als ein Objekt, eine Prozedur oder eine Funktion organisiert sein können. Nichtsdestotrotz müssen die Executables eines identifizierten Moduls nicht physisch beieinander angeordnet sein, sondern können unterschiedliche Anweisungen umfassen, die an verschiedenen Stellen gespeichert sind, die, wenn sie logisch zusammengefügt sind, das Modul umfassen und den angegebenen Zweck des Moduls erreichen.
Ein Modul eines ausführbaren Codes kann in der Tat nur eine einzige Anweisung oder viele Anweisungen sein und kann sogar über mehrere verschiedene Codesegmente, zwischen verschiedenen Programmen und über mehrere computerlesbare Medien verteilt sein. Ebenso können Betriebsdaten identifiziert und hier in Modulen dargstellt werden und können in irgendeiner geeigneten Form ausgestaltet und in irgendeiner geeigneten Art von Datenstruktur organisiert werden. Die Betriebsdaten können als ein einziger Datensatz zusammengetragen oder über verschiedene Stellen, darunter über verschiedene Speichervorrichtungen, verteilt sein und können zumindest teilweise lediglich als elektronische Signale auf einem System oder Netzwerk vorliegen. Wenn ein Modul oder Teile eines Moduls in Software implementiert werden, werden die Softwareteile auf einem oder mehreren computerlesbaren Medien gespeichert.
In der gesamten Beschreibung bedeuten "eine Ausführungsform" oder ähnliche Ausdrucksweisen, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, das bzw. die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit können vorkommende Ausdrücke wie "bei einer Ausführungsform" und ähnliche Ausdrucksweise in der gesamten Beschreibung sich alle auf die gleiche Ausführungsform beziehen, was aber nicht zwangsweise der Fall sein muss.
Der Bezug auf computerlesbare Medien kann eine beliebige Form annehmen, die maschinenlesbare Anweisungen auf einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung speichern kann. Ein computerlesbares Medium kann durch eine Übertragungsleitung, eine CD, eine DVD, ein Magnetband, ein Bernoulli-Laufwerk, eine Magnetplatte, eine Lochkarte, ein Flash-Memory, integrierte Schaltkreise oder eine andere Speichervorrichtung einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung ausgestaltet sein.
Des Weiteren können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften der Erfindung auf irgendeine geeignete Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche besondere Details angegeben, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung zu gewährleisten. Für einen Fachmann liegt jedoch auf der Hand, dass die Erfindung ohne ein oder ohne mehrere besondere Details oder mit anderen Methoden, Komponenten, Materialien und so weiter ausgeübt werden kann. In anderen Fällen werden wohlbekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht gezeigt oder ausführlich beschrieben, damit die Aspekte der Erfindung nicht verschleiert werden.
Die hier enthaltenen schematischen Flussdiagramme sind allgemein als logische Flussdiagramme angeführt. Somit sind die abgebildete Reihenfolge und die bezeichneten Schritte bezeichnend für eine Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens. Es kommen auch andere Schritte und Verfahren in Betracht, die im Hinblick auf Funktion, Logik oder Wirkung für einen oder mehrere Schritte, oder Teile davon, des dargestellten Verfahrens äquivalent sind. Darüber hinaus werden das verwendete Format und die verwendeten Symbole zur Erläuterung der logischen Schritte des Verfahrens angegeben und sollen den Schutzbereich des Verfahrens nicht einschränken. Obgleich in den Flussdiagrammen verschiedene Arten von Pfeilen und Linien verwendet werden können, sollen sie den Schutzbereich des entsprechenden Verfahrens nicht einschränken. Es können einige Pfeile oder andere Verbindungsglieder sogar dazu verwendet werden, nur den logischen Fluss des Verfahrens anzuzeigen. Ein Pfeil kann zum Beispiel eine Warte- oder Überwachungszeitspanne mit nicht genau angegebener Dauer zwischen aufgezählten Schritten des abgebildeten Verfahrens anzeigen. Darüber hinaus muss sich die Reihenfolge, in der ein bestimmtes Verfahren erfolgt, gegebenenfalls nicht genau an die Reihenfolge der gezeigten entsprechenden Schritte halten.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 100 zur Zuführung von Luft zu der Einspritzdüse eines Dosierers. Bei einer Ausführungsform kann das System 100 ein Fluid 102, eine Dosierfluidleitung 104, einen Dosierfluideingangskanal 105, einen Dosiererinjektor 106, einen Hohlraum 108, eine Einspritzdüse 110, eine Luftquelle 112, eine Luftleitung 114, ein Luftleitungsbefestigungselement 116, einen Lufteingangskanal 118, einen Injektorluftaus gang 120, eine Luftspirale 122, ein Motorsteuermodul (ECM – engine controle module) 124, einen oder mehrere Sensoren 126, einen oder mehrere Befestigungselemente 128, eine Abgasleitung 130 und ein Abgassystem 132 umfassen.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Fluid 102 ein Dosierfluid. Das Fluid 102 kann ein Gas oder eine Flüssigkeit umfassen. Das Fluid 102 kann bei einer Ausführungsform einen gesättigten Kohlenwasserstoff oder einen Kraftstoff auf Alkanbasis, wie zum Beispiel einen Kraftstoff auf Erdölbasis, umfassen. Das Fluid 102 kann von natürlich auftretendem Erdöl, biologischem Material abgeleitet oder synthetisch erzeugt werden. Bei einer Ausführungsform eignet sich das Fluid 102 zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, der Kompressionszündung verwendet, wie zum Beispiel Dieselkraftstoff. Das Fluid 102 kann sich auch zur Verwendung in einem Filterregenerationsereignis eines Abgasnachbehandlungssystems eignen, wie zum Beispiel ein Kohlenwasserstoffdosiersystem. Das Fluid 102 kann bei einer anderen Ausführungsform ein Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Harnstoff oder Ammoniak, umfassen, das zur Verwendung in einem SCR-, SNCR- oder in einem anderen Dosiersystem geeignet ist. Das Abgasnachbehandlungssystem kann ein aktives oder ein passives Nachbehandlungssystem sein. Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Fluid 102 einen niedrigen Druck auf.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Dosierfluidleitung 104 dazu konfiguriert, das Fluid 102 dem Dosiererinjektor 106 zuzuführen. Die Dosierfluidleitung 104 kann das Fluid 102 von einer Fluidquelle 101 in dem System 100, wie zum Beispiel einem Speicher, einem Tank oder einer anderen Fluidquelle, zuführen. Die Dosierfluidleitung 104 kann bei einer anderen Ausführungsform ein oder mehrere Absperrventile, Filter oder andere Dosierfluidleitungskomponenten umfassen. Die Fluidquelle 101 kann an einer getrennten oder abgesetzten Stelle in dem System 100 angeordnet sein oder kann an einer Stelle neben dem Dosiererinjektor 106 angeordnet sein.
Der Dosiererinjektor 106 kann einen Kohlenwasserstoffdosiererinjektor, einen Harnstoffdosiererinjektor oder irgendeine andere Art von Dosiererinjektor umfassen. Der Dosiererinjektor 106 kann einen Dosiererkörper umfassen, der den Dosierfluideingangskanal 105, den Lufteingangskanal 118, den Hohlraum 108, die Einspritzdüse 110, den Injektorluftausgang 120 und/oder ein oder mehrere Befestigungselemente 128 umfasst. Der Dosiererinjektor 106 kann aus einem beständigen Material, wie zum Beispiel Metall, Kunststoff, Keramik oder der gleichen, bestehen. Der Dosiererinjektor 106 kann maschinell bearbeitet, spritzgegossen, blasgeformt oder auf andere Weise hergestellt sein.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Dosierfluidleitung 104 mit dem Dosierfluideingangskanal 105 des Dosiererinjektors 106 verbunden. Der Dosierfluideingangskanal 105 ist eine Grenzfläche, die zur Aufnahme der Dosierfluidleitung 104 konfiguriert ist, so dass das Fluid 102 aus der Dosierfluidleitung 104 dem Dosiererinjektor 106 zugeführt wird. Der Dosierfluideingangskanal 105 ist ein Teil des Dosiererinjektors 106, kann daran befestigt und/oder angeordnet sein. Der Dosierfluideingangskanal 105 kann einen Verteiler, einen Durchgang, einen Kanal oder eine andere Bahn für das Fluid 102 von der Dosierfluidleitung 104 zum Eintritt in den Dosiererinjektor 106 umfassen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Dosierfluideingangskanal 105 ein oder mehrere (nicht gezeigte) Befestigungselemente umfassen, die die Dosierfluidleitung 104 mit dem Dosiererinjektor 106 verbinden. Zu Beispielen für Befestigungselemente zählen Gewindebefestigungselemente, wie zum Beispiel Schrauben- oder Bolzenbefestigungselemente, Klemmen, Klebstoff, Schweißungen oder andere Befestigungsvorrichtungen.
Bei einer Ausführungsform ist der Dosiererinjektor 106 in der Nähe eines Abgasstroms 132 in einem Abgassystem angeordnet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Dosiererinjektor 106 neben einer Abgasleitung 130 angeordnet, so dass der Dosiererinjektor 106 das Fluid 102 während eines Dosierereignisses in die Abgasleitung 130 spritzen kann.
Die Abgasleitung 130 kann bei einer Ausführungsform ein Rohr, eine Röhre, einen Kanal, einen Verteiler, einen Schlauch oder dergleichen umfassen, das, die bzw. der einen Innenraum umfasst, durch den der Abgasstrom 132 passieren kann. Der Dosiererinjektor 106 kann in verschiedenen Winkeln und Ausrichtungen mit einer Seite der Abgasleitung 130 verbunden sein, innerhalb der Abgasleitung 130 angeordnet sein, mit der Abgasleitung 130 integriert sein oder auf andere Weise mit der Abgasleitung 130 in Strömungsverbindung stehen.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Dosiererinjektor 106 einen Hohlraum 108. Der Hohlraum 108 umfasst eine Öffnung oder einen Raum um die Einspritzdüse 110 herum, die bzw. der einen Weg von der Einspritzdüse 110 bereitstellt, der im Wesentlichen frei von Hindernissen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Hohlraum 108 auf einer Seite des Dosiererinjektors 106 angeordnet, die sich neben dem Abgasstrom 132 befindet. Der Hohlraum 108 ist im Wesentlichen kreisförmig, könnte jedoch bei anderen Ausführungsformen länglich, quadratisch, sechseckig oder anderes geformt sein. Die Form des Hohlraums 108 kann so gewählt werden, dass sie ein gewünschtes Luftstrommuster in dem Hohlraum 108 bezüglich der Einspritzdüse 110, wie zum Beispiel eine Spirale 122, erzeugt. Der Hohlraum 108 kann eine Öffnung oder ein Raum um den Injektorhohlraum 108 herum sein, die bzw. der sich an der Oberfläche des Dosiererinjektors 106 befindet oder die bzw. der im Dosiererinjektor 106 ausgespart ist. Die Einspritzdüse 110 ist zum Hohlraum 108 ausgerichtet und spritzt das Fluid 102 durch den Hohlraum 108 in den Abgasstrom 132.
Ein oder mehrere Befestigungselemente 128 können den Dosiererinjektor 106 so mit der Abgasleitung 130 verbinden, dass ein Weg für das Fluid 102 von der Einspritzdüse 110 zum Abgasstrom 132 durch den Hohlraum 108 besteht. Das eine oder die mehreren Befestigungselemente 128 können eine oder mehrere Dichtungen, Mutter, Bolzen, Schrauben, Klemmen, Klebstoff, Schweißungen oder andere Anschluss- und/oder Befestigungsmittel umfassen.
Die Einspritzdüse 110 spritzt das Fluid 102 in den Abgasstrom 132. Die Einspritzdüse 110 kann aus einem Metall-, Kunststoff-, Keramik- oder einem anderen beständigen Material bestehen. Ein Material für die Einspritzdüse 110 kann auf Grundlage physikalischer, chemischer oder anderer Eigenschaften des Fluids 102 und/oder des Abgasstroms 132 ausgewählt werden. Bei einer Ausführungsform kann die Einspritzdüse 110 das Fluid 102 in den Abgasstrom 132 mit einem gleichförmigen Sprühnebel und einem einheitlichen Volumen bei der Dosierung spritzen, es sei denn, an oder in der Einspritzdüse 110 liegt Verrußung oder eine andere Korrosion vor.
Die Einspritzdüse 110 kann bei einer Ausführungsform das Fluid 102 so einspritzen, dass es sich mit dem Abgasstrom 132 in einen Katalysator, wie zum Beispiel einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) oder einen anderen Katalysator, bewegt, um Oxidation zu fördern und Emissionen zu reduzieren. Das Fluid 102 kann bei einer anderen Ausführungsform Ruß und andere Verunreinigungen von einer Rußfalle oder einem Dieselpartikelfilter (DPF) verbrennen.
Die Einspritzdüse 110 kann mit Ruß und anderen Verunreinigungen aus dem Abgasstrom 132 in Kontakt stehen. Der Ruß und die anderen Verunreinigungen aus dem Abgasstrom 132 können an der Einspritzdüse 110 haften bleiben, wodurch die Sprühnebelbildung und das Volumen des Fluids 102, das von der Einspritzdüse 110 versprüht wird, beeinflusst werden. Das Anhaften von Ruß und Verunreinigungen oder Verrußen neigt im Allgemeinen zur Beschleunigung, wenn die Einspritzdüse 110 nach der Dosierung mit dem Fluid 102 benetzt ist. Die Ansammlung von anhaftendem Ruß und anhaftenden Verunreinigungen an der Einspritzdüse 110 und ihre Auswirkungen auf das Dosieren können auch die Regeneration oder die Reduktionsleistung verringern, die Kraftstoffersparnis vermindern, und in einem Extremfall kann der DPF vollständig verstopfen, wodurch es zu einer unkontrollierten Dosierung und Beschädigung des DPFs oder anderer Komponenten kommt.
Bei der dargestellten Ausführungsform steht die Luftquelle 112 mit dem Dosiererinjektor 106 in Strömungsverbindung. Bei einer Ausführungsform umfasst die Luftquelle 112 einen Luftverdichter. Die Luftquelle 112 kann auch Luft einem Bremssystem, Luftsitzen oder anderen Komponenten oder Systemen, die mit dem Abgassystem wirkverbunden sind und Luft benötigen, zuführen. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Luftquelle 112 einen Turbolader, wie in der Technik allgemein bekannt ist, der zur Bereitstellung von Ladedruck für den Motor mit Eigenzündung verwendet werden kann. Die Luftleitung 114 verbindet die Luftquelle 112 mit dem Dosiererinjektor 106. Die Luftleitung 114 kann eine Leitung, einen Schlauch, ein Rohr oder ein anderes Leitungsmaterial umfassen. Die Luftleitung 114 kann Luft dem Dosiererinjektor 106 von einer getrennten oder abgesetzten Stelle in dem System 100 oder von einer Stelle in unmittelbarer Nähe zum Dosiererinjektor 106 zuführen. Die Luftleitung 114 kann bei einer Ausführungsform ein Luftventil 126 umfassen, um den Luftstrom von der Luftquelle 112 zum Dosiererinjektor 106 zu steuern. Bei einer Ausführungsform ist das Luftventil 126 ein Proportionalventil oder eine andere Art von Luftventil. Das Luftventil 126 ist zwischen der Luftquelle 112 und der Einspritzdüse 110 angeordnet. Das Luftventil 126 kann mit der Luftquelle 112, mit der Luftleitung 114, mit dem Luftleitungsbefestigungselement 116, mit dem Lufteingangskanal 118, mit der Einspritzdüse 110 integriert sein oder kann unabhängig davon sein, aber in Reihe mit ihnen angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform kann das Luftventil 126 zwischen dem Lufteingangskanal 118 und dem Injektorluftausgang 120 angeordnet sein. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Elemente verwendet werden, um den Luftstrom von der Luftquelle 112 zum Dosiererinjektor 106 zu steuern, wie zum Beispiel ein oder mehrere Lüfter, Pumpen, Gebläse, Verdichter und/oder Luftsteuermittel.
Das Luftleitungsbefestigungselement 116 ist dazu konfiguriert, die Luftleitung 114 mit dem Lufteingangskanal 118 zu verbinden. Das Luftleitungsbefestigungselement 116 kann ein Gewindebefestigungselement, wie zum Beispiel ein Schrauben- oder Bolzenbefestigungselement, und/oder eine Klemme und/oder Klebstoff und/oder eine Schweißung und/oder eine andere Befestigungsvorrichtung umfassen. Der Lufteingangskanal 118 ist eine Grenzfläche, die zur Aufnahme des Luftleitungsbefestigungselements 116 konfiguriert ist, so dass Luft dem Hohlraum 108 aus der Luftleitung 114 um die Einspritzdüse 110 im Injektionsdosierer 106 herum zugeführt wird. Der Lufteingangskanal 118 kann Teil des Injektionsdosierers 106 sein, daran befestigt sein und/oder daran oder in der Nähe davon angeordnet sein. Der Lufteingangskanal 118 kann ein Verteiler, Durchgang, ein Kanal, eine Röhre, ein Rohr, ein Eingang, ein Stutzen oder ein anderer Weg für die Luft von der Luftleitung 114 zum Eintritt in den Hohlraum 108 sein. Der Lufteingangskanal 118 führt dem Hohlraum 108 die Luft durch den Injektorluftausgang 120 zu.
Der Injektorluftausgang 120 kann ein Loch oder einen Durchbruch in einer Wand des Hohlraums 108, eine Düse, eine Röhre, eine Führung, ein Lüftungsloch oder ein anderer Luftausgang sein, der den Luftstrom von der Luftleitung 114 an der Einspritzdüse 110 vorbei leitet oder fokussiert. Der Injektorluftausgang 120 kann die Luft so leiten, dass sie über die, neben der und/oder durch die Einspritzdüse 110 passiert. Bei einer Ausführungsform liefert der Injektorluftausgang 120 die Luft in den Hohlraum 108, so dass es in dem Hohlraum 108 einen Luftüberdruck gibt. Der Luftüberdruck ist dazu ausgelegt, den Eintritt von Ruß und anderen Verunreinigungen aus dem Abgasstrom 132 in den Hohlraum 108 zu begrenzen, wobei die Einspritzdüse 110 davor geschützt wird. Die Luft kann auch dazu konfiguriert sein, ein Verdampfen des Fluids 102 von der Einspritzdüse 110 nach dem Dosieren zu erleichtern. Nach dem Eintritt in den Hohlraum 108 kann der Luftüberdruck die Luft in den Abgasstrom 132 oder durch einen anderen Weg aus dem Hohlraum 108 heraus drücken. Der Luftüberdruck kann einen Luftvorhang um die Einspritzdüse 110 herum bilden, wodurch ein Verrußen oder Ansammeln an der Einspritzdüse 110 verhindert wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der Injektorluftausgang 120 die Luft in verschiedenen Winkeln und Positionen in den Hohlraum 108 führen. Diese Winkel und Positionen werden unter Bezugnahme auf die 2A, 2B, 2C und 2D näher besprochen. Bei der dargestellten Ausführungsform führt der Injektorluftausgang 120 die Luft in einem Winkel in den Hohlraum 108, der im Wesentlichen parallel zu einer Fläche des Hohlraums 108 verläuft und von der Einspritzdüse 110 versetzt ist. Der Hohlraum 108 ist als im Wesentlichen kreisförmig dargestellt, so dass die Luft, wenn der Injektorluftausgang 120 die Luft in einem Winkel zuführt, der im Wesentlichen parallel zur Fläche des Hohlraums 108 und von der Einspritzdüse 110 versetzt ist, und in einem Winkel, der tangential zur Einspritzdüse 110 verläuft, eine Luftspirale 122 bildet. Die Luftspirale 122 sorgt für einen im Wesentlichen gleichförmigen Luftüberdruck im Hohlraum 108 unter minimaler Störung des Sprühnebels des Fluids 102 von der Einspritzdüse 110.
Das ECM 124 ist bei einer Ausführungsform eine elektrische Verbindung mit dem Dosiererinjektor 106 und mit der Luftquelle 112. Das ECM 124 ist ein Modul, das einen oder mehrere elektrische Schaltkreise, elektrische Vorrichtungen, Steuerungen, Prozessoren, feldprogrammmierbare Gate-Arrays (FPGAs: field programmable gate arrays), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs: application specific integrated circuits), Speicher, computerlesbare Medien und/oder andere elektrische Vorrichtungen umfassen kann. Das ECM 124 kann Kraftstoffdosierung, Einspritzsteuerung, Dosiersteuerung und/oder einen anderen Motorbetrieb bestimmen. Bei der gezeigten Ausführungsform steht das ECM 124 in elektrischer Verbindung mit einem oder mehreren Sensoren 126, die in dem System 100 angeordnet sind. Die Luftquelle 112 und der Dosiererinjektor 106 können einen oder mehrere Sensoren 126 umfassen, die mit dem ECM 124 in elektrischer Verbindung stehen. Bei einer Ausführungsform ist das ECM 124 dazu konfiguriert, einen oder mehrere Parameter, wie zum Beispiel Motorkurbelwellenstellung und -drehungen pro Minute (U/min), Motorkühlmitteltemperatur, Einlasslufttemperatur und absoluten Ladeluftdruck, von dem einen oder den mehreren Sensoren 126 zu empfangen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das ECM 124 dazu konfiguriert, die Einspritzung des Fluids 102 durch die Einspritzdüse 110 und die Zuführung von Luft durch den Injektorluftausgang 120 zu steuern. Das ECM 124 bestimmt bei einer Ausführungsform den Zeitpunkt, zu dem die Einspritzdüse 110 das Fluid 102 einspritzt, und den Zeitpunkt, zu dem der Injektorluftausgang die Luft einspritzt oder zuführt. Die Zeitpunkte können einen konstanten Strom umfassen, sich überlappen, ausschließlich sein, periodisch sein oder können auf Grundlage von Messwerten von einem oder von mehreren Sensoren 126 bestimmt werden. Das ECM 124 kann die Einspritzung des Fluids 102 in den Hohlraum 108 auf einer verbrannten Kraftstoffmenge, einem Zeitglied, einer Temperatur oder auf anderen Parametern basieren. Das ECM 124 kann die Zuführung von Luft zum Hohlraum 108 steuern, so dass der Luftstrom im Wesentlichen konstant ist. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das ECM 124 die Zuführung von Luft zum Hohlraum 108 so steuern, dass der Luftstrom während der Dosierung unterbrochen wird, so dass der Luftstrom den Strom von Fluid 102 von der Einspritzdüse 110 nicht störend beeinflusst. Das ECM 124 kann Ventile, wie zum Beispiel das oben besprochene Luftventil 126, verwenden, um die Einspritzung des Fluids 102 und der Luft in den Hohlraum 108 zu steuern.
Des Weiteren kann das ECM 124 den Luftstrom in den Hohlraum 108 in FMEA-Situationen (FMEA: failure mode effect and analysis – Fehlermöglichkeits- und Fehlereinfluss-Analyse), wie zum Beispiel bei gebrochenen Leitungen, Bremsverlust oder anderen gefährlichen Situationen, unterbrechen. Das ECM 124 kann den Luftstrom in den Hohlraum 108 unterbrechen, wenn die Luftquelle 112 nicht genug Luft zuführen kann oder Luft zu anderen Anwendungen umgeleitet hat. Die Luftquelle 112 kann möglicherweise nicht genug Luft in Höhenlagensituationen, in Gegenwart von Rauch oder anderen Verunreinigungen, bei hohen Temperaturen oder in anderen nicht standardmäßigen Situationen zuführen. Das ECM 124 kann auch dazu konfiguriert sein, das Volumen des Fluids 102, das der Dosiererinjektor 106 in den Abgasstrom 132 einspritzt, zu vergrößern, wenn es an der Einspritzdüse 110 zu Verrußung oder zu einer Ansammlung kommt.
2A zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor 200. Bei einer Ausführungsform ähnelt der Dosiererinjektor 200 im Wesentlichen dem Dosiererinjektor 106, der oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde, und umfasst einen Hohlraum 202, eine Einspritzdüse 204 und einen Injektorluftausgang 206. Der Injektorluftausgang 206 ist dazu konfiguriert, Luft in einem im Wesentlichen parallel zu einer Fläche des Hohlraums 202 verlaufenden Winkel und in einem die Einspritzdüse 204 schneidenden Winkel in den Hohlraum 202 zu führen, einzuspritzen oder einzuleiten. Die Luft von dem Injektorluftausgang 206 passiert direkt über die Einspritzdüse 204. Bei einer Ausführungsform ist der Injektorluftausgang 206 dazu konfiguriert, den Luftstrom in den Hohlraum 202 während der Dosierung zu unterbrechen, so dass der Luftstrom einem Fluidsprühnebel von der Einspritzdüse 204 nicht störend beeinflusst und das Fluid in einem Abgasstrom zur Dosierung dispergiert werden kann.
2B zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor 210 zur Kontrolle der Düsenspitzenverstop fung. Bei einer Ausführungsform ähnelt der Dosiererinjektor 210 im Wesentlichen dem oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Dosiererinjektor 106 und umfasst einen Hohlraum 212, eine Einspritzdüse 214 und einen Injektorluftausgang 216. Bei der gezeigten Ausführungsform steht der Injektorluftausgang 216 mit der Einspritzdüse 214 in Strömungsverbindung, so dass Luft von dem Injektorluftausgang 216 durch die Einspritzdüse 214 in den Hohlraum 212 zugeführt wird, statt durch einen getrennten Lufteingang. Der Injektorluftausgang 216 kann durch ein Ventil, eine Verbindung, ein "T", einen Eingang, einen Kanal oder ein anderes Verbindungsmittel mit einer Dosierfluidleitung der Einspritzdüse 214 verbunden werden. Bei einer Ausführungsform steht der Injektorluftausgang 216 mit der Einspritzdüse 214 zwischen einem Dosierfluideingangskanal des Dosiererinjektors 210 und der Einspritzdüse 214 in Strömungsverbindung. Neben der Bereitstellung eines Luftüberdrucks in dem Hohlraum 212 kann die Luft Verrußung und/oder eine andere Ansammlung von der Einspritzdüse 214 entfernen. Die gezeigte Ausführungsform kann auch ohne Hinzufügen eines getrennten Lufteingangs oder einer getrennten Luftdüse in existierende Dosiererinjektorherstellungsprozesse integriert werden. Bei einer anderen Ausführungsform strömt die Luft durch einen zum Fluid im Wesentlichen parallelen Weg durch einen getrennten Durchgang und eine Öffnung neben der Einspritzdüse 214 in den Hohlraum 212.
2C zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor 220 zur Kontrolle von Düsenspitzenverstopfung. Bei einer Ausführungsform ähnelt der Dosiererinjektor 220 im Wesentlichen dem oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Dosiererinjektor 106 und umfasst einen Hohlraum 222, eine Einspritzdüse 224 und einen Injektorluftausgang 226. Bei der gezeigten Ausführungsform führt der Injektorluftausgang 226 Luft in einem senkrecht zu einer Fläche des Hohlraums 222 verlaufenden Winkel in den Hohlraum 222 ein, und der Winkel schneidet im Wesentlichen die Einspritzdüse 224. Der Injektorluftausgang 226 ist in der Darstellung räumlich von dem Dosiererinjektor 220 entfernt und kann zur Abstützung einer Abgasleitung mit dem Dosiererinjektor 220 oder mit einem anderen in der Nähe des Dosiererinjektors 220 angeordneten Objekt verbunden sein. Bei einer Ausführungsform ist der Injektorluftausgang 206 so konfiguriert, dass er den Luftstrom in den Hohlraum 222 während der Dosierung unterbricht, so dass der Luftstrom einen Sprühnebel des Dosierfluids von der Einspritzdüse 224 nicht störend beeinflusst.
2D zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor 230 zur Kontrolle von Düsenspitzenverstopfung. Bei einer Ausführungsform ähnelt der Dosiererinjektor 230 im Wesentlichen dem oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Dosiererinjektor 106 und umfasst einen Hohlraum 232, eine Einspritzdüse 234 und einen Injektorluftausgang 236. Bei einer Ausführungsform ist der Injektorluftausgang 236 räumlich von dem Dosiererinjektor 230 entfernt, und der Injektorluftausgang 236 führt die Luft in einem von der Einspritzdüse 234 versetzten Winkel in den Hohlraum 232. Der Injektorluftausgang 226 kann zur Abstützung einer Abgasleitung mit dem Dosiererinjektor 220 oder mit einem anderen in der Nähe des Dosiererinjektors 220 angeordneten Objekt verbunden sein.
3A zeigt eine Ausführungsform einer Seitenansicht einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor 300. Bei einer Ausführungsform ähnelt der Dosiererinjektor 300 im Wesentlichen dem oben beschriebenen Dosiererinjektor 106 von 1. Der Dosiererinjektor 300 umfasst bei der dargestellten Ausführungsform eine Hohlraumfläche 310, eine Einspritzdüse 308 und einen Injektorluftausgang 316.
Bei einer Ausführungsform ist die Hohlraumfläche 310 am Dosiererinjektor 300 angeordnet. Die Hohlraumfläche 310 kann in dem Dosiererinjektor 300 ausgespart oder eingelassen sein oder kann mit einer Fläche, Wand oder einer anderen Oberfläche des Dosiererinjektors 300 bündig oder davon erhaben sein. Die Hohlraumfläche 310 stellt einen Weg zur Verfügung, der im Wesentlichen frei von Hindernissen ist, damit die Einspritzdüse 308 Fluid 302 von dem Dosiererinjektor 300 einspritzen kann. Bei einer Ausführungsform ist die Hohlraumfläche 310 neben dem Abgasstrom oder dergleichen angeordnet. Die Hohlraumfläche 310 kann des Weiteren eine Hohlraumwand umfassen, die so geformt ist, dass sie einen Luftstrom 312 von dem Injektorluftausgang 316 in einer vorbestimmten Bahn, wie zum Beispiel einer Luftspirale, leitet.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Einspritzdüse 308 an der Hohlraumfläche 310 des Dosiererinjektors 300 angeordnet. Die Einspritzdüse 308 spritzt ein Fluid 302 in eine Einspritzdüsenrichtung 304. Die Einspritzdüse 308 kann das Fluid 302 in einem im Wesentlichen gleichförmigen Muster und Volumen einspritzen, es sei denn die Einspritzdüse 308 ist verrostet, verunreinigt oder dergleichen. Die Einspritzdüsenrichtung 304 kann eine Richtung sein, in der ein Großteil des Fluids 302 geleitet wird, oder eine Durchschnittsrichtung 304 des Fluids. Die Einspritzdüsenrichtung 304 ist die Richtung, in der die Einspritzdüse 308 ausgerichtet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Einspritzdüse 308 zu einem/einer und durch einen/eine Hohlraum oder Öffnung neben der Hohlraumfläche 310 gerichtet, und die Einspritzdüsenrichtung 304 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Hohlraumfläche 310. Die Einspritzdüsenrichtung 304 kann in Abhängigkeit von der Größe, der Ausrichtung und der Richtung eines benachbarten Abgasstroms, der Konfiguration und dem Zweck des Dosiererinjektors 300 und anderen Einspritzüberlegungen in vielen Richtungen bezüglich der Hohlraumfläche 310 ausgerichtet sein.
Bei der gezeigten Ausführungsform spritzt der Injektorluftausgang 316 den Luftstrom 312 ein und/oder leitet ihn derart, dass er die Einspritzdüse 308 passiert. Der Luftstrom 312 kann direkt über die Einspritzdüse 308 passieren oder an einer Seite der Einspritzdüse 308 passieren oder durch die Einspritzdüse 308 passieren, wobei er den gleichen Weg wie das Fluid 304 nimmt. Bei der gezeigten Ausführungsform spritzt der Injektorluftausgang 316 den Luftstrom 312 in einer Lufteinspritzrichtung 314. Die Lufteinspritzrichtung 314 kann die Richtung sein, der ein Großteil des Luftstroms 312 gerichtet ist, oder eine Durchschnittsrichtung des Luftstroms 312. Bei einer Ausführungsform umfasst die Lufteinspritzrichtung 314 eine Richtung oder einen Winkel, in der bzw. dem der Injektorluftausgang 316 ausgerichtet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Injektorluftausgang 316 zu einem (einer) und durch einen (eine) Hohlraum oder Öffnung neben der Hohlraumfläche 310 und innerhalb einer Ebene 306 ausgerichtet, die im Wesentlichen parallel zur Hohlraumfläche 310 und senkrecht zur Einspritzdüsenrichtung 304 verläuft. Die Lufteinspritzrichtung 314 kann senkrecht zur Einspritzdüsenrichtung 304 verlaufen und radial von der Einspritzdüse 308 versetzt sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Injektorluftausgang 316 in anderen Winkeln ausgerichtet sein, die zu dem (der) und durch den (die) Hohlraum oder Öffnung neben der Hohlraumfläche 310 verlaufen.
3B zeigt eine Ausführungsform einer Draufsicht einer Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor 320. Bei einer Ausführungsform ähnelt der Dosiererinjektor 320 im Wesentlichen dem Dosiererinjektor 300 von 3A und dem Dosiererinjektor 106 von 1, die oben beschrieben werden. Bei einer Ausführungsform umfasst der Dosiererinjektor 320 einen Hohlraum 322, eine Hohlraumwand 324, eine Einspritzdüse 326 und einen Injektorluftausgang 328.
Bei einer Ausführungsform ist der Hohlraum 322 am Dosiererinjektor 320 angeordnet und kann in einer Ober- oder anderen Fläche des Dosiererinjektors 320 eingelassen oder damit bündig sein. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Hohlraum 322 im Wesentlichen kreisförmig und umschreibt die Hohlraumwand 324 den Hohlraum 322. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Einspritzdüse 326 in der Mitte des Hohlraums 322 oder in der Nähe davon am Dosiererinjektor 320 angeordnet.
Bei der gezeigten Ausführungsform spritzt oder leitet der Injektorluftausgang 328 einen Luftstrom 330 in einer Lufteinspritzrichtung 332, die zu dem und durch den Hohlraum 322 verläuft. Die Lufteinspritzrichtung 332 ist bei der gezeigten Ausführungsform radial von der Einspritzdüse 326 versetzt, befindet sich aber in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zu einer Hohlraumfläche des Hohlraums 322 verläuft. Bei der gezeigten Ausführungsform leitet die Hohlraumwand 324 den Luftstrom 330 derart, dass der Luftstrom 330 eine Luftspirale 334 bildet. Die Luftspirale 334 verläuft bei der gezeigten Ausführungsform spiralförmig um die Einspritzdüse 326 herum, so dass die Einspritzdüse 326 ein Fluid in den Hohlraum 310 einspritzen kann, ohne dass die durch den Luftstrom 330 gebildete Luftspirale 334 das Einspritzen störend beeinflusst. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Injektorluftausgang den Luftstrom 328 unterbrechen oder verhindern, dass der Luftstrom 328 während eines Fluideinspritzungs- oder Dosierereignisses durch die Einspritzdüse 326 in den Hohlraum eintritt.
4A zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens 400 zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor. Das Verfahren 400 beginnt 402. Der Beginn 402 kann eine Motorzündung, ein erstes Dosierereignis, eine Rückkehr zur sicheren Betriebsbedingungen oder ein weiteres Startereignis sein. Der Lufteingangskanal 118 empfängt 404 einen Luftstrom von der Luftquelle 112. Bei einer Ausführungsform kann der Lufteingangskanal 118 einen im Wesentlichen konstanten Luftstrom von der Luftquelle 112 empfangen 404 und kann dazu konfiguriert sein, den Luftstrom zu unterbrechen oder ihn daran zu hindern, in den Hohlraum 108 einzutreten. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Lufteingangskanal 118 einen unterbrochenen Luftstrom, Luftimpulse oder dergleichen von der Luftquelle 112 empfangen 404. Der Injektorluftausgang 120 leitet 406 den Luftstrom an der Einspritzdüse 110 vorbei. Der Injektorluftausgang 120 kann den Luftstrom direkt an der, über oder quer über die Einspritzdüse 110 zu einer Seite der Einspritzdüse 110 oder durch die Einspritzdüse 110 leiten 406. Die Kraft des Luftstroms kann Schmutzteilchen oder Verunreinigungen aus der Einspritzdüse 110 entfernen und/oder einen Luftüberdruck in dem Hohlraum 108 erzeugen. Der Hohlraum 108 leitet 408 bei der gezeig ten Ausführungsform den Luftstrom in eine Luftspirale um die Einspritzdüse 110 herum.
Das ECM 124 bestimmt 410, ob ein Dosierereignis erfolgen sollte. Das ECM 124 kann auf Grundlage eines Zeitglieds, auf Grundlage einer Eingabe von einem oder mehreren Sensoren 126 oder auf Grundlage von anderen Faktoren bestimmen 410, wann ein Dosierereignis erfolgen sollte. Wenn das ECM 124 bestimmt 410, dass ein Dosierereignis erfolgen sollte, empfängt 412 der Dosierfluideingangskanal 105 ein Fluid 102, und die Einspritzdüse 110 spritzt 414 das Fluid 102 durch den Hohlraum 108. Wenn das ECM 124 bestimmte 410, dass noch kein Dosierereignis erfolgen sollte oder als Reaktion auf die Einspritzdüse 110 das Fluid 102 einspritzt 414, bestimmt 416 das ECM 124, ob das System 100 außer Betrieb gesetzt werden sollte. Das ECM 124 kann aufgrund unsicherer Betriebsbedingungen, eines Abschaltens des Motors oder eines anderen Abschaltereignisses bestimmen 416 das System 100 außer Betrieb zu setzen. Wenn das ECM 124 bestimmt 416, das System außer Betrieb zu setzen, endet 418 das Verfahren 400, ansonsten kehrt das Verfahren 400 zu dem Schritt 404 des Empfang eines Luftstroms zurück.
4B zeigt eine andere Ausführungsform eines Verfahrens 420 zur Zuführung von Luft zu einem Dosiererinjektor. Das Verfahren 420 ähnelt bei einer Ausführungsform im Wesentlichen dem Verfahren 400 von 4B. Das Verfahren 420 beginnt 422. Der Lufteingangskanal 118 empfängt 424 einen Luftstrom von der Luftquelle 112. Der Injektorluftausgang 120 leitet 426 den Luftstrom an der Einspritzdüse 110 vorbei. Der Injektorluftausgang 120 kann den Luftstrom direkt an der, über oder quer über die Einspritzdüse 110, zu einer Seite der Einspritzdüse 110 oder durch die Einspritzdüse 110 hindurch leiten 406.
Das ECM 124 bestimmt 428, ob ein Dosierereignis erfolgen sollte. Wenn das ECM 124 bestimmt 428, dass ein Dosierereignis erfolgen sollte, unterbricht 430 das Luftventil 126, das mit der Luftquelle 112, dem Lufteingangskanal 118 oder dem Injektorluftausgang 120 integriert sein kann, den Luftstrom, um eine störende Beeinflussung des Dosierereignisses zu verhindern. Der Dosierfluideingangskanal 105 empfängt 432 ein ein Dosierfluid umfassendes Fluid 102, und die Einspritzdüse 110 spritzt 434 das Fluid 102 durch den Hohlraum 108. Wenn das ECM 124 bestimmte 428, dass noch kein Dosierereignis erfolgen sollte, oder als Reaktion auf die Einspritzdüse 110 Fluid 102 einspritzt 434, bestimmt 436 das ECM 124, ob das System 100 außer Betrieb gesetzt werden sollte. Wenn das ECM 124 bestimmt 436, das System außer Betrieb zu setzen, endet 438 das Verfahren 420, ansonsten kehrt das Verfahren 420 zu dem Schritt 424 des Empfangs eines Luftstroms zurück.
Wie für einen Fachmann angesichts dieser Offenbarung offensichtlich, können die verschiedensten Winkel und Versatze der Injektorluftausgänge 118, 206, 216, 226, 236, 316 und 328 verwendet werden, ohne von dem Schutzbereich und Gedanken der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, abzuweichen, solange die Luft einen Luftüberdruck erzeugt oder die Einspritzdüse reinigt. Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen spezifischen Formen ausgestaltet sein, ohne von ihrem Gedanken oder von ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht einschränkend betrachtet werden. Der Schutzbereich der Erfindung wird deshalb von den angehängten Ansprüchen, statt durch die vorangehende Beschreibung angezeigt. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen von ihrem Schutzbereich mit umfasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 60/950310 [0001]

Claims

Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: einen Dosierfluideingangskanal; einen Lufteingangskanal; eine Einspritzdüse, die mit dem Dosierfluideingangskanal in Strömungsverbindung steht; eine Öffnung, die die Einspritzdüse im Wesentlichen umschreibt bzw. umgibt, wobei die Einspritzdüse zur Öffnung gerichtet ist; und einen Injektorluftausgang, der mit dem Lufteingangskanal und mit der Öffnung in Strömungsverbindung steht, wobei der Injektorluftausgang zur Öffnung gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Dosiererinjektor umfasst, wobei der Dosierfluideingangskanal und die Einspritzdüse am Dosierernjektor angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Injektorluftausgang und der Lufteingangskanal am Dosiererinjektor angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Öffnung einen am Dosiererinjektor angeordneten Hohlraum umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin ein Luftventil umfasst, das zwischen dem Lufteingangskanal und dem Injektorluftausgang angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Injektorluftausgang einen Luftstrom in einer zur Einspritzdüse verlaufenden Richtung leitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Injektorluftausgang in einem Winkel ausgerichtet ist, der im Wesentlichen parallel zu einer Fläche der Öffnung verläuft, wobei der Winkel von der Einspritzdüse versetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Öffnung so geformt ist, dass sie Luft von dem Injektorluftausgang zur Bildung einer Luftspirale leitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Injektorluftausgang mit der Einspritzdüse zwischen dem Dosierfluideingangskanal und der Einspritzdüse in Strömungsverbindung steht, wobei der Injektorluftausgang durch die Einspritzdüse gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Injektorluftausgang räumlich von einer Fläche der Öffnung entfernt ist, wobei der Injektorluftausgang zur Öffnung gerichtet ist.
System zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse, wobei das System Folgendes umfasst: eine Abgasleitung, die einen Innenraum umfasst; eine Luftquelle, die einen Luftstrom umfasst; eine Fluidquelle, die ein Dosierfluid umfasst; eine Einspritzdüse, die mit der Abgasleitung verbunden ist, wobei die Einspritzdüse mit der Fluidquelle und mit dem Innenraum der Abgasleitung in Strömungsverbindung steht, wobei die Einspritzdüse Dosierfluid in den Innenraum der Abgasleitung spritzt; einen Hohlraum, der die Einspritzdüse im Wesentlichen umschreibt; und einen Injektorluftausgang, der mit der Luftquelle und mit dem Hohlraum in Strömungsverbindung steht, wobei der Injektorluftausgang Luft von dem Luftstrom in den Hohlraum spritzt, wobei ein Luftüberdruck um die Einspritzdüse herum erzeugt wird.
System nach Anspruch 11, das weiterhin ein Motorsteuermodul umfasst, das dazu konfiguriert ist, einen Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem die Einspritzdüse das Dosierfluid einspritzt, wobei das Motorsteuermodul weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Injektorluftausgang die Luft von dem Luftstrom in den Hohlraum spritzt.
System nach Anspruch 12, das weiterhin einen oder mehrere Sensoren umfasst, die mit dem Motorsteuermodul in elektrischer Verbindung stehen, wobei das Motorsteuermodul den Zeitpunkt bestimmt, zu dem die Einspritzdüse das Dosierfluid einspritzt, wobei das Motorsteuermodul weiterhin dazu konfiguriert ist, auf Grundlage einer Eingabe von dem einen oder den mehreren Sensoren den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Injektorluftausgang die Luft von dem Luftstrom in den Hohlraum spritzt.
System nach Anspruch 13, wobei mindestens einer des einen oder der mehreren Sensoren aus der aus einem Lufttemperatursensor und einem Luftdrucksensor bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das weiterhin ein Luftventil umfasst, das mit dem Motorsteuermodul in elektrischer Verbindung steht, wobei das Luftventil zwischen der Luftquelle und dem Injektorluftausgang angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Einspritzdüse Dosierfluid während eines Dosierereignisses von der Fluidquelle in den Abgasstrom spritzt.
System nach Anspruch 16, wobei der Injektorluftausgang verhindert, dass ein Luftstrom während des Dosierereignisses in den Hohlraum eintritt.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Luftquelle einen Turbolader umfasst.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Luftquelle einen Luftverdichter umfasst.
Vorrichtung zur Luftstromsteuerung eines Dosiererinjektors zur Kontrolle von Düsenspitzenverstopfung, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: einen Dosiererinjektor, der einen Dosierfluideingang und einen Lufteingang umfasst; eine am Dosiererinjektor angeordnete Einspritzdüse, wobei die Einspritzdüse einen Kohlenwasserstoffbrennstoff von dem Dosierfluideingang empfängt und den Kohlenwasserstoffbrennstoff während eines Dosierereignisse in einen Abgasstrom einspritzt; einen am Dosiererinjektor angeordneten Hohlraum, wobei der Hohl raum die Einspritzdüse im Wesentlichen umschreibt; und einen Injektorluftausgang, der in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei der Injektorluftausgang Luft von dem Lufteingang empfängt und einen im Wesentlichen konstanten Luftstrom in den Hohlraum leitet, wobei der Injektorluftausgang in einem Winkel ausgerichtet ist, der im Wesentlichen parallel zu einer Fläche des Hohlraums verläuft, wobei der Winkel von der Einspritzdüse versetzt ist, wobei der Luftstrom einen Luftüberdruck im Hohlraum erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, die weiterhin einen oder mehrere Befestigungselemente umfasst, die am Dosiererinjektor angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Befestigungselemente zur Befestigung des Dosiererinjektors an einer Abgasleitung konfiguriert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei der im Wesentlichen konstante Luftstrom eine Luftspirale im Hohlraum erzeugt.
Verfahren zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Luftstroms; Empfangen eines Dosierfluids; Einspritzen des Dosierfluids durch eine Einspritzdüse in einen Abgasstrom; und Leiten des Luftstroms in den Abgasstrom, so dass der Luftstrom die Einspritzdüse passiert.
Verfahren nach Anspruch 23, das weiterhin umfasst zu verhindern, dass der Luftstrom während des Einspritzens des Dosierfluids in den Abgasstrom eintritt.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, das weiterhin Leiten des Luftstroms in einer Bahn um die Einspritzdüse herum zwecks Erzeugung einer Luftspirale umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei der Luftstrom durch die Einspritzdüse passiert.
Vorrichtung zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 20 bis 22, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein Mittel zum Empfang eines Dosierfluids; ein Mittel zum Einspritzen des Dosierfluids in einen Abgasstrom; ein Mittel zur Erzeugung eines Luftüberdrucks um das Mittel zum Einspritzen des Dosierfluids in den Abgasstrom herum.
Vorrichtung nach Anspruch 27, die weiterhin ein Mittel zum Empfang eines Luftstroms umfasst und den Luftstrom zur Erzeugung eines Luftüberdrucks verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, die weiterhin ein Mittel zur Erzeugung einer Luftspirale um das Mittel zum Einspritzen des Dosierfluids in den Abgasstrom herum umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, die weiterhin ein Mittel zur Unterbrechung des Luftüberdrucks umfasst.