DE102008042108A1 - Vorrichtung zur Eindosierung von Kraftstoff - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Eindosierungsvorrichtung (10) für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vor einen Oxidationskatalysator einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei nach einer Versorgungseinrichtung (3) für Kraftstoff ein Schließventil (5) und/oder ein Dosierventil (8) sowie ein Einspritzventil (9) in eine Kraftstoffleitung (2) integriert sind. Im Bereich der Eindosierungsvorrichtung (10) ist zumindest eine Einrichtung (14, 15) zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen.
Description
- Stand der Technik
- Mit einer Vorrichtung zur Eindosierung von Kraftstoff Dieselkraftstoff, vor einem Oxidationskatalysator, die unter dem Namen Departronic bekannt ist, wird insbesondere für schwere Nutzfahrzeuge ein Kraftstoff-Dosiersystem zur Regeneration von Partikelfiltern angeboten. Das System ermöglicht es, mit einer gezielten Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, in das Abgas, den Partikelfilter zu regenerieren, indem die dort angelagerten Rußpartikel abgebrannt werden. Eine kostspielige Beschichtung des Filters oder ein Zusatztank für ein Additiv sind nicht erforderlich. Die Vorrichtung zur Eindosierung von Kraftstoff Dieselkraftstoff, vor den Oxidationskatalysator ist in einen Niederdruckkraftstoffkreislauf integriert. Sie spritzt eine genau dosierte Menge Kraftstoff vor den Oxidationskatalysator ohne Druckluftunterstützung in den Abgasstrang ein. Die Abgastemperatur beim Durchströmen des Oxidationskatalysators steigt hierdurch im Abgassystem stark an. Dabei brennt der im Partikelfilter gespeicherte Ruß ab. Die Durchflussrate wird entsprechend den aktuellen Anforderungen variiert. Das robuste und komplett wartungsfreie System steuert die Kraftstoffzugabe bedarfsgerecht und unabhängig vom Einspritzsystem des Motors.
- Offenbarung der Erfindung
- Erfindungsgemäß wird eine Eindosierungsvorrichtung für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vor den Oxidationskatalysator für eine Abgasanlage von Verbrennungskraftmaschinen vorgeschlagen und nach einer Versorgungseinrichtung für Kraftstoff ein Schließventil und/oder ein Dosierventil sowie ein Einspritzventil in eine Kraftstoffleitung integriert sind, wobei im Bereich der Eindosierungsvorrichtung zumindest eine Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen ist. Mit Hilfe der Einrichtung zur Dämpfung können die in der Eindosierungsvorrichtung bzw. in der Abgasanlage auftretenden Druckspitzen bzw. Drucksignale so gedämpft werden, dass an den einzelnen Aggregaten bzw. an den Drucksensoren keine Beschädigungen auftreten. Dies bedeutet auch, dass Druckspitzen so stark reduziert werden, dass sie zwar an den einzelnen Sensoren wirksam und sensiert werden, die jedoch nicht mehr zu Beschädigungen der Drucksensoren führen. Damit wird einerseits eine Beschädigung der Sensorkomponenten ausgeschlossen, andererseits wird sichergestellt, dass ein ausreichendes, durch die Sensorik auswertbares Drucksignal zur Verfügung steht.
- Vorteilhaft ist es, dass in die Eindosierungsvorrichtung eine Zumesseinheit für Kraftstoff, insbesondere für Dieselkraftstoff, integriert ist, die mit der Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen verbunden ist.
- Ferner ist es vorteilhaft, dass die Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen einem Niederdruckkreislauf bzw. einer Pumpe zur Kraftstoffversorgung nachgeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen ohne weiteres kostengünstig im System unterbringen, zum Beispiel innerhalb einer Zumesseinheit der Eindosierungsvorrichtung für Kraftstoff.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Eindosierungsvorrichtung bzw. die Zumesseinheit zumindest über eine Rücklaufleitung an einen Tank des Kraftfahrzeugs angeschlossen sind und stromab nach der Anschlussstelle der Rücklaufleitung die Zumesseinheit an einen Kraftstoffzulauf mit der Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen verbunden ist.
- Vorteilhaft ist es ferner, dass die Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen in einem Gehäuseteil der Zumesseinheit vorgesehen ist und einen Behälter oder ein Erweiterungsteil im Kraftstoffzulauf bzw. in der Kraftstoffleitung oder im Gehäuseteil zur Aufnahme eines Kraftstoff-Zusatzvolumens aufweist und dass der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoff-Zusatzvolumens zwischen dem Schließventil und dem Dosierventil integriert ist. Auf diese Weise können auftretende Druckschwankungen gedämpft und schnell erfasst werden und anschließend der Steuerungseinrichtung zur kontinuierlichen Kraftstoffversorgung zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch können an dieser Stelle Störungen bzw. Defekte in der Kraftstoffleitung ermittelt und je nach Störgröße die Kraftstoffversorgung so lange unterbrochen werden, bis die Störung in der Kraftstoffleitung beseitigt ist. Des Weiteren kann der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoffvolumens in vorteilhafter Weise Teil eines Ventilblocks bzw. des Kraftstoffzulaufs bzw. der Kraftstoffleitung sein und zum Beispiel durch eine Rohrleitungserweiterung – um ein Beispiel zu nennen – gebildet sein.
- Vorteilhaft ist es auch, dass am Kraftstoffzulauf bzw. an der Kraftstoffleitung nach dem Schließventil das Dosierventil mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Diagnose auf eine abgerissene Leitung bzw. auf eine Leckage in der Leitung vorgenommen werden. Gegebenenfalls kann auch eine Steuerung der Zumessung bei Wegfall des Drucksensors erfolgen.
- Ferner ist es vorteilhaft, dass an den Kraftstoffzulauf zwischen dem Schließventil und dem Dosierventil zumindest eine Drossel mit einem Drucksensor angeschlossen ist. Die mindestens eine Drossel verringert Druckspitzen vor dem Sensor und setzt somit die Gefahr der Beschädigung des Sensors herab. Aus dem Druck vor dem Dosierventil und der geforderten Kraftstoffmenge kann in vorteilhafter Weise die Öffnungszeit des Dosierventils berechnet werden, gegebenenfalls besteht die Möglichkeit einen Temperaturfühler einzusetzen, um eine temperaturabhängige Mengenkorrektur vorzunehmen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
- Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
- Es zeigt:
-
1 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Eindosierungsvorrichtung mit verschiedenen elektromagnetisch-, elektronisch- bzw. druckgesteuerten Ventilen gemäß dem Stand der Technik; -
2 ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei einem Drucksensor eine variable oder statische Drossel vorgeschaltet ist; -
3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels mit der Möglichkeit, ein zusätzliches Dämpfungsglied innerhalb der Drucksensoranbindung zu integrieren. - Ausführungsformen
- Der Darstellung gemäß
1 ist zu entnehmen, dass die Kraftstoffversorgung einer Eindosierungsvorrichtung10 über eine Abgriffstelle an einem Niederdruckkreislauf3 eines in der1 nicht weiter dargestellten Kraftstoffeinspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs erfolgt. Über eine in einem Kraftstoffzulauf16 vorgesehene Drossel1 strömt Kraftstoff zu einer Zumesseinheit4 , die in den1 –3 durch eine rechteckige Um rahmung dargestellt und in einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Gehäuseteil untergebracht ist. - In Regenerationspausen unterbricht ein nach der Drossel
1 vorgesehenes Schließventil5 den Zufluss von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, zur Zumesseinheit4 . Bei geschlossenem Schließventil5 strömt das gesamte Kraftstoffvolumen über ein Überströmventil6 , zum Beispiel ausgeführt als ein Rückschlagventil, zurück in einen Tank7 . Das Überströmventil6 ist in einer Rücklaufleitung7.1 vorgesehen, die zwischen der Drossel1 und der Zumesseinheit4 an den Kraftstoffzulauf16 angeschlossen ist und die in den Tank7 mündet. - Der Niederdruckkreislauf
3 unterliegt Druckschwankungen, die zu Beeinträchtigungen der Funktion oder gar Ausfällen von nachstehend erläuterten Drucksensoren8.1 und14.1 führen können. Aus diesem Grund sind Dämpfungsmaßnahmen vorteilhaft, die wie nachstehend beschrieben, mit Hilfe von Einrichtungen14 ,15 zur Dämpfung von Druckschwankungen oder mit einem Dämpfungsglied oder einem Erweiterungsteil bzw. einem Aufnahmeraum für ein Zusatzvolumen realisiert werden können. - Die Anbindung des Drucksensors
14.1 , der gegebenenfalls auch einen Temperaturfühler umfassen kann, an den Kraftstoffzulauf16 erfolgt über eine in der Zumesseinheit4 vorgesehene Bohrung. Durch die direkte Anbindung des Drucksensors14.1 können Versorgungsdruckschwankungen nach dem Schließventil5 gemessen werden. Um Druckspitzen und Kavitationsereignisse vor dem Drucksensor14.1 zu vermeiden oder zu minimieren, können folgende Maßnahmen getroffen werden: - a) Einfaches Anbinden des
Drucksensors
14.1 über die in der Zumesseinheit4 vorgesehene Drossel15 gemäß der Ausführungsform in2 . - b) Bildung eines großzügig ausgelegten
Kraftstoffvolumens mit Hilfe des Ausgleichsraumes oder eines Erweiterungsteils
14 gemäß der Ausführungsform in3 . - Durch dieses Maßnahmen können Kavitations- und Versorgungsdruckspitzen gedampft werden. Die Dosierung der Einspritzung von Kraftstoff erfolgt mit Hilfe eines Dosierventils
8 . - Wird das Schließventil
5 geöffnet, kann Kraftstoff weiter zum Dosierventil8 gelangen. An der Verbindungsbohrung zwischen Schließventil5 und Dosierventil8 ist zur optimalen Bestimmung der erforderlichen Kraftstoff-Dosiermenge der Drucksensor14.1 angeschlossen. - Der stromab des Schließventils
5 angeordnete Drucksensor14.1 dient zur Berechnung der erforderlichen Dosiermenge des Kraftstoffes. Diese wird über das Dosierventil8 zur Verfügung gestellt und zu einem Einspritzventil9 gefördert. Bei dem Einspritzventil9 handelt es sich um ein passives Ventil, das bei einem bestimmten Versorgungsdruck öffnet und Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, in den Abgastrakt einspritzt. - Bei Verwendung an der Eindosierungsvorrichtung
10 wird das Einspritzventil9 in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kühlkörper geschraubt, der direkt über den Kühlwasserkreislauf der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs versorgt wird. Die Kühlung des Einspritzventils9 kann auch mit Hilfe in der Zeichnung nicht dargestellten, am Einspritzventil9 vorbeiströmenden Kraftstoffs ermöglicht werden. - Bei den in den
2 und3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Eindosierungsvorrichtung10 zur Eindosierung von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff vor einem Partikelfilter und einem Oxidationskatalysator angeordnet, die aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt sind. - Die prinzipielle Anbindung des Drucksensors
8.1 ist in den2 und3 gleich. Der Drucksensor14.1 ist gemäß der Ausführungsvariante nach2 dem Schließventil5 nachgeordnet und über eine Drossel15 mit dem Kraftstoffzulauf16 verbunden. Eine Verbindung kann zum Bespiel durch eine Verbindungsbohrung mit erodierter Drossel realisiert werden. In diesem Falle erfolgt die Verbindung des Drucksensors14.1 zum Kraftstoffzulauf16 mittels einer Hülse und eines Dichtrings. - In der Ausführungsform gemäß
3 wird nach dem Schließventil5 bzw. beim Drucksensor14.1 bzw. in der Zumesseinheit4 bzw. im Kraftstoffzulauf16 ein zusätzliches Volumen mit Hilfe eines Volumenbehälters14 zur Verfügung gestellt. Der Volumenbehälter14 kann beispielsweise als eine Bohrungserweiterung ausgebildet sein. Das Bereitstellen eines zusätzlichen Volumens (empfohlen > 10cm3) dient als Dämpfungsvolumen innerhalb der Anbindung des Drucksensors14.1 . Hierzu kann in der Zumesseinheit4 auch eine erweiterte oder zusätzliche Bohrung vorgesehen werden. Unter Berücksichtigung von Festigkeitsanforderungen und/oder unter Optimierung des Gewichts können in der Zumesseinheit4 vorhandene Aluminiumblöcke aus massivem Material angebohrt oder ausgefräst werden, um die genannten Strömungsverbindungen sowie die Zusatzvolumina bereitzustellen, die der Dämpfung dienen. - Die Eindosierungsvorrichtung
10 ist gemäß den2 und3 an den Niederdruckkreislauf3 angeschlossen. Über den Kraftstoffzulauf16 , das Schließventil5 , das Dosierventil8 und eine Kraftstoffleitung2 , ist das Einspritzventil9 mit dem Niederdruckkreislauf3 verbunden. Mit Hilfe des vorbeiströmenden Kraftstoffs kann auf kostengünstige Weise gekühlt werden, da die Abgastemperatur beim Durchströmen des Oxidationskatalysators auf ca. 600°C ansteigt. Ferner kann mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kühleinrichtung ein schnelles Alter des im Einspritzventil9 bevorrateten Kraftstoffs vermieden werden. Kurz vor der Auslassöffnung des Einspritzventils9 kann an die Kraftstoffleitung2 eine Kraftstoffrücklaufleitung angeschlossen werden, die über ein steuer- bzw. regelbares Druckventil zurück zum Tank7 verläuft. - Ferner kann im Kraftstoffzulauf
16 bzw. in der Kraftstoffleitung2 vor dem Einspritzventil9 das schalt- und/oder steuerbare bzw. regelbare Schließventil5 und/oder das schalt- und/oder steuerbare bzw. regelbare Dosierventil8 vorgesehen sein. Das Dosierventil8 und/oder das Schließventil5 werden über eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs getaktet angesteuert.
Claims (9)
- Eindosierungsvorrichtung (
10 ) für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vor einen Oxidationskatalysator einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei nach einer Versorgungseinrichtung (3 ) für Kraftstoff ein Schließventil (5 ) und/oder ein Dosierventil (8 ) sowie ein Einspritzventil (9 ) in eine Kraftstoffleitung (2 ) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Eindosierungsvorrichtung (10 ) zumindest eine Einrichtung (14 ,15 ) zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen ist. - Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in diese eine Zumesseinheit (
4 ) für Kraftstoff Dieselkraftstoff ist, die mit der mindestens einen Einrichtung (14 ,15 ) zur Dämpfung von Druckschwankungen verbunden ist. - Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung (
14 ,15 ) zur Dämpfung von Druckschwankungen einem Niederdruckkreislauf (3 ) bzw. einer Pumpe zur Kraftstoffversorgung nachgeordnet ist. - Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindosierungsvorrichtung (
10 ) oder die Zumesseinheit (4 ) zumindest über eine Rücklaufleitung (7.1 ) an einen Tank (7 ) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist und stromab der Anschlussstelle der Rücklaufleitung (7.1 ) an einem Kraftstoffzulauf (16 ) die Zumesseinheit (4 ) mit der mindestens einen Einrichtung (14 ,15 ) zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen ist. - Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung (
14 ) zur Dämpfung von Druckschwankungen in einem Gehäuseteil der Zumesseinheit (4 ) vorgesehen ist und einen Behälter, oder ein Erweiterungsteil im Kraftstoffzulauf (16 ) bzw. in der Kraftstoffleitung (2 ), oder im Gehäuseteil zur Aufnahme eines Kraftstoffzusatzvolumens umfasst. - Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoff-Zusatzvolumens zwischen dem Schließventil (
5 ) und dem Dosierventil (8 ) in der Zumesseinheit (14 ) integriert ist. - Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoffzusatzvolumens, Teil eines Ventilblocks, oder des Kraftstoffzulaufs (
16 ) bzw. der Kraftstoffleitung (2 ) ist. - Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kraftstoffzulauf (
16 ) bzw. an der Kraftstoffleitung (2 ) nach dem Schließventil (5 ) das Dosierventil (8 ) mit zumindest einem Drucksensor (8.1 oder14.1 ) vorgesehen ist. - Eindosierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kraftstoffzulauf (
16 ) zwischen dem Schließventil (5 ) und dem Dosierventil (8 ) zumindest eine Dämpfungsdrossel (15 ) mit einem Drucksensor (14.1 ) angeschlossen ist.
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