DE102008054726A1 - Device for feeding additive to exhaust system of internal combustion engine, has additive connection which is brought in connection with additive supply, where additive connection has attachment piece which is connected at additive inlet - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Additiv zu einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eine Vorrichtung mit einem Additivanschluss an ein Dosierelement zum Eindosieren von Additiv in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors. Die Vorrichtung kann als Adapter ausgebildet sein.The The present invention relates to a device for feeding Additive to an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a device with an additive connection to a metering element for dosing additive in an exhaust system of an internal combustion engine. The device can be designed as an adapter.
Stand der TechnikState of the art
Zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren ist es häufig erforderlich, in der Regel flüssige Hilfsstoffe, sog. Additive, in das Abgas einzudosieren. Ein Beispiel hierfür ist die Zugabe von wässriger Harnstofflösung (z. B. eine unter dem Namen „AdBlue” bekannte Lösung von 25% Harnstoff in demineralisiertem Wasser) ins Abgas von Dieselmotoren zur Regeneration von SCR-NOx-Katalysatoren zur Umsetzung von NOx. Es ist erforderlich, das Additiv möglichst gleichmäßig verteilt und insbesondere mit einem möglichst hohen Verdampfungsgrad in das Abgas einzudosieren, da die Katalysatoren empfindlich gegenüber dem Auftreffen von noch flüssigem Additiv sind und bei zu geringem Verdampfungsgrad des eindosierten Additivs Schädigungen des Katalysators zu befürchten sind.to Exhaust aftertreatment of internal combustion engines, it is often necessary usually liquid Add auxiliary substances, so-called additives, into the exhaust gas. An example therefor is the addition of aqueous urea solution (eg one known as "AdBlue" solution of 25% urea in demineralized water) into the exhaust of diesel engines for the regeneration of SCR-NOx catalysts for Implementation of NOx. It is necessary to use the additive as much as possible equally distributed and in particular with one possible metered into the exhaust gas high degree of evaporation, since the catalysts sensitive to the impact of still liquid additive and if the degree of evaporation of the metered additive is too low damage to fear the catalyst are.
Als Dosierelemente werden Dosier- oder Einspritzventile verwendet, welche das flüssige Additiv über eine Düsenanordnung unter Druck in die Abgasanlage einspritzen. Das Dosierventil ist im Betrieb immer mit flüssigem Additiv beaufschlagt. Da das Additiv in der Regel eine wässrige Lösung sein wird und sein Volumen beim Gefrieren ausdehnt, ist es ist wichtig, dass die Dosiervorrichtung und insbesondere das Dosierventil bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts des Additivs gegenüber Bersten und anderen Beschädigungen geschützt wird. Beispielsweise liegt der Gefrierpunkt der bereits genannten wässrigen Harnstofflösung „AdBlue” bei –11,5°C und damit im Bereich von Temperaturen, wie sie im Winter regelmäßig erreicht werden.When Dosing are used dosing or injectors, which the liquid Additive over a nozzle arrangement Inject under pressure into the exhaust system. The metering valve is Always liquid in operation Applied additive. As the additive is usually an aqueous solution and its volume expands when freezing it's important that the metering device and in particular the metering valve at Temperatures below the freezing point of the additive against bursting and other damages protected becomes. For example, the freezing point of the aforementioned aqueous Urea solution "AdBlue" at -11.5 ° C and thus in the range of temperatures as regularly reached in winter become.
Um der Berstgefahr zu begegnen, wird nach bisherigem Stand der Technik das noch im Dosierventil der Abgasanlage befindliche Additiv rückgesaugt, bevor nach Abstellen des Verbrennungsmotors auch die Abgasanlage stillgesetzt wird. Dabei wird das Dosierventil aktiv von Additiv soweit entleert, dass sich bildendes Eis keinen Druck aufbauen kann, der zu Beschädigung oder Zerstörung führt.Around The risk of bursting, according to the prior art the additive still present in the metering valve of the exhaust system is sucked back, before turning off the engine and the exhaust system is stopped. The dosing valve becomes active by additive so far emptied that forming ice can not build up pressure, the to damage or destruction leads.
Der Rücksaugvorgang muss bei Abstellen des Verbrennungsmotors aktiv durch eine von einer Steuereinheit angesteuerte Pumpeneinheit eingeleitet werden und bedingt eine gewisse Nachlaufzeit, bevor die Abgasanlage stillgelegt werden kann. Er ist daher nur aufwändig zu realisieren. In manchen Fällen, beispielsweise bei Nutzfahrzeugen zum Transport von Gefahrgut (sog. ADR Fahrzeuge), ist es sogar zwingend erforderlich, dass der gesamte Fahrzeugantrieb, einschließlich der Abgasanlage, per Notausschalter unmittelbar stillgesetzt werden kann. Im Fall des Abstellens per Notausschalter (sog. ADR-Schalter) ist eine Rücksaugung von Additiv aus den Dosierventilen nicht möglich. Es ist davon auszugehen, dass gerade bei Fahrzeugen, die die Möglichkeit des unmittelbaren Abstellens per Notausschalter bieten, diese Möglichkeit gegenüber der regulären Abschaltung bevorzugt gewählt wird. Deswegen ist damit zu rechnen, dass in vielen Fällen die Dosierventile der Abgasanlage mit Additiv gefüllt bleiben, wenn das Fahrzeug stillsteht. Schäden durch Gefrieren von Additiv können damit praktisch nur dann vermieden werden, wenn spezielle, eisdruckfeste Dosierventile eingebaut werden. Solche eisdruckfesten Dosierventile sind jedoch technisch aufwändig und dementsprechend teuer.Of the suckback must be active when switching off the internal combustion engine by one of a control unit triggered pump unit to be initiated and requires a certain amount Follow-up time before the exhaust system can be shut down. He is therefore only expensive to realize. In some cases, For example, in commercial vehicles for the transport of dangerous goods (so-called. ADR vehicles), it is even mandatory that the entire Vehicle drive, including the exhaust system, be stopped immediately by emergency stop can. In the case of parking by emergency stop switch (so-called ADR switch) is a back suction of additive from the metering valves not possible. It is assumed, that especially with vehicles that have the possibility of immediate Abstellens by emergency stop offer, this possibility over the regular shutdown preferably chosen becomes. Therefore, it is likely that in many cases the Dosing valves of the exhaust system remain filled with additive when the vehicle stationary. damage by freezing additive can thus practically avoided only if special, ice pressure resistant Dosing valves are installed. Such ice-pressure-resistant metering valves However, they are technically complex and accordingly expensive.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, eine konstruktionsmäßig einfachere Möglichkeit anzugeben, um Schäden an Dosierelementen einer Dosieranordnung zum Einspritzen von Additiv in eine Abgasanlage bei tiefen Temperaturen zu vermeiden.The present invention solves the task, a structurally simpler possibility indicate to damage on metering elements of a metering arrangement for injecting additive in an exhaust system at low temperatures to avoid.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Zuführen von Additiv zu einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors vor, umfassend einen mit einer Additiwersorgung in Verbindung bringbaren Additivanschluss, wobei der Additivanschluss einen Ansatz aufweist, der an einen Additiveinlass eines Dosierelementes anschließbar ist, derart, dass im angeschlossenen Zustand durch den Additivanschluss und das Dosierelement ein Additivkanal ausgebildet ist, der in wenigstens eine Dosieröffnung des Dosierelements mündet, und wobei an dem Additivanschluss ein in den Additivkanal mündender Druckgasanschluss vorgesehen ist, an welchen ein Druckgasspeicher anschließbar ist.to solution In accordance with this object, the present invention provides a device for feeding from additive to an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a additive connection which can be connected to an additive supply, wherein the additive port has an attachment to an additive inlet a dosing connected is such that in the connected state through the additive connection and the metering element is an additive channel formed in at least a metering opening the metering element opens, and wherein at the additive connection an opening into the additive channel Compressed gas connection is provided, to which a compressed gas storage is connectable.
Der erfindungsgemäße Additivanschluss erlaubt es, auch bei Verwendung von Dosierelementen, die an sich nicht robust sind gegenüber unter Winterbedingungen bei abruptem Stillsetzen der Abgasanlage zu erwartenden Eisdruckbelastungen durch gefrierendes im Dosierventil verbleibendes Additiv, auf zusätzliche Maßnahmen wie eine Rücksaugung von Additiv aus dem Dosierelement vor Stillsetzen der Abgasanlage zu verzichten. Die bei Einsetzen des Gefrierens durch das immer weiter zunehmende Volumen des Gemisches aus immer weniger flüssigem und immer mehr gefrorenem Additiv (in der Praxis ist eine Volumenzunahme um bis zu 10% zu erwarten) im Dosierventil erzeugte zusätzliche Druckbelastung wird erfindungsgemäß durch Gaspolster aufgenommen, die im Additivkanal gebildet werden. Diese Gaspolster können sich komprimieren und so den entstehenden Eisdruck aufnehmen. Der Additivanschluss besitzt einen zusätzlichen Druckgasanschluss und ist derart konstruiert, dass er die Bildung der genannten Gaspolster im Additivkanal spätestens bei Stillsetzen der Abgasanlage ermöglicht. Der Additivanschluss kann mit dem Dosierelement gekoppelt werden, ohne das konstruktive Änderungen am Dosierelement erforderlich wären.The additive connection according to the invention makes it possible, even with the use of metering, which are not robust against under winter conditions with abrupt shutdown of the exhaust system expected Eisdruckbelastungen by freezing remaining in the metering additive, additional measures such as a return suction of additive from the metering before stopping the To dispense exhaust system. The onset of freezing by the ever-increasing volume of the mixture of less and less liquid and more and more frozen additive (in practice, an increase in volume is expected by up to 10%) generated in the metering additional pressure load according to the invention by gas upholstery formed in the additive channel. These gas cushions can compress and thus absorb the resulting ice pressure. The additive connection has an additional compressed gas connection and is designed such that it allows the formation of said gas cushion in the additive channel at the latest when the exhaust system is stopped. The additive port can be coupled to the metering element without requiring design changes to the metering element.
Als Dosierelemente können jegliche herkömmlich zum Einspritzen von Additiven, wie Harnstofflösung oder zusätzlichem Kraftstoff, in die Abgasanlage verwendete Dosier- bzw. Einspritzelemente eingesetzt werden, insbesondere solche die an sich nicht eisdruckfest sind. Solche Dosierelemente, beispielsweise elektromagnetisch arbeitende Einspritzventile, weisen wenigstens eine Dosieröffnung oder Einspritzöffnung zum Einspritzen von Additiv in die Abgasanlage auf. Die Dosieröffnung mündet in die Abgasanlage und ragt in der Regel etwas in einen vom Abgas durchströmten Abgaskanal der Abgasanlage hinein, so dass durch die Dosieröffnung Additiv in den Abgaskanal der Abgasanlage gelangen kann.When Dosing can any conventional for injecting additives, such as urea solution or additional Fuel, metering or injection elements used in the exhaust system are used, in particular those which are not ice-resistant per se are. Such metering elements, for example electromagnetically operated injectors, have at least one metering opening or injection port for injecting additive into the exhaust system. The metering opens into the exhaust system and usually projects slightly into a exhaust gas flowed through by the exhaust gas the exhaust system into it, so that through the metering additive in the exhaust duct the exhaust system can get.
Das Additiv ist in der Regel ein flüssiges Fluid. Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft mit flüssigen Additiven verwenden, welche Wasser enthalten, beispielsweise zur Eindosierung von wässrigen Harnstofflösungen, die zur Regeneration von NOX-Speicherkatalysatoren (NOx-SCR-Katalysatoren) verwendet werden.The Additive is usually a liquid Fluid. The invention leaves to use particularly advantageously with liquid additives, which contain water, for example for metering in aqueous Urea solutions, for the regeneration of NOX storage catalysts (NOx-SCR catalysts) be used.
Gerade im Nutzfahrzeugbau steht in der Regel Druckluft ohnehin zur Verfügung, z. B. für das Bremssystem, und bietet sich daher als Druckgas an. Der Druckluftanschluss braucht dann lediglich mit der Druckluftversorgung verbunden zu werden.Just In commercial vehicle usually compressed air is available anyway, z. For example the braking system, and therefore offers itself as compressed gas. The compressed air connection then only needs to be connected to the compressed air supply become.
Der Additivanschluss kann als ein Adapter ausgebildet sein, der zwischen Dosierelement und einer Additiwersorgung angeordnet ist und einen ersten Ansatz aufweist, der an den Additiveinlass des Dosierelements anschließbar ist sowie einen zweiten Ansatz aufweist, der an eine Additiwersorgung anschließbar ist. Der zusätzlich am Adapter vorgesehene Druckluftanschluss mündet wie oben beschrieben in den im eingebauten Zustand zwischen dem zweiten Ansatz und der Dosieröffnung gebildeten Additivkanal. Der Additivanschluss kann aber auch an einem stromabwärts liegenden Ende einer Additivzufuhrleitung ausgebildet sein.Of the Additive connection may be formed as an adapter between Dosing and an Additiwersorgung is arranged and a first approach, which is at the additive inlet of the metering element connectable and has a second approach, which is an Additiwersorgung connectable is. The additional provided on the adapter compressed air connection opens as described above in the formed in the installed state between the second approach and the metering Additive channel. The additive connection can also be at a downstream location Be formed end of an additive supply line.
In einer bevorzugten Ausführungsform steht der Druckgasanschluss über ein erstes Absperrventil mit einem Druckgasspeicher in Fluidverbindung.In a preferred embodiment the compressed gas connection is over a first shut-off valve with a compressed gas reservoir in fluid communication.
Bevorzugt sperrt das erste Absperrventil im Betriebszustand der Abgasanlage den Transport von Druckgas zum Additivkanal und gibt diesen Transport frei, sobald die Abgasanlage stillgelegt wird. In manchen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, das erste Absperrventil von Zeit zu Zeit auch während des Betriebs der Abgasanlage kurzzeitig zu öffnen, um einen vorbestimmten Druck im Additivkanal aufrecht zu erhalten oder aber eine vorbestimmte Menge Druckgas in das im Additivkanal befindliche Additiv einzuleiten.Prefers locks the first shut-off valve in the operating state of the exhaust system the transport of compressed gas to the additive channel and releases this transport, as soon as the exhaust system is shut down. In some cases It may also be beneficial to use the first shut-off valve from time to time even while briefly open the operation of the exhaust system to a predetermined Maintain pressure in the additive channel or a predetermined Introduce compressed gas into the additive in the additive channel.
Beispielsweise kann das erste Absperrventil ein stromlos geöffnetes Magnetventil sein, oder aber ein beliebiges anderes Ventil, welches in einem unbeaufschlagten Zustand öffnet.For example the first shut-off valve may be a normally open solenoid valve, or any other valve, which is in an unencumbered State opens.
Das erste Absperrventil kann beispielsweise ein Rückschlagventilventil sein. Im Betrieb der Abgasanlage wird das Dosierventil, und damit auch der im Dosierventil und Additivanschluss gebildete Additivkanal mit unter Druck stehendem Additiv beaufschlagt. Ein Rückschlagventil zwischen Additivkanal und Druckgasspeicher kann auf einfache Weise verhindern, dass im Additivkanal befindliches Additiv in den Druckgasspeicher gelangt, sofern der Druck in der Druckgasversorgung nicht wesentlich höher ist als der Druck des Additivs im Betrieb der Abgasanlage oder ggf. der Druck auf der Druckgasseite des Rückschlagventils gegenüber dem Druck in der Druckgasversorgung entsprechend weit herabgesetzt ist.The first check valve may be, for example, a check valve. During operation of the exhaust system, the metering valve, and thus also the additive channel formed in the metering valve and additive connection subjected to pressurized additive. A check valve between additive channel and compressed gas storage can easily Prevent that additive in the additive channel in the compressed gas storage reaches, if the pressure in the compressed gas supply is not essential is higher than the pressure of the additive during operation of the exhaust system or possibly the Pressure on the compressed gas side of the check valve against the Pressure in the compressed gas supply is correspondingly far reduced.
Nach Stillsetzen des Verbrennungsmotors und der Abgasanlage findet zunächst ein Abbau des Drucks von Additiv in der Additiwersorgung statt. In der Folge des Druckabbaus strömt Additiv aus dem Additivkanal zur Additiwersorgung zurück. Dies schafft ein Druckgefälle zwischen Additivkanal und Druckgasspeicher, welches bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz zu einer Öffnung des Rückschlagventils führt und ein Nachströmen von Druckgas in den Additivkanal ermöglicht. Dieser Vorgang kann bei stillgesetzter Abgasanlage ablaufen.To Shutdown of the internal combustion engine and the exhaust system is initially a Degradation of the pressure of additive in the Additiwersorgung held. In the Result of the pressure reduction flows Additive from the additive channel back to the additive supply. This creates a pressure gradient between additive channel and compressed gas storage, which when exceeded a predetermined pressure difference to an opening of the check valve leads and an afterflow of compressed gas in the additive channel allows. This process can expire when the exhaust system is shut down.
Alternativ oder unterstützend kann das erste Absperrventil ein, vorzugsweise mit vorbestimmter zeitlicher Verzögerung, bei Stillsetzen der Abgasanlage öffnendes Schaltventil sein, z. B. ein stromlos öffnendes Magnetventil. Die zeitliche Verzögerung, welche auf mechanischem Wege erreicht werden kann oder aber durch entsprechende elektromagnetisch arbeitende Verzögerungsglieder, trägt der Tatsache Rechnung, dass der Abbau von Additivdruck im Additivkanal nach Stillsetzen des Verbrennungsmotors und der Abgasanlage eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt. Sobald nach einer vorbestimmten Zeit nach Abschalten der Abgasanlage ein ausreichendes Druckgefälle zwischen Additiv im Additivkanal und Druckgas vorhanden ist, wird das Schaltventil geöffnet und ermöglicht ein Nachströmen von Druckgas in den Additivkanal.Alternatively or supportively, the first shut-off valve may be a switching valve which opens, preferably with a predetermined time delay, when the exhaust system is shut down, eg. B. a normally open solenoid valve. The time delay, which can be achieved by mechanical means or by corresponding electromagnetically operating delay elements, takes into account the fact that the reduction of additive pressure in the additive channel after stopping the engine and the exhaust system takes a certain amount of time. As soon as after a predetermined time after switching off the exhaust system, a sufficient pressure gradient between additive in the additive channel and compressed gas is present, the switching valve is opened and allows a post-flow of pressure gas in the additive channel.
Es ist günstig, wenn das erste Absperrventil in der Nähe der Mündung des Druckgasanschlusses in den Additivkanal angeordnet ist. Je näher das erste Absperrventil an der Mündung des Druckgasanschlusses in den Additivkanal angeordnet ist, desto weniger Additiv steht während des Betriebs der Abgasanlage in einem Stichleitungsstück des Druckgasanschlusses stromabwärts des ersten Absperrventils d. h. einem Leitungsstück, das von der Mündung des Druckgasanschlusses in den Additivkanal bis zum Absperrventil führt, und desto weniger Additiv muss aus dieser Stichleitung durch das einströmende Druckgas verdrängt werden.It is cheap, if the first shut-off valve near the mouth of the compressed gas connection in the additive channel is arranged. The closer the first shut-off valve at the mouth the pressure gas connection is arranged in the additive channel, the less Additive stands during the operation of the exhaust system in a spur line piece of the compressed gas connection downstream of the first shut-off valve d. H. a piece of pipe leading from the mouth of the Compressed gas connection leads into the additive channel to the shut-off valve, and the less additive must be from this stub by the incoming compressed gas repressed become.
In weiterer Ausgestaltung kann ein weiteres Absperrventil in einem Druckgasleitungsstück stromaufwärts des ersten Absperrventils vorgesehen sein. Entsprechend der vorangehenden Bezeichnung soll mit stromaufwärts des ersten Absperrventils ein Leitungsstück bezeichnet sein, das sich vom ersten Absperrventil aus auf der Druckgasseite befindet, d. h. zu der Druckgasversorgung hin führt. Zwischen dem ersten und dem weiteren Absperrventil kann ein Druckgasspeicher vorgesehen sein, beispielsweise einfach in Form eines Druckgas speichernden Leitungsstücks oder ggf. in Form eines zusätzlichen damit in Fluidverbindung stehenden zusätzlichen Druckgaszwischenspeichers. Das weitere Absperrventil kann im Betriebszustand des Verbrennungsmotors und der Abgasanlage wenigstens zeitweise geöffnet sein, um das Druckgas speichernde Leitungsstück und ggf. den Druckgaszwischenspeicher mit Druckgas zu befüllen bzw. einen vorbestimmten Druckgasdruck aufrecht zu erhalten. Sobald die Abgasanlage außer Betrieb geht, kann dann das weitere Absperrventil schließen und die Abgasanlage vom der Druckgasversorgung abkoppeln. Beispielsweise kann das weitere Absperrventil ein stromlos geschlossenes Magnetventil sein.In Another embodiment, a further shut-off valve in a Pressure gas line section upstream be provided of the first shut-off valve. According to the previous one Designation should be with upstream the first shut-off valve to be called a line piece, the from the first shut-off valve on the compressed gas side, d. H. leads to the compressed gas supply out. Between the first and the further shut-off valve can be provided a compressed gas storage be, for example, simply storing in the form of a compressed gas line piece or possibly in the form of an additional one thus in fluid communication standing additional compressed gas buffer. The further shut-off valve can in the operating condition of the internal combustion engine and the exhaust system be at least temporarily open to the compressed gas storing line piece and possibly to fill the compressed gas buffer with compressed gas or to maintain a predetermined pressure gas pressure. As soon as the Exhaust system except Operation goes, then can close the other shut-off valve and Disconnect the exhaust system from the compressed gas supply. For example, can the further shut-off valve is a normally closed solenoid valve be.
Um den Druck des in dem Druckgaszwischenspeicher speicherbaren Druckgases unabhängig von der gespeicherten Druckgasmenge in einem vorbestimmten Druckbereich halten zu können, kann vorgesehen sein, dass der Druckgaszwischenspeicher nicht nur ein reines Speichervolumen aufweist, sondern dass dieses Speichervolumen durch eine kraftbelastete Trennmembran begrenzt ist, beispielsweise in Form eines Federspeichers oder Gasdruckspeichers.Around the pressure of the storable in the pressure gas accumulator compressed gas independently from the stored compressed gas quantity in a predetermined pressure range to be able to hold can be provided that the compressed gas buffer not only has a pure storage volume, but that this storage volume is limited by a force-loaded separation membrane, for example in the form of a spring accumulator or gas pressure accumulator.
Falls gewünscht, kann das weitere Absperrventil auch ein Ventil sein, dass im Betriebszustand der Abgasanlage geschlossen ist und öffnet, sobald die Abgas anlage stillgesetzt wird. Am ersten Absperrventil, insbesondere wenn dieses ein Rückschlagventil ist, liegt dann während des Betriebs der Abgasanlage immer ein Druckgefälle mit hohem Druck auf der Seite des Additivkanals und niedrigem Druck auf der Seite der Druckgasversorgung an, so dass das Rückschlagventil den Additivkanal von der Druckgasversorgung fluiddicht abkoppelt. Sobald die Abgasanlage stillgesetzt wird, öffnet das weitere Absperrventil, so dass sich der Druck auf der Seite der Druckgasversorgung durch einströmendes Druckgas erhöht, bis schließlich das erste Absperrventil öffnet und Druckgas in den Additivkanal strömt.If desired the other shut-off valve can also be a valve that in the operating state of Exhaust system is closed and opens, as soon as the exhaust system is shut down. At the first shut-off valve, especially if this is a check valve is, then lies during Operating the exhaust system always a pressure drop with high pressure on the Side of the additive channel and low pressure on the side of the compressed gas supply on, leaving the check valve the additive channel from the compressed gas supply fluid-tight decouples. As soon as the exhaust system is stopped, the further shut-off valve opens, so that the pressure on the side of the pressurized gas supply through inflowing Compressed gas increases, until finally the first shut-off valve opens and Compressed gas flows into the additive channel.
Liegt im Betriebszustand der Abgasanlage am Druckgasanschluss auf der Seite der Druckgasversorgung Druckgas mit höherem Druck an als der Druck des Additivs in dem Additivkanal, so kann grundsätzlich allein durch diese Druckdifferenz dafür gesorgt werden, dass zwar Druckgas in den Additivkanal gelangen kann, nicht jedoch Additiv in die zur Druckgasversorgung führende Leitung. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Betriebszustand der Abgasanlage am Druckgasanschluss wenigstens zeitweise Druckgas mit höherem Druck als der Druck des Additivs in dem Additivkanal anliegt, so dass sich in den Additivkanal strömendes Druckgas wenigstens zum Teil in dem Additiv löst.Lies in the operating state of the exhaust system at the compressed gas connection on the Side of pressurized gas supply pressurized gas at higher pressure than pressure of the additive in the additive channel, so basically can only by this pressure difference ensured be that compressed gas can enter the additive channel, not However, additive in the line leading to the compressed gas supply. In a preferred Embodiment of the invention can be provided that in the operating state the exhaust system at the compressed gas connection at least temporarily pressurized gas with higher Pressure as the pressure of the additive in the additive channel is applied, so in that compressed gas flowing into the additive channel at least partly dissolved in the additive.
Ein zusätzliches Absperrventil in der Nähe der Mündung des Druckluftanschlusses in den Additivkanal ist bei dieser Ausgestaltung nicht erforderlich, denn es soll gerade im Betriebszustand der Abgasanlage Druckluft in den Additivkanal gelangen können, um in Lösung mit dem flüssigen Additiv zu gehen. Vorzugsweise wird ein Druckgas verwendet, welches sich in dem Additiv löst. Die Löslichkeit von Gas in einem flüssigen Additiv steigt mit zunehmendem Druck des Additivs an, so dass ein hoher Einspritzdruck des Additivs sich auf die Menge des darin lösbaren Druckgases günstig auswirkt. Beispielsweise besitzt Luft eine erhebliche Löslichkeit in Wasser, was die Verwendung von Druckluft als Druckgas ermöglicht.One additional Shut-off valve near the muzzle the compressed air connection in the additive channel is in this embodiment Not required, because it should be straight in the operating state of the exhaust system Compressed air can enter the additive channel to be in solution with the liquid To go additive. Preferably, a compressed gas is used, which dissolves in the additive. The solubility of gas in a liquid Additive increases with increasing pressure of the additive, so that a high injection pressure of the additive is based on the amount of pressure gas dissolvable therein Cheap effect. For example, air has a considerable solubility in water, which allows the use of compressed air as compressed gas.
Nach Abschalten der Abgasanlage wird sich der Druck in der Additivversorgung und im Additivkanal verringern, weil Additiv zu der Additivversorgung zurückströmt. Die Druckverringerung führt zu einem Austreiben des im Additiv gelösten Druckgases, das sich dann in Form von Gasblasen im Additivkanal sammeln kann. Diese Ausgestaltung hat noch weitere Vorteile, weil das im Additiv gelöste Druckgas beim Einspritzen des Additivs in die Abgasanlage das Zerstäuben des Additivs in möglichst kleine Additivtropfen begünstigt. Außerdem gestattet es diese Ausgestaltung, Gaspolster auch in Bereiche des Dosierelements zu bringen, die im Additivkanal stromabwärts der Mündung des Druckgasanschlusses liegen.To Shutting off the exhaust system will increase the pressure in the additive supply and in the additive channel because additive flows back to the additive supply. The Pressure reduction leads to expelling the dissolved in the additive compressed gas, which then can collect in the form of gas bubbles in the additive channel. This embodiment has even more advantages because the compressed gas dissolved in the additive when injecting the additive into the exhaust system, the atomizing of the Additive in as possible favored small additive drops. Furthermore allows this configuration, gas cushion also in areas of To bring metering in the additive channel downstream of the muzzle lie the compressed gas connection.
In einem Ausführungsbeispiel besteht im Betriebszustand der Abgasanlage jederzeit eine Fluidverbindung zwischen Druckgasanschluss und Additivkanal. Alternativ ist denkbar, dass im Betriebszustand der Abgasanlage eine Fluidverbindung zwischen Druckgasanschluss und Additivkanal ausschließlich während solcher Zeiträume besteht, in denen keine Einspritzung von Additiv in die Abgasanlage stattfindet.In one embodiment, in the operating state of the exhaust system at any time a fluid connection between compressed gas connection and Addi tivkanal. Alternatively, it is conceivable that in the operating state of the exhaust system there is a fluid connection between compressed gas connection and additive channel exclusively during such periods in which there is no injection of additive into the exhaust system.
Um die Menge des in den Additivkanal gelangenden Druckgases kontrollieren zu können, so dass die Menge des Druckgases der in einem jeweiligen Betriebszustand von Verbrennungsmotor und Abgasanlage benötigten Additivmenge angepasst werden kann, ist es günstig, wenn im Druckgasanschluss eine Querschnittsverengung vorgesehen ist, welche den Massenstrom von in den Additivkanal gelangendem Druckgas begrenzt. Beispielsweise kann diese Querschnittsverengung die Form einer kritischen Düse oder Lavaldüse haben.Around Check the amount of compressed gas entering the additive channel to be able to so that the amount of compressed gas in a respective operating state adapted by combustion engine and exhaust system amount of additive it can be cheap, if provided in the compressed gas connection, a cross-sectional constriction is, which the mass flow from reaching into the additive channel Compressed gas limited. For example, this cross-sectional constriction the shape of a critical nozzle or Laval nozzle to have.
Um die Ausbildung von Druckgaspolstern an möglichst weit stromabwärts liegende Stellen des Additivkanals zu erreichen, ist es günstig, wenn der Druckgasanschluss an einer in vertikaler Richtung tiefsten Stelle in den Additivkanal mündet und so gewissermaßen der Druckgasanschluss möglichst weit in den Additivkanal hinab reicht. Die Mündung des Druckgasanschlusses kann sich dabei durchaus über den ersten Ansatz der Additivanschlusses hinaus erstrecken, so dass sie in eingebautem Zustand bis in den Teil des Additivkanals reicht, der durch das Dosierelement gebildet wird.Around the formation of compressed gas cushions as far downstream as possible To reach the additive channel, it is favorable if the compressed gas connection at a deepest point in the vertical direction in the additive channel ends and so to speak the compressed gas connection as possible extends far into the additive channel down. The mouth of the compressed gas connection may well over extend the first approach of the additive terminal, so that in the installed state it reaches into the part of the additive channel, which is formed by the metering element.
In bevorzugter Ausgestaltung sind im Additivkanal sich in vertikaler Richtung erstreckende Hinterschneidungen gebildet, die Totvolumina bilden, in denen sich im Additivkanal aufsteigendes Druckgas sammelt. Vorzugsweise sind Dosierventil und Additivanschluss in geeignet geneigter Einbaulage an der Abgasanlage eingebaut, wobei in der Einbaulage der Additivkanal sich zumindest auch in vertikaler Richtung erstreckt, besonders bevorzugt sogar im Wesentlichen in vertika ler Richtung erstreckt. Tritt dann an einer in vertikaler Richtung tiefer liegenden Stelle des Additivkanals Druckgas aus dem Druckgasanschluss in den Additivkanal aus oder bildet sich eine Gasblase aus im Additiv gelöstem Druckgas, das aus der Lösung getrieben wird, so steigt es als Gasblase in dem Additiv nach oben, bis diese an einem Hindernis hängenbleibt. Ganz besonders geeignet zum Einfangen solcher Gasblasen sind in vertikaler Richtung hinterschnittene Bereiche, welche gewissermaßen einen nach oben und zu den Seiten hin begrenzten und nach unten geöffneten sackartigen Hohlraum bilden, in dem sich auch ausgedehnte Gaspolster bilden können. Totvolumina der beschriebenen Art können gebildet sein im Additivanschluss, im Dosierventil selbst oder/und zwischen einander in eingebautem Zustand zugeordneten Teilen von Additivanschluss und Dosierventil. Um die Ausbildung von Gaspolstern im Additivkanal zu unterstützen, können ggf. ein Additivzulauf, Additivanschluss oder/und Dosierventil im eingebauten Zustand so angeordnet sein, dass sich ein siphonartiger Verlauf der Additivleitung bzw. des Additivkanals ergibt.In Preferred embodiment are in the additive channel in vertical Direction extending undercuts formed, the dead volumes form, in which accumulates in the additive channel ascending compressed gas. Preferably metering valve and additive connection are suitable inclined mounting position on the exhaust system installed, wherein in the Installation position of the additive channel at least in the vertical direction extends, more preferably even substantially in verti ler Direction extends. Then step deeper in a vertical direction lying point of the additive channel compressed gas from the compressed gas connection in the additive channel or forms a gas bubble in the additive dissolved Compressed gas coming out of the solution is driven, so it rises as a gas bubble in the additive to the top, until it hangs on an obstacle. Especially suitable for capturing such gas bubbles are in vertical direction undercut areas, which to a certain extent a bounded upwards and to the sides and opened downwards form baggy cavity in which also extended gas cushion can form. Dead volumes of the type described can be formed in the additive connection, in the metering valve itself or / and between each other when installed associated parts of additive connection and metering valve. To the Training to support gas cushions in the additive channel, may possibly an additive inlet, additive connection and / or metering valve in the built-in Condition should be arranged so that a siphon-like course the additive line or the additive channel results.
In den genannten Totvolumina kann sich sowohl Druckgas sammeln, welches durch den Druckgasanschluss in den Additivkanal einströmt als auch im Additivkanal freigesetztes Druckgas, beispielsweise im Additiv gelöstes Druckgas. Um geeignete Totvolumina ausbilden zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn der Additivanschluss mehrteilig aufgebaut ist, z. B. zwei bis drei Teile umfasst.In The said dead volumes can collect both compressed gas, which flows through the compressed gas connection in the additive channel as well as in Additive channel released pressurized gas, for example dissolved in the additive compressed gas. In order to be able to form suitable dead volumes, it may be advantageous if the additive connection is constructed in several parts, z. B. two to includes three parts.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zum Eindosieren von Additiv in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Dosierelement mit wenigstens einer Dosieröffnung und einen Additivanschluss der oben beschriebenen Art.The The present invention also relates to a dispensing assembly of additive in an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a metering element with at least one metering opening and an additive connection of the type described above.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to the drawings embodiments explained in more detail. It shows:
Am
Gehäuse
In
der in
In
Im
Betriebszustand von Verbrennungsmotor und Abgasanlage sendet die
Steuereinheit
Sobald
der Verbrennungsmotor samt Abgasanlage stillgesetzt wird, z. B.
wenn das Fahrzeug abgestellt wird, wird das zweite Absperrventil
Die
Menge an zur Bildung von Gaspolstern zur Verfügung stehendem Druckgas ist
begrenzt durch das Volumen der Druckgasleitung
Es
sei noch darauf hingewiesen, dass anstelle oder zur Unterstützung des
Rückschlagventils
Bei
der Ausführungsform
gemäß
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DE102008054726A DE102008054726A1 (en) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | Device for feeding additive to exhaust system of internal combustion engine, has additive connection which is brought in connection with additive supply, where additive connection has attachment piece which is connected at additive inlet |
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2008
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