Die
Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
mit einer Brennkraftmaschine und einer Abgasreinigungseinrichtung zur
Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine, wobei die Abgasreinigungseinrichtung
eine Dosiereinrichtung zum mittels Reduktionsmitteldruck erfolgenden
Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas und die Brennkraftmaschine
eine Kraftstoffzuführvorrichtung zum mittels Kraftstoffdruck
erfolgenden Einspritzen von Kraftstoff aufweist. Die Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats.The
The invention relates to a drive unit, in particular a motor vehicle,
with an internal combustion engine and an exhaust gas purification device for
Purification of exhaust gas of the internal combustion engine, wherein the exhaust gas purification device
a metering device for taking place by means of reducing agent pressure
Introducing a reducing agent into the exhaust gas and the internal combustion engine
a fuel supply device for fuel pressure
having injecting fuel. The invention relates
Furthermore, a method for operating a drive unit.
Stand der TechnikState of the art
Antriebsaggregate
der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie werden beispielsweise
zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs oder eines anderen Systems, welches
mechanische Energie benötigt, verwendet. Besonders im Kraftfahrzeugbereich
umfasst das Antriebsaggregat in den meisten Fällen eine
Brennkraftmaschine, in welcher durch Verbrennen von Kraftstoff mechanische
Energie erzeugt wird. Beim Verbrennen des Kraftstoffes entsteht
Abgas, welches vor dem Verlassen des Antriebsaggregats gereinigt
werden muss, um die immer strenger werdenden Anforderungen an die
Umweltverträglichkeit des Antriebsaggregats einzuhalten.
Um die Reinigung des Abgases durchzuführen kann Reduktionsmittel
in das Abgas eingebracht werden. Dies ist beispielsweise vorgesehen,
wenn als Kraftstoff ein Dieselkraftstoff verwendet wird. In diesem
Zusammenhang kann beispielsweise eine selektive katalytische Reduktion
durchgeführt werden, um eine Entstickung des Abgases durchzuführen.
Dabei werden Stickoxide (NOx) in weniger
umweltschädliche Produkte zerlegt. Zur Durchführung
der Reduktion der Stickoxide wird beispielsweise Ammoniak dem Abgasstrom
beigemengt. In einem nachfolgenden Katalysator läuft daraufhin
die selektive katalytische Reduk tion ab. Dabei entstehen als Produkte
Wasser und Stickstoff. Das benötigte Ammoniak wird üblicherweise
in Form einer Harnstofflösung in einem Tank mitgeführt,
da freies Ammoniak aufgrund seiner Toxizität ein Sicherheitsrisiko
darstellt. Verwendet wird beispielsweise eine 32,5-%ige Harnstofflösung, die
synthetisch hergestellt und üblicherweise mit AdBlue bezeichnet
wird. Zum Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas ist die
Dosiereinrichtung vorgesehen, während die Kraftstoffzuführvorrichtung zum
Einbringen des Kraftstoffes in die Brennkraftmaschine vorgesehen
ist. Sowohl die Kraftstoffzuführvorrichtung als auch die
Dosiereinrichtung dienen zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffes
beziehungsweise des Reduktionsmittels. Zu diesem Zweck weist die
Kraftstoffzuführvorrichtung beispielsweise eine Kraftstoffpumpe
auf. Auch die Druckbeaufschlagung des Reduktionsmittels in der Dosiereinrichtung
wird mittels einer Fördereinrichtung realisiert, wie beispielsweise
in der WO 2005/038205
A1 beschrieben.Drive units of the type mentioned are known. For example, they are used to power a motor vehicle or other system that requires mechanical power. Especially in the automotive sector, the drive unit comprises in most cases an internal combustion engine in which mechanical energy is generated by burning fuel. When the fuel is burned, exhaust gas is produced which must be cleaned before leaving the drive unit in order to comply with the ever stricter requirements for the environmental compatibility of the drive unit. To carry out the purification of the exhaust gas, reducing agent can be introduced into the exhaust gas. This is provided, for example, when a diesel fuel is used as the fuel. In this connection, for example, selective catalytic reduction may be performed to perform denitrification of the exhaust gas. In the process, nitrogen oxides (NO x ) are broken down into less environmentally harmful products. To carry out the reduction of the nitrogen oxides, for example, ammonia is added to the exhaust gas stream. In a subsequent catalyst, the selective catalytic reduction then takes place. The products are water and nitrogen. The required ammonia is usually carried in the form of a urea solution in a tank, as free ammonia poses a safety risk due to its toxicity. For example, a 32.5% urea solution is used which is synthetically made and commonly referred to as AdBlue. For introducing the reducing agent into the exhaust gas, the metering device is provided, while the fuel supply device is provided for introducing the fuel into the internal combustion engine. Both the fuel supply device and the metering device serve to pressurize the fuel or the reducing agent. For this purpose, the fuel supply device, for example, a fuel pump. The pressurization of the reducing agent in the metering device is realized by means of a conveyor, such as in the WO 2005/038205 A1 described.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Demgegenüber
weist das Antriebsaggregat mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen
den Vorteil auf, dass keine separate Fördereinrichtung, beispielsweise
in Form einer Pumpe, für das Reduktionsmittel benötigt
wird. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem
eine Druckwirkverbindung zwischen Dosiereinrichtung und Kraftstoffzuführvorrichtung zum
Aufbau des Reduktionsmitteldrucks vorgesehen ist. Gegenüber
dem Stand der Technik entfällt somit eine separate Fördereinrichtung
für den Aufbau des Reduktionsmitteldrucks. Das Einbringen
des unter Druck stehenden Reduktionsmittels ist aufgrund des Reduktionsmitteldrucks
vorgesehen. Die Druckbeaufschlagung des Reduktionsmittels erfolgt über
die Druckwirkverbindung. Diese ist dazu ausgebildet, das Reduktionsmittel
aufgrund eines im Bereich der Kraftstoffzuführvorrichtung
erzeugten Drucks, beispielsweise eines Kraftstoffdrucks, mit Druck
zu beaufschlagen, dabei jedoch eine vollständige Trennung
zwischen Kraftstoff und Reduktionsmittel zu gewährleisten.
Es kann also vorgesehen sein, dass der Reduktionsmitteldruck durch
den Kraftstoffdruck erzeugt wird. Die Druckwirkverbindung stellt
lediglich eine indirekte Verbindung zum Übertragen des Drucks
zwischen Kraftstoffzuführvorrichtung und Dosiereinrichtung
dar. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Brennkraftmaschine
ein Dieselmotor ist und die Kraftstoffzuführvorrichtung
nach dem Common-Rail-, Pumpe-Düse- oder Pumpe-Leitung-Düse-Prinzip
arbeitet. Im Falle eines Common-Rail-Systems ist die Druckwirkverbindung
zwischen der Dosiereinrichtung und einem Druckspeicher („Rail”)
der Kraftstoffzuführvorrichtung vorgesehen. Dabei kann
die Dosiereinrichtung einen eigenen Druckspeicher aufweisen, der
mit demjenigen der Kraftstoffzuführvorrichtung die Druckwirkverbindung aufweist.
Bei Pumpe-Düse- oder Pumpe-Leitung-Düse-Systemen
wird üblicherweise ein weiterer Antriebsnocken zur Erzeugung
des Drucks für die Dosiereinrichtung benötigt.
Dieser wird über einen Rollenstößel angetrieben.
An dem Rollenstößel kann ein Antriebskolben integriert
sein. Auf diese Weise wird der nötige Arbeitsdruck für
die Dosiereinrichtung bereitgestellt und mittels der Druckwirkverbindung
an diese übertragen. Es wird somit deutlich, dass die Kraftstoffzuführvorrichtung
zusätzliche Mittel zur Erzeugung eines weiteren Drucks
neben dem Kraftstoffdruck aufweisen kann. Die Druckwirkverbindung liegt
dann zwischen diesen Mitteln und der Dosiereinrichtung vor. In diesem
Fall ist die Druckbeaufschlagung des Reduktionsmittels also nicht
durch den Kraftstoffdruck vorgesehen, sondern durch den von den
Mitteln erzeugten Druck. Im Folgenden wird der Einfachheit halber
sowohl der Druck des Kraftstoffs als auch der mit Hilfe des Mittels
zur Druckerzeugung erzeugte weitere Druck als Kraftstoffdruck bezeichnet.
Dabei ist der Kraftstoffdruck der Druck, welcher über die
Druckwirkverbindung endgültig an der Dosiereinrichtung
anliegt. Es kann vorgesehen sein, dass der Kraftstoffdruck dem tatsächlichen
Druck entspricht, mit welchem der Kraftstoff in die Brennkraftmaschine
eingespritzt wird oder einem niedrigeren Druck, der beispielsweise
mittels einer Drossel hergestellt ist. Auf diese Weise kann auch
für weitere Kraftstoffzuführvorrichtungsarten
verfahren werden. Das beschriebene System ist beispielsweise auch zusammen
mit Reihenpumpen oder Verteilerpumpen einsetzbar.In contrast, the drive unit with the features mentioned in claim 1 has the advantage that no separate conveyor, for example in the form of a pump, is needed for the reducing agent. This is achieved according to the invention by providing a pressure-acting connection between the metering device and the fuel supply device to build up the reducing agent pressure. Compared to the prior art thus eliminates a separate conveyor for the construction of the reducing agent pressure. The introduction of the pressurized reducing agent is provided due to the reducing agent pressure. The pressurization of the reducing agent via the Druckwirkverbindung. This is designed to pressurize the reducing agent due to a pressure generated in the region of the fuel supply device, for example a fuel pressure, while ensuring complete separation between the fuel and the reducing agent. It can therefore be provided that the reducing agent pressure is generated by the fuel pressure. The pressure-acting connection is merely an indirect connection for transmitting the pressure between the fuel supply device and the metering device. It can be provided, in particular, that the internal combustion engine is a diesel engine and the fuel supply device is based on the common rail, pump nozzle or pump line nozzle. Principle works. In the case of a common rail system, the pressure-acting connection between the metering device and a pressure accumulator ("rail") of the fuel supply device is provided. In this case, the metering device may have its own pressure accumulator which has the pressure-acting connection with that of the fuel supply device. In pump-nozzle or pump-line-nozzle systems, usually another drive cam is required to generate the pressure for the metering device. This is driven by a roller tappet. On the roller tappet, a drive piston can be integrated. In this way, the necessary working pressure for the metering device is provided and transmitted to the latter by means of the pressure-acting connection. It thus becomes clear that the fuel supply device can have additional means for generating a further pressure in addition to the fuel pressure. The pressure-acting connection is then present between these means and the metering device. In this case, the pressurization of the reducing agent is therefore not provided by the fuel pressure, but by the pressure generated by the means. In the following, for the sake of simplicity, both the pressure of the fuel and that of the pressure generating means will be used generated additional pressure referred to as fuel pressure. In this case, the fuel pressure is the pressure which rests definitively on the metering device via the pressure-acting connection. It can be provided that the fuel pressure corresponds to the actual pressure with which the fuel is injected into the internal combustion engine or a lower pressure, which is produced for example by means of a throttle. In this way, it is also possible to proceed for other kinds of fuel supply devices. The system described can also be used, for example, together with series pumps or distributor pumps.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Druckwirkverbindung
mittels einer Kolbenanordnung und/oder über eine Membran
hergestellt ist. Die Kolbenanordnung ist der Dosiereinrichtung zugeordnet
beziehungsweise Bestandteil von dieser. Die Kolbenanordnung dient
dem Übertragen von Druck von der Kraftstoffzuführvorrichtung
zu der Dosiereinrichtung. Dabei soll eine vollständige
Fluidtrennung zwischen Kraftstoff und Reduktionsmittel erreicht
sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Membran vorgesehen
sein. Diese dient beispielsweise der Fluidtrennung von Kraftstoff
und Reduktionsmittel oder von einem Hydraulikmedium und dem Reduktionsmittel.
Die Druckwirkverbindung ist dabei über die Membran hergestellt,
wobei zusätzlich die Kolbenanordnung zur Druckbeaufschlagung
der Membran vorgesehen sein kann. In ersterem Fall kann die Druck- Wirkverbindung
unmittelbar über die Membran realisiert sein, also das
Reduktionsmittel direkt mit dem Kraftstoffdruck beaufschlagt werden. In
letzterem Fall wird beispielsweise der Kraftstoffdruck mittels der
Kolbenanordnung auf das Hydraulikmedium übertragen, welches über
die Membran in Druckwirkverbindung zu dem Reduktionsmittel steht. Die
Druckwirkverbindung kann somit über eine Kolben-Exzenter-Membrananordnung
beziehungsweise eine Kolben-Membrananordnung hergestellt sein. Die
(flexible) Membran kann aus Metall oder Kunststoff bestehen.A
Further development of the invention provides that the pressure-acting connection
by means of a piston arrangement and / or via a membrane
is made. The piston assembly is associated with the metering device
or part of this. The piston assembly is used
transmitting pressure from the fuel supply device
to the metering device. It should be a complete
Fluid separation between fuel and reducing agent achieved
be. Alternatively or additionally, the membrane may be provided
be. This serves, for example, the fluid separation of fuel
and reducing agent or a hydraulic medium and the reducing agent.
The pressure-sensitive connection is made over the membrane,
wherein additionally the piston assembly for pressurizing
the membrane can be provided. In the former case, the pressure-active connection
be realized directly over the membrane, so that
Reducing agent can be applied directly to the fuel pressure. In
The latter case, for example, the fuel pressure by means of
Transfer piston assembly to the hydraulic medium, which over
the membrane is in pressure-acting connection with the reducing agent. The
Druckwirkverbindung can thus via a piston eccentric diaphragm assembly
or a piston-diaphragm assembly be prepared. The
(flexible) membrane can be made of metal or plastic.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kolbenanordnung
einen in einem Geberzylinder angeordneten Geberkolben und einen
in einem Reduktionsmittelzylinder angeordneten Reduktionsmittelkolben
aufweist, die, insbesondere über eine Kuppelstange, wirkverbunden
sind. Geberzylinder und Geberkolben sind also auf der Seite der
Kraftstoffzuführvorrichtung und der Reduktionsmittelzylinder
und der Reduktionsmittelkolben auf der Seite der Dosiereinrichtung
vorgesehen. Der Geberkolben ist derart in dem Geberzylinder angeordnet,
dass er mit dem Druck der Kraftstoffzuführvorrichtung beaufschlagt
werden kann. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass Kraftstoff
in den Geberzylinder eingeleitet wird. Der Geberzylinder kann also
ein Kraftstoffzylinder und der Geberkolben ein Kraftstoffkolben
sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein weiteres Fluid
in dem Geberzylinder vorgesehen ist, welches von den Mittel zur
Druckerzeugung der Kraftstoffzuführvorrichtung druckbeaufschlagt
ist. Geberkolben und Reduktionsmittelkolben sind, beispielsweise über
die Kuppelstange, wirkverbunden. Eine Auslenkung des Geberkolbens
wird also auf den Reduktionsmittelkolben übertragen. Dadurch
wird in dem Reduktionsmittelzylinder befindliches Reduktionsmittel
mit dem Reduktionsmitteldruck beaufschlagt. Das druckbeaufschlagte
Reduktionsmittel kann daraufhin in das Abgas eingebracht werden.A
Development of the invention provides that the piston assembly
a master cylinder arranged in a master cylinder and a
in a reducing agent cylinder arranged reducing agent piston
has, which, in particular via a coupling rod, operatively connected
are. Master cylinder and master piston are so on the side of
Fuel supply device and the reducing agent cylinder
and the reducing agent piston on the side of the metering device
intended. The master piston is arranged in the master cylinder,
that it is subjected to the pressure of the fuel supply device
can be. It is especially provided that fuel
is introduced into the master cylinder. So the master cylinder can
a fuel cylinder and the master piston a fuel piston
be. However, it can also be provided that another fluid
is provided in the master cylinder, which of the means for
Pressure generation of the fuel supply device pressurized
is. Master piston and reducing agent piston are, for example, over
the coupling rod, actively connected. A deflection of the master piston
is therefore transferred to the reducing agent piston. Thereby
becomes reducing agent in the reducing agent cylinder
subjected to the reducing agent pressure. The pressurized
Reducing agent can then be introduced into the exhaust gas.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Geberkolben und/oder
der Reduktionsmittelkolben mit einer Federkraft beaufschlagt sind.
Die Federkraft ist insbesondere vorgesehen, um Geberkolben und/oder
Reduktionsmittelkolben in eine Ausgangsstellung zurückzubewegen,
wenn die Kolbenanordnung nicht mit Druck beaufschlagt ist. Alternativ kann
es auch vorgesehen sein, den Kraftstoffdruck zum Rückstellen
des Geberkolbens und/oder des Reduktionsmittelkolbens in die Ausgangsstellung
zu verwenden.A
Development of the invention provides that the master piston and / or
the reducing agent piston are acted upon by a spring force.
The spring force is provided in particular to master piston and / or
To move the reducing agent piston back to a starting position,
when the piston assembly is not pressurized. Alternatively, you can
It also be provided to reset the fuel pressure
of the master piston and / or the reducing agent piston in the starting position
to use.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kolbenanordnung
zur Druckminderung oder Druckerhöhung des Kraftstoffdrucks
vorgesehen ist. In der Dosiereinrichtung soll der Reduktionsmitteldruck
derart erzeugt werden, dass er entweder dem Kraftstoffdruck entspricht
oder höher oder niedriger ist. Der Dosiereinrichtung kann
also für eine Druckminderung oder eine Druckerhöhung
vorgesehen sein. Bei der Druckminderung soll der Reduktionsmitteldruck
kleiner als der Kraftstoffdruck und bei der Druckerhöhung
größer sein. Dies wird beispielsweise über
unterschiedliche Abmessungen von Geberzylinder und/oder Reduktionsmittelzylinder
erreicht. Weist der Geberzylinder einen kleineren Querschnitt auf
als der Reduktionsmittelzylinder, so wird eine Druckminderung erreicht,
bei einem größeren Querschnitt des Geberzylinders
eine Druckerhöhung.A
Development of the invention provides that the piston assembly
for pressure reduction or pressure increase of the fuel pressure
is provided. In the metering device of the reducing agent pressure
be generated so that it corresponds either to the fuel pressure
or higher or lower. The metering device can
So for a pressure reduction or an increase in pressure
be provided. When reducing the pressure, the reducing agent pressure should
less than the fuel pressure and the pressure increase
to be taller. This is over for example
different dimensions of master cylinder and / or reducing agent cylinder
reached. If the master cylinder has a smaller cross section
as the reducing agent cylinder, a pressure reduction is achieved
at a larger cross-section of the master cylinder
an increase in pressure.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Reduktionsmitteldruck
mindestens 10 bar, bevorzugt mindestens 80 bar, besonders bevorzugt mindestens
150 bar beträgt. Üblicherweise eingesetzte Abgasreinigungseinrichtungen
arbeiten mit einem Reduktionsmitteldruck im Bereich von 5 bis 9 bar.
Außerdem sind die Komponenten der Dosiereinrichtung (beispielsweise
Dosierventile, Einspritzdüse und/oder Druckleitungen) oberhalb
140°C im Dauerbetrieb nicht anwendbar. Durch den gegenüber
dem Stand der Technik erhöhten Reduktionsmitteldruck wird
die Zerstäubung des Reduktionsmittels in dem Abgas feiner.
Dadurch kann der der Einbringung des Reduktionsmittels nachgeschaltete
Katalysator das Reduktionsmittel effizienter zur Reduktion des Abgases
nutzen. Beispielsweise kann die Katalysatorspeicherung des Reduktionsmittels
in feineren Oberflächenschichten stattfinden, was die katalytische
Wirkung zwischen einer Oberfläche des Katalysator und dem
vorbeiströmenden zu reduzierenden Abgases fördert.
Es kann jedoch auch eine Ausführung des Antriebsaggregats
ohne Katalysator verwendet werden. Durch den erhöhten Druck
ist es außerdem möglich, das zur Einbringung des
Reduktionsmittels in das Abgas verwendete Dosierventil höheren
Temperaturen auszusetzen, dieses also beispielsweise näher
an der Brennkraftmaschine anzuordnen. Dies folgt daraus, dass sich
das Reduktionsmittel beim Einbringen in das Abgas durch die Druckentlastung beziehungsweise
Expansion abkühlt. Die höheren Temperaturen in
der Nähe der Brennkraftmaschine und die höhere
Temperaturdifferenz zwischen Reduktionsmittel und Abgas sind außerdem
für die NH3-Bildung von Vorteil
(falls Harnstofflösung als Reduktionsmittel eingesetzt
wird). Bei der verbesserten Bildung von NH3 aus
der Harnstofflösung – die optimal im Bereich von
200 bis 600°C stattfindet – und der feinen Zerstäubung
erhöht sich die Reduktionsrate von NOx strömungstechnisch
vor dem Katalysator. Damit kann auch die notwendige Oberfläche
des Katalysators reduziert werden.A development of the invention provides that the reducing agent pressure is at least 10 bar, preferably at least 80 bar, particularly preferably at least 150 bar. Usually used exhaust gas purification devices operate with a reducing agent pressure in the range of 5 to 9 bar. In addition, the components of the metering device (for example metering valves, injection nozzle and / or pressure lines) above 140 ° C in continuous operation are not applicable. As a result of the increased reducing agent pressure compared with the prior art, the atomization of the reducing agent in the exhaust gas becomes finer. As a result, the catalyst downstream of the introduction of the reducing agent can use the reducing agent more efficiently for reducing the exhaust gas. For example, the catalyst storage of the reducing agent in finer Oberflä chenschichten, which promotes the catalytic effect between a surface of the catalyst and the passing to be reduced exhaust gas. However, it is also an embodiment of the drive unit can be used without a catalyst. Due to the increased pressure, it is also possible to suspend the metering valve used for introducing the reducing agent into the exhaust gas higher temperatures, so this example, to arrange closer to the engine. This follows from the fact that the reducing agent cools when introduced into the exhaust gas by the pressure relief or expansion. The higher temperatures in the vicinity of the internal combustion engine and the higher temperature difference between the reducing agent and the exhaust gas are also advantageous for NH 3 formation (if urea solution is used as the reducing agent). In the improved formation of NH 3 from the urea solution - which takes place optimally in the range of 200 to 600 ° C - and the fine atomization, the reduction rate of NO x increases fluidically before the catalyst. Thus, the necessary surface of the catalyst can be reduced.
Im
Falle der selektiven nichtkatalytischen Reduktion – also
ohne Katalysator – können die beschriebenen Effekte
direkt zur Reduktionsverbesserung eingesetzt sein. Durch den erhöhten
Reduktionsmitteldruck ergibt sich außerdem der Vorteil,
dass Rückstellfedern von Ventilen, beispielsweise eines Einspritzventils,
auf den höheren Druck ausgelegt sind. Daraus ergibt sich
direkt eine verbesserte Dichtigkeit der Ventile, da die Rückstellfeder
die Anpresskraft an einen Ventilsitz (beispielsweise einem Kegelsitz)
des Ventils bestimmt, womit bei Erhöhung der Kraft Leckagen
vermieden werden. Es wird somit der Austritt von Reduktionsmittel
aus der Dosiereinrichtung vermieden, wenn das Antriebsaggregat beziehungsweise
die Dosiereinrichtung nicht in Betrieb ist. Bei den bisher bekannten
Systemen mit dem niedrigeren Reduktionsmitteldruck treten durch
die schwächeren Rückstellfedern häufig
Leckagen auf, wodurch Reduktionsmittel in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine
austreten kann. Dies kann eine schädigende Wirkung auf
den Abgasstrang haben; im Falle der Harnstofflösung wird
zudem Kristallisation gefördert. Durch die Anordnung der
Dosiereinrichtung beziehungsweise einer Einbringvorrichtung in der
Nähe der Brennkraftmaschine wird außerdem eine
schnellere Betriebsbereitschaft der Einbringvorrichtung nach Starten
der Brennkraftmaschine bei niedrigen Außentemperaturen
erreicht, da ein Erwärmen/Auftauen der Einbringvorrichtung
beziehungsweise der Abgasreinigungseinrichtung beschleunigt abläuft.in the
Trap of selective noncatalytic reduction - ie
without catalyst - can the described effects
be used directly for reduction improvement. By the raised
Reducing agent pressure also gives the advantage
in that return springs of valves, for example an injection valve,
are designed for the higher pressure. This results in
directly improved tightness of the valves, since the return spring
the contact pressure on a valve seat (eg a conical seat)
the valve determines, which with increasing the force leaks
be avoided. It is thus the exit of reducing agent
avoided from the metering device when the drive unit or
the metering device is not in operation. In the previously known
Systems with the lower reductant pressure occur
the weaker return springs frequently
Leaks, reducing agent in an exhaust line of the internal combustion engine
can escape. This can have a damaging effect
have the exhaust system; in the case of urea solution is
also promoted crystallization. By the arrangement of
Dosing device or a delivery device in the
Near the engine is also a
faster operational readiness of the introduction device after starting
the internal combustion engine at low outside temperatures
achieved as a heating / thawing of the introduction device
or the exhaust gas purification device expires accelerated.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an die Dosiervorrichtung
eine Einbringvorrichtung, insbesondere mit einer Einspritzdüse,
zur Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas angeschlossen
ist. Mittels der Einbringvorrichtung wird das Reduktionsmittel in
den Abgasstrang, das heißt in das Abgas der Brennkraftmaschine,
eingebracht. Zu diesem Zweck kann die Einspritzdüse vorgesehen
sein. Mittels der Einspritzdüse wird eine feine Zerstäubung
des Reduktionsmittels in dem Abgas erreicht, wodurch die Effizienz
der Reduktion durch die vergrößerte Oberfläche
des Reduktionsmittels erhöht ist.A
Development of the invention provides that to the metering device
an introduction device, in particular with an injection nozzle,
connected to the introduction of the reducing agent in the exhaust gas
is. By means of the introduction device, the reducing agent in
the exhaust gas line, that is in the exhaust gas of the internal combustion engine,
brought in. For this purpose, the injection nozzle may be provided
be. By means of the injection nozzle is a fine atomization
of the reducing agent in the exhaust gas, thereby increasing the efficiency
the reduction by the enlarged surface
of the reducing agent is increased.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einbringvorrichtung
eine Mischeinheit aufweist. Die Einbringvorrichtung soll derart
ausgelegt sein, dass eine optimale Verwirbelung des Reduktionsmittels
mit dem Abgas erreicht wird. Zu diesem Zweck ist die Mischeinheit
vorgesehen. Diese verbessert die Vermischung von Reduktionsmittel
und Abgas.A
Further development of the invention provides that the introduction device
having a mixing unit. The introduction device should be like this
be designed that optimal turbulence of the reducing agent
is reached with the exhaust gas. For this purpose, the mixing unit
intended. This improves the mixing of reducing agent
and exhaust.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Mischeinheit Wirbelbildner
aufweist. Zur Verbesserung der Vermischung von Reduktionsmittel und
Abgas sind Wirbelbildner vorgesehen. Diese können beispielsweise
als flügelförmige Elemente im Bereich der Mischeinheit
beziehungsweise der Einbringvorrichtung vorgesehen sein. Die Wirbelbildner sind
dabei mit Vorteil zentral in dem Abgasstrang angeordnet, sodass
das Abgas um die Wirbelbildner herumläuft und dabei von
diesen umgelenkt und somit Turbulenz erzeugt wird. Durch die Wirbelbildner kann
beispielsweise eine Umlenkung des Abgasstroms in Umfangsrichtung
erfolgen, also ein Drall erzeugt werden. Vorzugsweise erfolgt die
Einbringung des Reduktionsmittels nachfolgend der Wirbelbildner,
also in einem Bereich des Abgasstroms, in welchem dieser bereits
den Drall aufweist. Auf diese Weise wird eine optimale Vermischung
des Reduktionsmittels mit dem Abgas erreicht.A
Development of the invention provides that the mixing unit vortex generator
having. To improve the mixing of reducing agent and
Exhaust gas are provided vortex generator. These can be, for example
as wing-shaped elements in the area of the mixing unit
or the introduction device may be provided. The vortex builders are
thereby advantageously arranged centrally in the exhaust system, so that
the exhaust gas runs around the vortex generator and thereby from
this deflected and thus turbulence is generated. Through the vortex generator can
For example, a deflection of the exhaust gas flow in the circumferential direction
done, so a spin are generated. Preferably, the
Introduction of the reducing agent below the vortex former,
So in an area of the exhaust stream, in which this already
has the twist. In this way, optimal mixing
of the reducing agent with the exhaust gas.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Reduktionsmittel
eine Harnstofflösung, eine Säure, insbesondere
Salzsäure, und/oder Alkohol enthält. Das Reduktionsmittel
ist vorzugsweise die Harnstofflösung oder Salzsäure
(HCl). Die Harnstofflösung ist dabei eine Harnstoff-Wasser-Lösung.
Aus dieser entsteht bei Einbringen in das Abgas der Brennkraftmaschine
Ammoniak (NH3), welches zur NOx-Reduktion
dient. Zu diesem Zweck kann nachfolgend der Einbringvorrichtung
ein Katalysator angeordnet sein. Es kann jedoch auch eine Reduktion des
Abgases ohne Katalysator durchgeführt werden. Alternativ
ist als Reduktionsmittel die Säure, insbesondere Salzsäure,
vorgesehen. Zusätzlich kann der Harnstofflösung
oder der Säure Alkohol zugesetzt werden, um einen Betrieb
der Abgasreinigungseinrichtung auch bei tiefen Temperaturen zu ermöglichen.
Der Alkohol erhöht also die Temperaturfestigkeit des Reduktionsmittels,
indem er ein Einfrieren verhindert.A development of the invention provides that the reducing agent contains a urea solution, an acid, in particular hydrochloric acid, and / or alcohol. The reducing agent is preferably the urea solution or hydrochloric acid (HCl). The urea solution is a urea-water solution. From this arises when introduced into the exhaust gas of the engine ammonia (NH 3 ), which is used for NO x reduction. For this purpose, a catalyst can be arranged downstream of the introduction device. However, it may also be carried out a reduction of the exhaust gas without a catalyst. Alternatively, the acid, in particular hydrochloric acid, is provided as the reducing agent. Additionally, alcohol may be added to the urea solution or the acid to permit operation of the exhaust gas purifier even at low temperatures. The alcohol thus increases the temperature resistance of the reducing agent by preventing freezing.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Verbindungsleitung
zwischen Dosiereinrichtung und Einbringvorrichtung zumindest teilweise aus
Metall besteht. Vorzugsweise ist eine vollständig aus Metall
bestehende Verbindungsleitung vorgesehen. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit
von Metall im Vergleich mit aus dem Stand der Technik bekannten Kunststoffleitungen
erfolgt ein Erwär men der Verbindungsleitung im Betrieb
deutlich schneller. Damit ist die Abgasreinigungseinrichtung nach
einem Starten der Brennkraftmaschine schneller betriebsbereit, da bei
tiefen Temperaturen möglicherweise gefrorenes Reduktionsmittel
schneller aufgetaut werden kann.A
Development of the invention provides that a connecting line
between metering device and introduction device at least partially
Metal exists. Preferably, one is made entirely of metal
existing connection line provided. Due to the high thermal conductivity
of metal in comparison with plastic pipes known from the prior art
a heating of the connecting line takes place during operation
much faster. This is the exhaust gas purification device after
starting the internal combustion engine faster ready, since at
low temperatures may contain frozen reducing agent
can be thawed faster.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Steuerung und/oder
Regelung der Abgasreinigungseinrichtung mittels einer Steuerungs- und/oder
Regelungsvorrichtung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Durch
die enge Koppelung zwischen Dosiereinrichtung und Kraftstoffzuführvorrichtung
ist es notwendig, diese aufeinander abzustimmen. Aus diesem Grund
kann es auch vorgesehen sein, dass die Steuerung und/oder Regelung
der Abgasreinigungseinrichtung von der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung
der Kraftstoffzuführvorrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine
durchgeführt wird. Es entfällt also nicht nur
die Fördereinrichtung für das Reduktionsmittel,
sondern es kann auch eine eigenständige Steuerungs-/Regelungsvorrichtung
der Abgasreinigungseinrichtung entfallen und vielmehr jene der Brennkraftmaschine verwendet
werden.A
Development of the invention provides that a controller and / or
Control of the exhaust gas purification device by means of a control and / or
Control device of the internal combustion engine is provided. By
the close coupling between metering device and fuel supply device
it is necessary to coordinate these. For this reason
It may also be provided that the control and / or regulation
the exhaust gas purification device of the control and / or regulating device
the fuel supply device or the internal combustion engine
is carried out. It is not only canceled
the conveyor for the reducing agent,
but it can also be an independent control / regulation device
the exhaust purification device omitted and rather used those of the internal combustion engine
become.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dosiereinrichtung
an oder in einem Reduktionsmitteltank angeordnet ist. Die Dosiereinrichtung ist
mit Vorteil im Bereich des Reduktionsmitteltanks vorgesehen. Durch
die Integration der Dosiereinrichtung mit dem Reduktionsmitteltank
kann der benötigte Platz reduziert werden. Es ist lediglich
die Druckwirkverbindung zwischen Kraftstoffzuführvorrichtung und
Dosiereinrichtung sowie die Verbindungsleitung zwischen Dosiereinrichtung
und Einbringvorrichtung vorzusehen.A
Development of the invention provides that the metering device
is arranged on or in a reducing agent tank. The metering device is
provided with advantage in the area of the reducing agent tank. By
the integration of the metering device with the reducing agent tank
The required space can be reduced. It's just
the pressure acting connection between the fuel supply device and
Metering device and the connecting line between metering device
and to provide insertion device.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Reduktionsmitteltank
und/oder die Verbindungsleitung beheizbar sind. Besonders bei niedrigen
Temperaturen kann es vorkommen, dass das Reduktionsmittel in dem
Reduktionsmitteltank und/oder der Verbindungsleitung gefriert. Um
eine schnelle Betriebsbereitschaft der Abgasreinigungseinrichtung
zu gewährleisten, sollen daher Reduktionsmitteltank und/oder
Verbindungsleitung beheizbar sein. Ist die Dosiereinrichtung im
Bereich des Reduktionsmitteltanks angeordnet, so erfolgt bei einem Beheizen
des Reduktionsmitteltanks auch gleichzeitig eine Erwärmung
der Dosiereinrichtung. Ein getrenntes Beheizen der Verbindungsleitung
kann entfallen, wenn die Dosiereinrichtung zusammen mit dem Reduktionsmitteltank
beheizt wird und die Verbindungsleitung zwischen Dosiereinrichtung
und Einbringvorrich tung aus Metall besteht. In diesem Fall wird
die Verbindungsleitung durch die Wärmeleitung des Metalls
zusammen mit dem Reduktionsmitteltank erwärmt, womit darin
befindliches Reduktionsmittel erwärmt beziehungsweise aufgetaut
wird.A
Further development of the invention provides that the reducing agent tank
and / or the connecting line can be heated. Especially at low
Temperatures, it may happen that the reducing agent in the
Reducing agent tank and / or the connecting line freezes. Around
a quick operational readiness of the exhaust gas purification device
to ensure, therefore, reducing agent tank and / or
Connecting line be heated. Is the metering device in
Arranged area of the reducing agent tank, it takes place during a heating
the reducing agent tank at the same time a warming
the metering device. A separate heating of the connecting line
may be omitted if the metering device together with the reducing agent tank
is heated and the connecting line between metering device
and Einbringvorrich device made of metal. In this case will
the connecting line through the heat conduction of the metal
heated together with the reducing agent tank, which is in it
located reducing agent heated or thawed
becomes.
Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats,
insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen,
wobei das Antriebsaggregat eine Brennkraftmaschine und eine Abgasreinigungseinrichtung
zum Reinigen von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist, und wobei ein
Reduktionsmittel mittels Reduktionsmitteldruck in das Abgas eingebracht
und Kraftstoff mittels Kraftstoffdruck in die Brennkraftmaschine
eingespritzt wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Reduktionsmitteldruck
durch eine Druckwirkverbindung zwischen Dosiereinrichtung und Kraftstoffzuführeinrichtung aufgebaut
wird.The
Invention further relates to a method for operating a drive unit,
in particular according to the above statements,
wherein the drive unit is an internal combustion engine and an exhaust gas purification device
for purifying exhaust gas of the internal combustion engine, and wherein a
Reducing agent introduced by means of reducing agent pressure in the exhaust gas
and fuel by means of fuel pressure in the internal combustion engine
is injected. It is provided that the reducing agent pressure
constructed by a pressure-acting connection between the metering device and the fuel supply device
becomes.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert,
ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:The
Invention will be described below with reference to the drawing
Embodiments explained in more detail,
without any limitation of the invention. Show it:
1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines
Antriebsaggregats mit einer Brennkraftmaschine und einer Abgasreinigungseinrichtung,
die eine Dosiereinrichtung und einen Reduktionsmitteltank aufweist, 1 1 is a schematic representation of a first embodiment of a drive unit with an internal combustion engine and an exhaust gas purification device, which has a metering device and a reducing agent tank,
2 den
Reduktionsmitteltank und die Dosiereinrichtung, wie aus 1 bekannt, 2 the reducing agent tank and the metering device, as shown 1 known,
3 eine
zweite Ausführungsform des Antriebsaggregats während
eines Ansaugens von Reduktionsmittel durch die Dosiereinrichtung, 3 a second embodiment of the drive unit during a suction of reducing agent through the metering device,
4 das
als 3 bekannte Antriebsaggregat während eines
Einspritzens von Reduktionsmittel in einen Abgastrakt, 4 that as 3 known drive unit during injection of reducing agent into an exhaust gas tract,
5 eine
dritte Ausführungsform des Antriebsaggregats während
des Ansaugens von Reduktionsmittel, 5 a third embodiment of the drive unit during the suction of reducing agent,
6 das
aus 5 bekannte Antriebsaggregat während des
Einspritzens, 6 the end 5 known drive unit during injection,
7 einen
Ausschnitt des Abgastrakts, wobei eine an die Dosiereinrichtung
angeschlossene Einbringvorrichtung dargestellt ist, die über
eine Mischeinheit verfügt, 7 a section of the exhaust tract, wherein a device connected to the metering device is shown having a mixing unit,
8 die
Mischeinheit, 8th the mixing unit,
9 eine
schematische Ansicht der Einbringvorrichtung in dem Abgastrakt, 9 a schematic view of the introduction device in the exhaust system,
10 eine
schematische Darstellung der Dosiereinrichtung in einer ersten Ausführungsform, 10 a schematic representation of the metering device in a first embodiment,
11 die
Dosiereinrichtung in einer zweiten Ausführungsform, 11 the metering device in a second embodiment,
12 die
Dosiereinrichtung in einer dritten Ausführungsform, und 12 the metering device in a third embodiment, and
13 die
Dosiereinrichtung in einer vierten Ausführungsform. 13 the metering device in a fourth embodiment.
Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Antriebsaggregats 1,
welches eine Brennkraftmaschine 2 und eine Abgasreinigungseinrichtung 3 aufweist.
Der Brennkraftmaschine 2 ist eine Kraftstoffzuführvorrichtung 4 zuzuordnen,
welche Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 5 entnimmt.
Der Kraftstoff wird über eine Kraftstoffleitung 6 einer
Fördereinrichtung 7 zugeführt, welche
in dem vorliegenden Beispiel eine Hochdruckpumpe 8 aufweist.
Die Hochdruckpumpe 8 bringt den Kraftstoff von einem niedrigen,
in dem Kraftstofftank 5 vorliegenden Druckniveau auf ein
höheres. Nachfolgend der Hochdruckpumpe 8 wird
der Kraftstoff auf dem höheren Druckniveau in einem Druckspeicher 9 gespeichert. Aus
dem Druckspeicher 9 werden Zuführleitungen 10 gespeist,
welche der gesteuerten Zuführung von Kraftstoff in Zylinder 11 der
Brennkraftmaschine 2 dienen. In den Zuführleitungen 10 sind
folglich Kraftstoffventile 12 vorgesehen, die in 1 lediglich
beispielhaft angedeutet sind. Die Kraftstoffventile 12 sind
mittels einer Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 13 ansteuerbar.
Die beschriebene Anordnung mit Druckspeicher 9 und von
diesem ausgehenden Zuführleitungen 10 bildet ein
Common-Rail-System 14. Der in dem Druckspeicher 9 vorliegende
Druck des Kraftstoffs wird mittels eines Drucksensors 15,
welcher an die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 13 angeschlossen
ist, gemessen. Der Druckspei cher 9 ist über eine
Drossel 16 mit dem Kraftstofftank 5 verbunden,
sodass nicht benötigter Kraftstoff aus dem Druckspeicher 9 in
den Kraftstofftank 5 gelangen kann.The 1 shows a schematic representation of a drive unit 1 which is an internal combustion engine 2 and an exhaust purification device 3 having. The internal combustion engine 2 is a fuel supply device 4 allocate which fuel from a fuel tank 5 extracts. The fuel is delivered via a fuel line 6 a conveyor 7 fed, which in the present example, a high-pressure pump 8th having. The high pressure pump 8th brings the fuel from a low, in the fuel tank 5 present pressure level to a higher. Following the high pressure pump 8th the fuel is at a higher pressure level in an accumulator 9 saved. From the accumulator 9 be feeding lines 10 fed, which is the controlled supply of fuel in cylinders 11 the internal combustion engine 2 serve. In the supply lines 10 are therefore fuel valves 12 provided in 1 merely indicated by way of example. The fuel valves 12 are by means of a control device 13 controllable. The described arrangement with accumulator 9 and from this outgoing feeders 10 forms a common-rail system 14 , The in the accumulator 9 This pressure of the fuel is detected by means of a pressure sensor 15 which is connected to the control / regulation device 13 connected, measured. The Druckspei cher 9 is over a throttle 16 with the fuel tank 5 connected so that unneeded fuel from the accumulator 9 in the fuel tank 5 can get.
Die
Abgasreinigungseinrichtung 3 dient dem Einbringen von Reduktionsmittel
aus einem Reduktionsmitteltank 17 in einen Abgastrakt 18 der
Brennkraftmaschine. Der Abgastrakt 18 wird dabei wie durch
die Pfeile 19 angedeutet von Abgas der Brennkraftmaschine 2 durchströmt.
Das Einbringen des Reduktionsmittels erfolgt dabei in einer Mischeinheit 20,
welche in den Abgastrakt 18 integriert ist, und in welcher
eine Einbringvorrichtung 21 mit einer Einspritzdüse 22 angeordnet
ist. Die Einspritzdüse 22 dient dabei dem Zerstäuben
des mit einem Reduktionsmitteldruck eingebrachten Reduktionsmittels.
Die Versorgung der Einbringvorrichtung 21 mit Reduktionsmittel
erfolgt über eine Verbindungsleitung 23, welche
anderseitig an eine in dem Reduktionsmitteltank 17 integrierte
Dosiereinrichtung 24 angeschlossen ist. Die Dosiereinrichtung 24 versorgt
also die Einbringvorrichtung 21 mit bei einem Reduktionsmitteldruck
vorliegendem Reduktionsmittel. Die Dosiereinrichtung 24 kann
innerhalb oder außerhalb des Reduktionsmitteltanks 17 angeordnet
sein. Sie wird von der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 13 der Brennkraftmaschine 2 gesteuert
beziehungsweise geregelt. Es ist also keine eigenständige
Steuerungs-/Regelungsvorrichtung für die Dosiereinrichtung 24 beziehungsweise
die Abgasreinigungseinrichtung 3 notwendig. Die Dosiereinrichtung 24 weist eine
Druckwirkverbindung 25 zu dem Druckspeicher 9 der
Brennkraftmaschine 2 auf. Über die Druckwirkverbindung 25,
welche beispielsweise als Hochdruckleitung 25' ausgebildet
ist, wird also unter Druck stehender Kraftstoff der Dosiereinrichtung 24 zugeführt.
Ebenso steht die Dosiereinrichtung 24 über eine
Drossel 26 mit dem Kraftstofftank 5 in Verbindung,
sodass der Dosiereinrichtung 24 über die Druckwirkverbindung 25 zugeführter
Kraftstoff bei einem durch die Drossel 26 reduzierten Druck
wieder dem Kraftstofftank 5 zugeführt werden kann.
Die Drossel 26 kann einen variablen Querschnitt aufweisen.The exhaust gas purification device 3 serves to introduce reducing agent from a reducing agent tank 17 in an exhaust tract 18 the internal combustion engine. The exhaust tract 18 is like the arrows 19 indicated by exhaust gas of the internal combustion engine 2 flows through. The introduction of the reducing agent takes place in a mixing unit 20 , which in the exhaust tract 18 is integrated, and in which a delivery device 21 with an injection nozzle 22 is arranged. The injector 22 serves to atomize the introduced with a reducing agent pressure reducing agent. The supply of the introduction device 21 with reducing agent via a connecting line 23 which on the other side to one in the reducing agent tank 17 integrated dosing device 24 connected. The metering device 24 thus supplies the introduction device 21 with reducing agent present at a reducing agent pressure reducing agent. The metering device 24 can be inside or outside of the reducing agent tank 17 be arranged. It is provided by the control device 13 the internal combustion engine 2 controlled or regulated. It is therefore not an independent control / regulating device for the metering device 24 or the exhaust gas purification device 3 necessary. The metering device 24 has a pressure-sensitive connection 25 to the accumulator 9 the internal combustion engine 2 on. About the pressure acting connection 25 which, for example, as a high-pressure line 25 ' is formed, so is pressurized fuel of the metering device 24 fed. Likewise, the metering device stands 24 via a throttle 26 with the fuel tank 5 in connection, so that the metering device 24 over the pressure acting connection 25 supplied fuel at one through the throttle 26 reduced pressure back to the fuel tank 5 can be supplied. The throttle 26 may have a variable cross-section.
Für
einen Betrieb der Abgasreinigungseinrichtung 3 ist als
Reduktionsmittel vorzugsweise eine Harnstofflösung oder
eine Säure vorgesehen, die jeweils mit Alkohol versetzt
sein kann. Die Harnstofflösung ist beispielsweise eine
Harnstoff-Wasser-Lösung und die Säure Salzsäure.
Bei einem Einbringen der Harnstofflösung in den Abgastrakt 18 wird
Ammoniak (NH3) gebildet, welches der Reduktion von Stickoxiden
(NOx) des Abgases dient. Um die Wirkung
des Reduktionsmittels zu verstärken, kann nachfolgend der
Einbringvorrichtung 21 ein Katalysator (nicht dargestellt)
vorgesehen sein, um eine katalytische selektive Reduktion der Stickoxide
vorzunehmen. Die Verbindungsleitung 23 besteht vorzugsweise
aus Metall. Der Reduktionsmitteltank 17 und/oder die Verbindungsleitung 23 können
beheizbar sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Beheizen
der Verbindungsleitung 23 über den Abgasstrom der
Brennkraftmaschine 2 und/oder über ein Beheizen
des Reduktionsmitteltanks 17 vorgesehen ist. In jedem Fall
kann eine schnelle Betriebsbereitschaft der Abgasreinigungseinrichtung 3 gewährleistet
werden, auch wenn es insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen
zu einem Gefrieren des Reduktionsmittels kommt. Die Abgasreinigungseinrichtung 3 soll
eisdruckfest ausgelegt sein. Das bedeutet, dass auch bei einem Gefrieren
des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmitteltank 17, der
Einbringvorrichtung 21, der Verbindungsleitung 23 und/oder
der Dosiereinrichtung 24 keinerlei Beschädigungen
der Abgasreinigungseinrichtung 3 zu erwarten sind. Dazu sind
die Komponenten entweder derart ausgelegt, um einem durch das Gefrieren
erhöhten Druck standzuhalten oder es sind Mittel vorgesehen,
um Reduktionsmittel aufgrund des durch das Gefrieren erhöhten
Drucks abzuführen, beispielsweise zurück in den Reduktionsmitteltank 17.
In diesem kann ein Druckausgleich vorgesehen sein.For operation of the exhaust gas purification device 3 is preferably provided as a reducing agent, a urea solution or an acid, which may be mixed with alcohol. The urea solution is, for example, a urea-water solution and the acid hydrochloric acid. When introducing the urea solution into the exhaust tract 18 Ammonia (NH 3 ) is formed, which serves the reduction of nitrogen oxides (NO x ) of the exhaust gas. In order to enhance the effect of the reducing agent, the introduction device can subsequently 21 a catalyst (not shown) may be provided to effect a catalytic selective reduction of the nitrogen oxides. The connection line 23 is preferably made of metal. The reducing agent tank 17 and / or the connection line 23 can be heated. However, it can also be provided that a heating of the connecting line 23 over the exhaust stream of the internal combustion engine 2 and / or via heating of the reducing agent tank 17 is provided. In any case, a quick operational readiness of the exhaust gas purification device 3 be guaranteed, even if it comes to freezing of the reducing agent, especially at low outdoor temperatures. The exhaust gas purification device 3 should be designed ice pressure resistant. This means that even with a freezing of the reducing agent in the reducing agent tank 17 , the insertion device 21 , the connection line 23 and / or the metering device 24 no damage to the exhaust gas purification device 3 are to be expected. For this, the components are either designed to withstand increased pressure due to freezing, or means are provided for reducing pressure due to the increased pressure due to freezing, for example, back into the reducing agent tank 17 , In this pressure equalization can be provided.
Die 2 zeigt
eine schematische Darstellung des Reduktionsmitteltanks 17 mit
daran integrierter Dosiereinrichtung 24. Es ist erkennbar,
dass der Dosiereinrichtung 24 über die Druckwirkverbindung 25 unter
Druck stehender Kraftstoff zugeführt wird, während über
eine Anschlussleitung 27 die Verbindung zu dem Kraftstofftank 5 hergestellt
ist. Über die Verbindungsleitung 23 wird durch
eine Ansaugleitung 28 aus dem Reduktionsmitteltank 17 angesaugtes
Reduktionsmittel der Einbringvorrichtung 21 (hier nicht
dargestellt) zugeführt. Die Druckwirkverbindung 25 zwischen
Dosiereinrichtung 24 und Kraftstoffzuführvorrichtung 4 dient
dabei dem Aufbau eines Reduktionsmitteldrucks, mit welchem das Reduktionsmittel
anschließend der Einbringvorrichtung 21 zugeführt
wird. Die Wirkverbindung zwischen Kraftstoffdruck und Reduktionsmitteldruck
ist im Bereich der Dosiereinrichtung 24 über eine
Kolbenanordnung 29 realisiert. Diese weist einen in einem
Geberzylinder 30 angeordneten Geberkolben 31 und
einen in einem Reduktionsmittelzylinder 32 angeordneten
Reduktionsmittelkolben 33 auf. Geberkolben 31 und
Reduktionsmittelkolben 33 sind über eine Kuppelstange 34 mit einander
wirkverbunden. Über die Kuppelstange 34 wird eine
Bewegung des Geberkolbens 31 auf den Reduktionsmittelkolben 33 übertragen.
Die Bewegung ist dabei in axialer Richtung vorgesehen.The 2 shows a schematic representation of the reducing agent tank 17 with dosing device integrated therewith 24 , It can be seen that the metering device 24 over the pressure acting connection 25 pressurized fuel is supplied while via a connecting line 27 the connection to the fuel tank 5 is made. About the connection line 23 is through a suction line 28 from the reducing agent tank 17 sucked reducing agent of the introduction device 21 (not shown here) supplied. The pressure acting connection 25 between metering device 24 and fuel supply device 4 serves the construction of a reducing agent pressure, with which the reducing agent then the introduction device 21 is supplied. The operative connection between fuel pressure and reducing agent pressure is in the range of the metering device 24 via a piston arrangement 29 realized. This has one in a master cylinder 30 arranged master piston 31 and one in a reducing agent cylinder 32 arranged reducing agent piston 33 on. master piston 31 and reducing agent flask 33 are over a coupling rod 34 interacting with each other. Over the coupling rod 34 becomes a movement of the master piston 31 on the reducing agent piston 33 transfer. The movement is provided in the axial direction.
In
dem Geberzylinder 30 ist eine Feder 35 angeordnet,
welche auf den Geberkolben 31 eine Federkraft aufbringt.
Diese Federkraft ist in Richtung einer Ruheposition gerichtet, sodass
eine Rückstellung von Geberkolben 31 und Reduktionsmittelkolben 33 erfolgt,
sobald die Kolbenanordnung 29 nicht mit Druck beaufschlagt
wird oder ein Druckgleichgewicht vorliegt. Die Kolbenanordnung 29 ist über
ein Ventil 36 mit der Druckwirkverbindung 25 verbunden.
Dabei ist das Ventil 36 mit einer, insbesondere einstellbaren,
Drosselfunktion ausgestattet, sodass der in dem Druckspeicher 9 vorliegende
Druck (beispielsweise 1400 bar) auf einen niedrigeren Druck (beispielsweise
100 bar) herabgesetzt wird, der anschließend in einem ersten
Druckraum 37 des Geberzylinders 30 anliegt. Der
Druck in dem ersten Druckraum 37 wird mittels eines Drucksensors 38 überwacht.
Dieser Drucksensor 38 ist ebenso wie das Ventil 36 an
die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 13 angeschlossen.
Zwischen Ventil 36 und Druckraum 37 ist ein Abzweig 39 vorgesehen,
von welchem aus eine Verbindung zu einem zweiten Druckraum 40 des
Geberzylinders 30 vorgesehen ist. In der Verbindung ist
dabei ein weiteres Ventil 41 angeordnet. Der zweite Druckraum 40 ist über
ein drittes Ventil 42 direkt an die Anschlussleitung 27 gekoppelt.
Ebenso an die Anschlussleitung 27 gekoppelt ist der erste
Druckraum 37, dies ist jedoch über die Drossel 26 vorgesehen. Die
Ventile 36, 41 und 42 können
als gemeinsames Ventil ausgebildet sein, also über einen
einzigen Aktuator betätigt sein. Dabei weist das Ventil 41 jeweils einen
gegensätzlichen Schaltzustand zu den Ventilen 36 und 42 auf.
Wenn das Ventil 41 geschlossen ist, so sind die Ventile 36 und 42 geöffnet
und umgekehrt. Vorteilhafterweise ist das Ventil 42 mit
einer Drosselfunktion ausgestattet.In the master cylinder 30 is a spring 35 arranged, which on the master piston 31 a spring force applies. This spring force is directed towards a rest position, so that a provision of master piston 31 and reducing agent flask 33 takes place as soon as the piston assembly 29 is not pressurized or there is a pressure balance. The piston assembly 29 is over a valve 36 with the pressure acting connection 25 connected. Here is the valve 36 equipped with a, in particular adjustable, throttle function, so that in the pressure accumulator 9 present pressure (for example, 1400 bar) is reduced to a lower pressure (for example, 100 bar), which then in a first pressure chamber 37 of the master cylinder 30 is applied. The pressure in the first pressure chamber 37 is by means of a pressure sensor 38 supervised. This pressure sensor 38 is just like the valve 36 to the control device 13 connected. Between valve 36 and pressure room 37 is a branch 39 provided, from which a connection to a second pressure chamber 40 of the master cylinder 30 is provided. In the connection is another valve 41 arranged. The second pressure chamber 40 is over a third valve 42 directly to the connection line 27 coupled. Likewise to the connection line 27 coupled is the first pressure chamber 37 However, this is about the throttle 26 intended. The valves 36 . 41 and 42 can be designed as a common valve, so be actuated via a single actuator. In this case, the valve has 41 in each case an opposite switching state to the valves 36 and 42 on. When the valve 41 is closed, so are the valves 36 and 42 opened and vice versa. Advantageously, the valve 42 equipped with a throttle function.
In
der Ansaugleitung 28 ist ein Ansaugventil 43 vorgesehen,
welches schaltbar oder als Einwegventil ausgebildet ist. Ein weiteres
Ventil 44 ist zwischen der Verbindungsleitung 23 und
einem Druckraum 45 des Reduktionsmittelzylinders 32 vorgesehen.
Dieses ist vorzugsweise als Einwegventil ausgebildet, sodass ein
Rückströmen von Reduktionsmittel aus der Verbindungsleitung 23 in
den Druckraum 45 nicht erfolgen kann. Ebenso ist es vorzugsweise
vorgesehen, das Reduktionsmittel nicht aus dem Druckraum 45 in
den Reduktionsmitteltank 17 durch die Ansaugleitung 28 zurückgefangen
kann. Zu diesem Zweck ist das Ansaugventil 43 vorgesehen.In the intake pipe 28 is a suction valve 43 provided, which is switchable or designed as a one-way valve. Another valve 44 is between the connection line 23 and a pressure room 45 of the reducing agent cylinder 32 intended. This is preferably designed as a one-way valve, so that a return flow of reducing agent from the connecting line 23 in the pressure room 45 can not be done. Likewise, it is preferably provided, the reducing agent is not from the pressure chamber 45 into the reducing agent tank 17 through the intake pipe 28 can be caught back. For this purpose, the intake valve 43 intended.
Die
Drossel 26 kann ebenfalls als Ventil ausgebildet sein.
In diesem Fall kann das Ventil zum Realisieren eines Ruhezustands
verwendet werden, also um den Druck des Reduktionsmittels innerhalb des
Druckraums 45 kurzfristig zwischenzuspeichern. Eine Düsennadel
des Ventils 44 öffnet beim Erreichen eines gewünschten
Reduktionsmitteldrucks, beispielsweise 80 bar. Zu diesem Zweck kann
die Rückstellfeder mechanisch auf diesen Druck eingestellt
sein.The throttle 26 can also be designed as a valve. In this case, the valve can be used to realize a rest state, ie the pressure of the reducing agent within the pressure chamber 45 temporarily store temporarily. A nozzle needle of the valve 44 opens upon reaching a desired reducing agent pressure, for example 80 bar. For this purpose, the return spring may be mechanically adjusted to this pressure.
Anhand
der 2 soll kurz auf die Funktionsweise der Kolbenanordnung 29 eingegangen werden. Über
die Druckwirkverbindung 25 liegt der in dem Druckspeicher 9 vorliegende
Druck des Kraftstoffs an dem Ventil 36 an. Ist dieses geöffnet,
gelangt druckreduzierter Kraftstoff – nunmehr bei dem Kraftstoffdruck
vorliegend – in den ersten Druckraum 37 und, wenn
das weitere Ventil 41 geöffnet ist, in den zweiten
Druckraum 40. Die Druckreduzierung wird dabei ausgehend
vom kleinsten in dem Druckspeicher 9 vorliegenden Druck
vorgenommen. Bei diesem Minimaldruck soll der zum Betrieb der Abgasreinigungseinrichtung 3 notwendige
Druck in dem Geberzylinder 30 vorliegen. Die Betätigung
der Ventile 36, 41 und 42 erfolgt beispielsweise
anhand von Druckwerten, die von den Drucksensoren 15 und 38 zur
Verfügung gestellt werden. Ist das Ventil 41 geschlossen,
so wirkt der Kraftstoffdruck, der nun in dem ersten Druckraum 37 vorliegt,
auf den Geberkolben 31. Über die Kuppelstange 34 ist
dieser mit dem Reduktionsmittelkolben 33 verbunden, sodass
in dem Druckraum 45 auf das darin befindliche Reduktionsmittel
ein Druck aufgeprägt wird. Das Reduktionsmittel strömt
daraufhin in die Verbindungsleitung 23, da das Ansaugventil 43 ein
Rückströmen in den Reduktionsmitteltank 17 verhindert
und das Ventil 44 ein Einströmen in die Verbindungsleitung 23 erlaubt.Based on 2 should briefly on the operation of the piston assembly 29 To be received. About the pressure acting connection 25 is located in the accumulator 9 present pressure of the fuel at the valve 36 at. If this is open, pressure-reduced fuel - now present at the fuel pressure - reaches the first pressure chamber 37 and, if the other valve 41 is open in the second pressure chamber 40 , The pressure reduction is starting from the smallest in the pressure accumulator 9 made present pressure. In this minimum pressure to the operation of the exhaust gas purification device 3 necessary pressure in the master cylinder 30 available. The actuation of the valves 36 . 41 and 42 for example, based on pressure values from the pressure sensors 15 and 38 to provide. Is the valve 41 closed, so does the fuel pressure, which now in the first pressure chamber 37 present, on the master piston 31 , Over the coupling rod 34 this is with the reducing agent piston 33 connected, so in the pressure room 45 on the reducing agent therein pressure is impressed. The reducing agent then flows into the connecting line 23 because the intake valve 43 a backflow into the reducing agent tank 17 prevents and the valve 44 an inflow into the connecting line 23 allowed.
Auf
diese Weise wird unter Druck stehendes Reduktionsmittel über
die Einbringvorrichtung 21 in den Abgastrakt 18 der
Brennkraftmaschine 2 eingebracht. Anschließend
wird das Ventil 41 geöffnet (und die Ventile 36 und 42 geschlossen),
sodass sich in dem ersten Druckraum 37 und dem zweiten
Druckraum 40 derselbe Druck einstellt. Da nun der Geberkolben 31 auf
beiden Seiten im Wesentlichen von der gleichen Kraft beansprucht
wird – abgesehen von dem durch die Kuppelstange 34 eingenommenen Querschnitt –,
also das erwähnte Druck gleichgewicht vorliegt, drückt
die Feder 35 (die beispielsweise mit einem mechanischen
Druck von etwa 20 bar auf den Geberkolben 31 wirkt) diesen
in seine Ausgangsposition zurück. Bei einem erneuten Schließen
des Ventils 41 (und Öffnen der Ventile 36 und 42)
wird der Geberkolben 31 wieder zum Druckaufbau in den Druckraum 45 verlagert.
Dabei kann in dem Druckraum 40 befindlicher Kraftstoff
durch die Anschlussleitung 27 in den Kraftstofftank 5 abfließen.
Somit wird der Reduktionsmitteldruck aus dem Kraftstoffdruck erzeugt, ohne
dass eine zusätzliche Fördereinrichtung für
das Reduktionsmittel (beispielsweise in Form einer Pumpe) notwendig
wäre.In this way, pressurized reducing agent is introduced via the introduction device 21 in the exhaust tract 18 the internal combustion engine 2 brought in. Subsequently, the valve 41 opened (and the valves 36 and 42 closed), so that in the first pressure chamber 37 and the second pressure chamber 40 the same pressure is set. Now the master piston 31 is claimed on both sides essentially by the same force - apart from that by the coupling rod 34 assumed cross section -, so the mentioned pressure equilibrium is present, presses the spring 35 (For example, with a mechanical pressure of about 20 bar on the master piston 31 acts) this back to its starting position. When the valve closes again 41 (and opening the valves 36 and 42 ) becomes the master piston 31 again to build up pressure in the pressure chamber 45 relocated. It can in the pressure chamber 40 located fuel through the connecting line 27 in the fuel tank 5 flow away. Thus, the reducing agent pressure is generated from the fuel pressure, without an additional conveyor for the reducing agent (for example in the form of a pump) would be necessary.
Die 3 und 4 beschreiben
eine alternative Ausführungsform des Antriebsaggregats 1. Hier
weist die Fördereinrichtung 7 für den
Kraftstoff sowohl die Hochdruckpumpe 8 als auch eine Vorförderpumpe 46 auf.
Diese saugt durch die Kraftstoffleitung 6 Kraftstoff aus
dem Kraftstofftank 5 und bringt diesen auf einen Druck
von etwa 3,5 bis 5 bar. Nachfolgend der Vorförderpumpe 46 ist
die Hochdruckpumpe 8 angeschlossen, die anschließend
für eine Druckerhöhung des Kraftstoffs auf einen
zum Betrieb der Brennkraftmaschine 2 benötigten
Druck sorgt. Dieser liegt anschließend, wie bereits vorstehend
beschrieben, in dem Druckspeicher 9 vor. Der Unterschied
zu dem in der 1 beschriebenen Antriebsaggregat 1 ergibt
sich daraus, dass die Abgasreinigungseinrichtung 3 nicht
nachfolgend der Hochdruckpumpe 8 angeschlossen ist, das
heißt die Druckwirkverbindung 25 beispielsweise
mit dem Druckspeicher 9 gekoppelt ist. Vielmehr liegt die Druckwirkverbindung 25 hier
ausgehend von der Vorförderpumpe 46 vor. Das bedeutet,
dass nun an der Kolbenanordnung 29 ein wesentlich niedrigerer Druck
anliegt. Anstatt dem Ventil 36 ist eine Drossel 36' zur
Druckreduzierung vorgesehen. Es ist vorgesehen, dass die Kolbenanordnung 29 zur
Druckerhöhung ausgebildet ist, damit der auf das Reduktionsmittel
aufgeprägte Druck höher ist als der der Kolbenanordnung 29 zugeführte
Kraftstoffdruck. Die dazu vorgeschlagene Vorgehensweise wird nachfolgend anhand
der 10 bis 13 erläutert.The 3 and 4 describe an alternative embodiment of the drive unit 1 , Here is the conveyor 7 for the fuel both the high pressure pump 8th as well as a prefeed pump 46 on. This sucks through the fuel line 6 Fuel from the fuel tank 5 and brings this to a pressure of about 3.5 to 5 bar. Following the prefeed pump 46 is the high pressure pump 8th connected, which then for an increase in pressure of the fuel to one for operation of the internal combustion engine 2 required pressure ensures. This is then, as already described above, in the accumulator 9 in front. The difference to that in the 1 described drive unit 1 it follows that the exhaust gas purification device 3 not below the high pressure pump 8th is connected, that is the Druckwirkverbindung 25 for example, with the pressure accumulator 9 is coupled. Rather, the pressure acting connection 25 here starting from the pre-feed pump 46 in front. This means that now on the piston assembly 29 a much lower pressure is applied. Instead of the valve 36 is a throttle 36 ' provided for pressure reduction. It is envisaged that the piston assembly 29 is designed to increase the pressure, so that the pressure applied to the reducing agent pressure is higher than that of the piston assembly 29 supplied fuel pressure. The proposed approach is described below with reference to 10 to 13 explained.
Das
Ventil 41 ist in der 3 in einer
Geschlossenposition dargestellt. Daher strömt Kraftstoff durch
die Drossel 36' in den ersten Druckraum 37 der Kolbenanordnung 29 ein.
Auf diese Weise wird die Feder 35 komprimiert, dass heißt
vorgespannt. Wird das Ventil 41, wie in 4 dargestellt,
geöffnet, kann der Kraftstoff also aus dem ersten Druckraum 37 durch
die Anschlussleitung 27 in den Kraftstofftank 5 ausströmen,
so verlagert die Feder 35 durch die Vorspannung und den
nun weggefallenen Druck in dem Druckraum 37 den Geberkolben 31 und
damit über die Kuppelstange 34 auch den Reduktionsmittelkolben 33 derart,
dass in dem Druckraum 45 der Reduktionsmitteldruck aufgebaut
wird. Bei gleichem Querschnitt von Druckraum 37 und 45 entspricht
der Reduktionsmitteldruck dabei im Wesentlichen dem Federdruck der
Feder 35. Die Funktion des in den 3 und 4 dargestellten
Antriebsaggregats 1 entspricht im Wesentlichen der bereits
vorstehend erläuterten. Es sei daher an dieser Stelle auf
die vorherigen Ausführungen verwiesen. Zusätzlich
sind jedoch eine Drossel 47 und ein als Rückströmventil
ausgebildetes Ventil 48 vorgesehen. Diese dienen der Realisierung
eines Haltedrucks in der Verbindungsleitung 23. Die Drossel 47 ist
eine Entspannungsdrossel, durch welche der Druck des Reduktionsmittels ausgehend
von dem in der Verbindungsleitung 23 vorliegenden Druck
verringert wird. Das Ventil 48 erlaubt ein Rückströmen
von Reduktionsmittel in den Reduktionsmitteltank 17, wenn
der Druck in der Verbindungsleitung 23 zu hoch wird. Auf
diese Weise ist die Abgasreinigungseinrichtung 3 auf einfache
Weise eisdruckfest ausgelegt, da ein in der Verbindungsleitung 23 vorliegender
zu hoher Reduktionsmitteldruck in Richtung Reduktionsmitteltank 17 abgebaut
werden kann. Mittels der Drossel 47 kann eine Eisdruckfestigkeit
der Abgasreinigungseinrichtung 3 bei Temperaturen unterhalb
von –8°C beziehungsweise –11°C
realisiert sein.The valve 41 is in the 3 shown in a closed position. Therefore, fuel flows through the throttle 36 ' in the first pressure room 37 the piston assembly 29 one. That way, the spring becomes 35 compressed, that means toughened. Will the valve 41 , as in 4 shown, opened, so the fuel from the first pressure chamber 37 through the connecting cable 27 in the fuel tank 5 emanate, so shifts the spring 35 by the bias and the now dropped pressure in the pressure chamber 37 the master piston 31 and thus over the coupling rod 34 also the reducing agent piston 33 such that in the pressure room 45 the reducing agent pressure is built up. For the same cross section of pressure chamber 37 and 45 In this case, the reducing agent pressure essentially corresponds to the spring pressure of the spring 35 , The function of the in the 3 and 4 shown drive unit 1 essentially corresponds to that already explained above. It should therefore be made at this point to the previous statements. In addition, however, are a throttle 47 and a valve designed as a return valve 48 intended. These serve to realize a holding pressure in the connecting line 23 , The throttle 47 is an expansion throttle, through which the pressure of the reducing agent, starting from that in the connecting line 23 present pressure is reduced. The valve 48 allows a backflow of reducing agent into the reducing agent tank 17 when the pressure in the connecting pipe 23 gets too high. In this way, the exhaust gas purification device 3 designed in a simple way ice pressure resistant, as one in the connecting line 23 present too high reducing agent pressure in the direction of reducing agent tank 17 can be reduced. By means of the throttle 47 may be an ice crushing strength of the exhaust gas purification device 3 be implemented at temperatures below -8 ° C or -11 ° C.
In
den 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform
des Antriebsaggregats 1 dargestellt. Die Unterschiede zu
demjenigen der 3 und 4 ergibt
sich daraus, dass die Druckwirkverbindung 25 – entsprechend
der 1 – nachfolgend der Hochdruckpumpe 8 angeschlossen
ist. Wie anhand der 3 und 4 beschrieben
sind sowohl die Drossel 47 als auch das Ventil 48 in
der Abgasreinigungseinrichtung 3 vorgesehen. Zusätzlich
ist ein Druckspeicher 49 vorgesehen, in welchem mit dem Kraftstoffdruck
beaufschlagter Kraftstoff vorgehalten wird. Der über die
Druckwirkverbindung 25 der Abgasreinigungseinrichtung 3 zugeführte
Kraftstoff wird mittels der Drossel 36' auf den Kraftstoffdruck
gebracht, welcher anschließend in dem Druckspeicher 49 vorliegt. Über
eine weitere Drossel 50 gelangt der Kraftstoff in den Druckraum 37 der
Kolbenanordnung 29, wobei wie vorstehend beschrieben mittels
des Ventils 41 ein Abführen des Kraftstoffs aus
dem Druckraum 37 in Richtung Kraftstofftank 5 entweder verhindert
(5) oder erlaubt (6) wird.
Die weitere Funktionsweise des in den 5 und 6 dargestellten
Antriebsaggregats entspricht daher im Wesentlichen dem des in den 3 und 4 abgebildeten.
Die Drossel 26 kann einen einstellbaren Querschnitt aufweisen.
Die Drossel 26 und das Ventil 41 werden von der
Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 13 angesteuert. In 5 ist
ein Zustand des Antriebsaggregats 1 dargestellt, in welchem
Reduktionsmittel durch die Ansaugleitung 28 und das Ansaugventil 43 in
den Druckraum 45 eingesaugt wird, während in der 6 ein
Zustand vorliegt, in welchem das Reduktionsmittel aus dem Druckraum 45 in
Richtung Verbindungsleitung 23 beziehungsweise Einbringvorrichtung 21 ausgedrückt
wird.In the 5 and 6 is another embodiment of the drive unit 1 shown. The differences to the one of 3 and 4 results from the fact that the pressure acting connection 25 - according to the 1 - Below the high pressure pump 8th connected. As based on the 3 and 4 Both the throttle are described 47 as well as the valve 48 in the exhaust gas purification device 3 intended. In addition, there is a pressure accumulator 49 provided in which is acted upon with the fuel pressure fuel. The over the pressure acting connection 25 the exhaust gas purification device 3 supplied fuel is by means of the throttle 36 ' brought to the fuel pressure, which subsequently in the pressure accumulator 49 is present. About another choke 50 the fuel enters the pressure chamber 37 the piston assembly 29 , wherein as described above by means of the valve 41 a discharge of the fuel from the pressure chamber 37 towards the fuel tank 5 either prevents ( 5 ) or allowed ( 6 ) becomes. The further functioning of the in the 5 and 6 shown drive unit therefore essentially corresponds to that of the in the 3 and 4 shown. The throttle 26 may have an adjustable cross-section. The throttle 26 and the valve 41 are from the control device 13 driven. In 5 is a state of the power plant 1 represented, in which reducing agent through the suction line 28 and the intake valve 43 in the pressure room 45 is sucked while in the 6 a state exists in which the reducing agent from the pressure chamber 45 in the direction of the connecting line 23 or introduction device 21 is expressed.
Die 7 zeigt
eine schematische Ansicht der Einbringvorrichtung 21, die
in der Mischeinheit 20 angeordnet ist, welche im Abgastrakt 18 vorgesehen ist.
Die Einbringvorrichtung 21 weist die Einspritzdüse 22 auf
und wird über die Verbindungsleitung 23 mit Reduktionsmittel
versorgt. Zusätzlich ist eine Versorgungsleitung 51 vorgesehen,
welche beispielsweise einer Entlüftung der Einbringvorrichtung 21 oder
einer Kühlung dienen kann. In letzterem Fall wird beispielsweise
eine Kühlung durch Fahrtwind eines Kraftfahrzeugs durchgeführt.The 7 shows a schematic view of the introduction device 21 that in the mixing unit 20 is arranged, which in the exhaust tract 18 is provided. The introduction device 21 has the injector 22 up and over the interconnector 23 supplied with reducing agent. In addition, there is a supply line 51 provided, for example, a venting of the introduction device 21 or a cooling can serve. In the latter case, for example, a cooling by wind of a motor vehicle is performed.
Die 8 zeigt
die Mischeinheit 20. In dieser ist die Einbringvorrichtung 21 mit
der Einspritzdüse 22 angeordnet. Es ist erkennbar,
dass die Mischeinheit 20 im Bereich der Einbringvorrichtung 21 erweitert
ist, also in diesem Bereich einen größeren Querschnitt
aufweist. In diesem vergrößerten Querschnitt weist
die Einbringvorrichtung 21 die Einbringvorrichtung 21 auf,
die über als Flügel ausgebildete Wirbelbildner 53 verfügt.
Diese sind derart in Axialrichtung des Flansches 20 ausgebildet,
dass das durch den Flansch 20 strömende Abgas
mit einem Drall beaufschlagt wird. Die Mischeinheit 20 weist
beidseitig jeweils einen Flansch 54 auf, mittels welchem
sie in dem Abgastrakt 18 angebracht werden kann.The 8th shows the mixing unit 20 , In this is the introduction device 21 with the injector 22 arranged. It can be seen that the mixing unit 20 in the region of the introduction device 21 is extended, so in this area has a larger cross-section. In this enlarged cross section, the introduction device 21 the introduction device 21 on, via trained as a wing vortex generator 53 features. These are so in the axial direction of the flange 20 formed that through the flange 20 flowing exhaust gas is subjected to a swirl. The mixing unit 20 has a flange on both sides 54 on, by which they in the exhaust tract 18 can be attached.
Die 9 zeigt
die Mischeinheit 20 in einer weiteren Ansicht. Erkennbar
sind die Flansche 54 zur Befestigung sowie die in der Mischeinheit 20 angeordnete
Einbringvorrichtung 21 mit der Einspritzdüse 22.
Die Einbringvorrichtung 21 weist ein Gehäuse 55 auf,
in welchem die Einspritzdüse 22 angeordnet ist und
an welchem die Wirbelbildner 53 (hier in der Form von Flügelmischern)
vorgesehen sind. Ebenso dargestellt sind die Verbindungsleitung 23 und
die Versorgungsleitung 51.The 9 shows the mixing unit 20 in another view. Visible are the flanges 54 for fixing as well as in the mixing unit 20 arranged insertion device 21 with the injector 22 , The introduction device 21 has a housing 55 in which the injector 22 is arranged and on which the vortex former 53 (here in the form of wing mixers) are provided. Also shown are the connection line 23 and the supply line 51 ,
Die 10 zeigt
schematisch Bereiche der Abgasreinigungseinrichtung 3,
wobei die Kolbenanordnung 29, die Fördereinrichtung 7,
der Reduktionsmitteltank 17 und die Einbringvorrichtung 21 mit
Einspritzdüse 22 dargestellt sind. Die Kolbenanordnung 29 ist
zur Druckerhöhung ausgebildet. Dabei wird Kraftstoff über
die Druckwirkverbindung 25 und das Ventil 36 beziehungsweise
die Drossel 36' der Kolbenanordnung 29 beziehungsweise
dessen Druckraum 37 zugeführt. Über das
Ventil 41 kann die Kolbenanordnung 29 derart angesteuert
werden, dass der Kraftstoff in dem Druckraum 37 verbleibt
(wie in 10 dargestellt) oder durch die
Anschlussleitung 27 in Richtung des Kraftstofftanks 5 abfließen
kann. Der Geberkolben 31, welcher in dem Geberzylinder 30 angeordnet
ist, wird von Seiten des Druckraums 37 mit dem Kraftstoffdruck
und von der gegenüberliegenden Seite durch die Feder 35 kraftbeaufschlagt. Solange
sich das Ventil 41 in der dargestellten Stellung befindet,
also der Kraftstoff nicht durch die Anschlussleitung 27 abfließen
kann, strömt Kraftstoff in den Druckraum 37 ein,
wodurch der Geberkolben 31 der Feder 35 entgegengedrängt
und diese gespannt wird. Bei einem Öffnen des Ventils 41 kann
der Kraftstoff schneller durch die Anschlussleitung 27 ausfließen,
als er durch das Ventil 36 beziehungsweise die Drossel 36' nachströmen
kann. Der Geberkolben 31 bewegt sich daher getrieben durch
die Feder 35 nach unten und treibt dabei die Koppelstange 34 und
darüber den Reduktionsmittelkolben 33 an.The 10 schematically shows areas of the exhaust gas purification device 3 , wherein the piston assembly 29 , the conveyor 7 , the reducing agent tank 17 and the introduction device 21 with injector 22 are shown. The piston assembly 29 is designed for pressure increase. In this case, fuel is on the Druckwirkverbindung 25 and the valve 36 or the throttle 36 ' the piston assembly 29 or its pressure chamber 37 fed. About the valve 41 can the piston assembly 29 be controlled so that the fuel in the pressure chamber 37 remains (as in 10 shown) or through the connecting cable 27 in the direction of the fuel tank 5 can drain away. The master piston 31 which is in the master cylinder 30 is arranged, from the side of the pressure chamber 37 with the fuel pressure and from the opposite side by the spring 35 with force. As long as the valve 41 in the illustrated position, so the fuel is not through the connecting line 27 can flow, fuel flows into the pressure chamber 37 a, whereby the master piston 31 the feather 35 crowded and this is tensioned. When opening the valve 41 The fuel can flow through the connecting line faster 27 flow out as he passes through the valve 36 or the throttle 36 ' can flow. The master piston 31 therefore moves driven by the spring 35 down and drives the coupling rod 34 and above that the reducing agent piston 33 at.
An
dem Geberzylinder 30 sind ein oberer Endanschlag 56 und
ein unterer Endanschlag 57 vorgesehen. Diese können
zur Abstützung des Geberkolbens 31 ausgebildet
sein oder alternativ oder zusätzlich als Schaltkontakte. Über
diese Schaltkontakte kann die Stellung des Ventils 41 gesteuert
werden. Das bedeutet, dass sobald der Geberkolben 31 den oberen
Endanschlag 56 erreicht hat, wird das Ventil 41 derart
verschaltet, dass der Kraftstoff abfließen kann, während
bei Erreichen des unteren Endanschlags 57 das Ventil 41 in
die dargestellte Position zurückverlagert wird. Die Endanschläge 56 und 57 können
also ebenfalls an die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 13 angeschlossen
sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Kolbenanordnung 29 stets mit
maximaler Frequenz zu betreiben, die von dem Kraftstoffdruck in
dem Druckraum 37 und der Federkraft der Feder 35 abhängig
ist.At the master cylinder 30 are an upper end stop 56 and a lower end stop 57 intended. These can be used to support the master piston 31 be formed or alternatively or additionally as switching contacts. About this switch contacts the position of the valve 41 to be controlled. This means that as soon as the master piston 31 the upper end stop 56 has reached, the valve is 41 connected so that the fuel can flow, while reaching the lower end stop 57 the valve 41 is moved back into the position shown. The end stops 56 and 57 So can also to the control / regulating device 13 be connected. In this way it is possible to use the piston assembly 29 always operate at maximum frequency, that of the fuel pressure in the pressure chamber 37 and the spring force of the spring 35 is dependent.
Der
Geberkolben 31 hat einen größeren Querschnitt
als der Reduktionsmittelkolben 33. Auf diese Weise ist
es möglich, in dem Druckraum 45 mittels der durch die
Feder 35 erzeugten Federkraft einen höheren Druck
zu erzeugen, als er in dem Druckraum 37 beim Spannen der
Feder 35 vorlag. Der Druckraum 45 ist über
das Ansaugventil 43 mit dem Reduktionsmitteltank 17 verbunden.
Ebenso liegt eine strömungstechnische Verbindung zu dem
Ventil 44 vor. Das Ansaugventil 43 öffnet,
um den Druckraum 45 mit Reduktionsmittel zu füllen,
das Ventil 44 öffnet, wenn der Druckraum 45 druckbeaufschlagt
ist. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsformen
ist nachfolgend des Ventils 44, also in der Verbindungsleitung 23,
ein Abzweig 58 vorgesehen, der über die Drossel 47 mit
dem Reduktionsmitteltank 17 verbunden ist. Somit ist der
Aufbau der Verbindungsleitung 23 eisdruckfest, da zu hoher
Druck in der Verbindungsleitung 23 in Richtung des Reduktionsmitteltanks 17 abgebaut
werden kann.The master piston 31 has a larger cross-section than the reducing agent piston 33 , In this way it is possible in the pressure room 45 by means of the spring 35 spring force generated to generate a higher pressure than it in the pressure chamber 37 while tensioning the spring 35 present. The pressure room 45 is over the intake valve 43 with the reducing agent tank 17 connected. Likewise, there is a fluidic connection to the valve 44 in front. The intake valve 43 opens to the pressure room 45 to fill with reducing agent, the valve 44 opens when the pressure chamber 45 is pressurized. In contrast to the previous embodiments is below the valve 44 So in the connection line 23 , a branch 58 provided by the throttle 47 with the reducing agent tank 17 connected is. Thus, the structure of the connection line 23 ice pressure resistant, as too high pressure in the connecting line 23 in the direction of the reducing agent tank 17 can be reduced.
Die 11 verdeutlicht
eine zweite Ausführungsform der Kolbenanordnung 29.
Im Unterschied zu der in 10 dargestellten
Ausführungsform entfällt hier die Drossel 36' und
das Ventil 41 ist in der Druckwirkverbindung 25 zwischen
Fördereinrichtung 7 und Druckraum 37 vorgesehen.
Das Ventil 41 kann – wie dargestellt – in
zwei Schaltzuständen vorliegen. In dem ersten Schaltzustand
kann Kraftstoff von der Fördereinrichtung 7 in
den Druckraum 37 gelangen, während die Anschlussleitung 27 von
dem Druckraum 37 getrennt ist. In dem zweiten Schaltzustand ist
die Verbindung zwischen Fördereinrichtung 7 und Druckraum 37 getrennt,
während der Kraftstoff aus dem Druckraum 37 durch
die Anschlussleitung 27 in Richtung Kraftstofftank 5 ausströmen
kann. Auch entfallen hier die Endanschläge 56 und 57,
wobei diese selbstverständlich auch in dieser Ausführungsform
vorhanden sein können. Die weitere Funktionsweise entspricht
derjenigen des in der 10 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Im Gegensatz zu dem in der 10 dargestellten
Ausführungsbeispiel erfolgt der Aufbau von Reduktionsmitteldruck
in dem Druckraum 45 direkt durch den Kraftstoffdruck in
dem Druckraum 37 und nicht über die Federwirkung
der Feder 35. Diese wird hier lediglich zum Rückstellen des
Geberkolbens 31 entgegen des Kraftstoffdrucks verwendet.
Bei diesem Rückstellen wird der in dem Druckraum 37 verbliebene
Kraftstoff über die Anschlussleitung 27 in Richtung
des Kraftstofftanks 5 ausgedrückt.The 11 illustrates a second embodiment of the piston assembly 29 , Unlike the in 10 illustrated embodiment eliminates the throttle here 36 ' and the valve 41 is in the pressure acting connection 25 between conveyor 7 and pressure room 37 intended. The valve 41 can - as shown - be present in two switching states. In the first switching state, fuel from the conveyor 7 in the pressure room 37 arrive while the connecting line 27 from the pressure room 37 is disconnected. In the second switching state, the connection between the conveyor 7 and pressure room 37 separated while the fuel from the pressure chamber 37 through the connecting cable 27 towards the fuel tank 5 can flow out. Also accounts for the end stops 56 and 57 Of course, these may also be present in this embodiment. The further operation corresponds to that of the in the 10 illustrated embodiment. In contrast to that in the 10 illustrated embodiment, the construction of reducing agent pressure in the pressure chamber 45 directly by the fuel pressure in the pressure chamber 37 and not on the spring action of the spring 35 , This is here only for resetting the master piston 31 used against the fuel pressure. In this reset, the in the pressure chamber 37 remaining fuel via the connecting line 27 in the direction of the fuel tank 5 expressed.
Die 12 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Kolbenanordnung 29.
Hierbei ist das Ventil 41 zwischen Fördereinrichtung 7 und
Druckraum 37 angeordnet und kann die Kraftstoffzufuhr von
der Fördereinrichtung 7 zu dem Druckraum 37 entweder unterbrechen
(wie dargestellt) oder freigeben. Der Druckraum 37 ist über
die Anschlussleitung 27 und eine Drossel 60 permanent
mit dem Kraftstofftank 5 verbunden, sodass ständig
Kraftstoff aus dem Druckraum 37 in diesen abströmen
kann. Ist das Ventil 41 derart eingestellt, dass Kraftstoff
von der Fördereinrichtung 7 in den Druckraum 37 einströmen
kann, so wird der Geberkolben 31 entgegen der Feder 35 verlagert.
Während diesem Vorgang wird in dem Druckraum 45 durch
den Reduktionsmittelkolben 33 der Reduktionsmitteldruck
aufgebaut und das Reduktionsmittel durch das Ventil 44 und über
die Verbindungsleitung 23 der Einbringvorrichtung 21 beziehungsweise
der Einspritzdüse 22 zur Verfügung gestellt.
Ebenso wie für das Ausführungsbeispiel gemäß 11 erfolgt
der Aufbau von Reduktionsmitteldruck in dem Druckraum 45 direkt
durch den Kraftstoffdruck.The 12 shows a further embodiment of the piston assembly 29 , Here is the valve 41 between conveyor 7 and pressure room 37 arranged and can the fuel supply from the conveyor 7 to the pressure room 37 either pause (as shown) or release. The pressure room 37 is over the connecting line 27 and a throttle 60 permanently with the fuel tank 5 connected, so constantly fuel from the pressure chamber 37 can escape into these. Is the valve 41 set such that fuel from the conveyor 7 in the pressure room 37 can flow in, then the master piston 31 against the spring 35 relocated. During this process is in the pressure chamber 45 through the reducing agent piston 33 the reducing agent pressure built up and the reducing agent through the valve 44 and over the connection line 23 the introduction device 21 or the injection nozzle 22 made available. As well as for the embodiment according to 11 the build-up of reducing agent pressure takes place in the pressure space 45 directly through the fuel pressure.
Die 13 zeigt
eine vierte Ausführungsform der Kolbenanordnung 29.
Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 10 dargestellten.
Im Unterschied zu dieser ist hier zwischen der Drossel 47 und
dem Reduktionsmitteltank 17 das Ventil 48, wie
bereits in den 3 bis 6 angedeutet,
vorgesehen. Dieses erlaubt ab einem bestimmten Druck nachfolgend
der Drossel 47 ein Strömen von Reduktionsmittel
aus der Verbindungsleitung 23 in Richtung Reduktionsmitteltank 17,
verhindert jedoch ein Strömen in umgekehrter Richtung.
Mit dem Ventil 48 kann in vorteilhafter Weise ein Haltedruck
in der Verbindungsleitung 23 realisiert werden.The 13 shows a fourth embodiment of the piston assembly 29 , This embodiment essentially corresponds to that in FIG 10 shown. Unlike this one is here between the throttle 47 and the reducing agent tank 17 the valve 48 as already in the 3 to 6 indicated, provided. This allows below a certain pressure below the throttle 47 a flow of reducing agent from the connecting line 23 in the direction of reducing agent tank 17 but prevents reverse flow. With the valve 48 can advantageously a holding pressure in the connecting line 23 will be realized.
Die
Dosiereinrichtung 24 ist vorteilhafterweise im Bereich
von –40°C bis 270°C einsetzbar. Die Funktion
des Rücksaugens bei Eisbildung beziehungsweise bei niedrigen
Temperaturen sowie aufwendige Kühlvorrichtungen für
den Betrieb bei hohen Temperaturen können daher entfallen.
Durch die Erzeugung des Reduktionsmitteldrucks mit Hilfe des Kraftstoffdrucks
beziehungsweise der Druckwirkverbindung zwischen Kraftstoffzuführvorrichtung 4 und Dosiereinrichtung 24 kann
die Fördereinrichtung, das heißt ein elektrischer
Antrieb inklusive Elektronik und Vier-/Zwei-Wegeventil entfallen.
Die Realisierung des Reduktionsmitteldrucks wird durch eine hydraulisch-mechanische
Anbindung an das Common-Rail-System 14, ein Pumpe-Düse-System
oder ein Pumpe-Leitung-Düse-System realisiert. Die Einspritzung
des Reduktionsmittels in den Abgastrakt 18 erfolgt vorteilhafterweise
gepulst – also mit einem sprunghaften Anstieg/Abfall des Druckgradients – analog
zu dem Common-Rail-System 14 oder dem Pumpe-Leitung-Düse-System.The metering device 24 is advantageously used in the range of -40 ° C to 270 ° C. The function of re-suction when ice formation or at low temperatures and complex cooling devices for operation at high temperatures can therefore be omitted. By generating the reducing agent pressure with the aid of the fuel pressure or the pressure-acting connection between the fuel supply device 4 and metering device 24 The conveyor, that is an electric drive including electronics and four / two-way valve can be omitted. The implementation of the reducing agent pressure is achieved by a hydraulic-mechanical connection to the common-rail system 14 , a pump-nozzle system or a pump-line-nozzle system realized. The injection of the reducing agent into the exhaust tract 18 takes place advantageously pulsed - ie with a sudden increase / decrease of the pressure gradient - analogous to the common rail system 14 or the pump-line-nozzle system.
Der
Einspritzdruck des Reduktionsmittels kann variabel sein beziehungsweise
beliebig eingestellt werden. Dies kann vorzugsweise mittels der Ventile
und/oder Drosseln – die in diesem Fall als verstellbare
Drosseln vorliegen – erreicht werden. Durch den vorgesehenen
hohen Reduktionsmitteldruck und die Variation des Reduktionsmitteldrucks
kann eine Kristallisation des Reduktionsmittels (besonders der Harnstofflösung)
beziehungsweise eine Ablagerung des Reduktionsmittels vermindert
werden. Um dies effektiv zu erreichen kann der Reduktionsmitteldruck über
einen Abgastemperatursensor und/oder einen NOx-Sensor
im Abgastrakt 18 geregelt werden. Dies ist insbesondere
in einem Temperaturbereich zwischen 100°C und 250°C
notwendig. Bei einer höheren Temperatur als 200°C
im Bereich der Einbringung des Reduktionsmittels in den Abgastrakt 18 findet eine
optimale Ammoniakbildung aus der Harnstofflösung statt.
Dabei ist eine Variation des Reduktionsmitteldrucks zur Speicheroptimierung
(NSC-DNOX) und zur dynamischen Umsatzoptimierung (SCR-DNOX) vorgesehen.
Mittels einer Oberfläche des Katalysators kann die Lachgas
(N2O)- und Isocyansäurebildung
(HNCO) optimal reduziert werden. Die beschriebene Abgasreinigungseinrichtung 3 kann
bevorzugt für Dieselmotoren und/oder Befeuerungsanlagen
eingesetzt werden. Es ist vorteilhaft, wenn der Kraftstoffdruck
innerhalb des Common-Rail-Systems 14 betriebsstabil abgesichert
ist.The injection pressure of the reducing agent can be variable or can be set arbitrarily. This can preferably be achieved by means of the valves and / or throttles, which in this case exist as adjustable throttles. Due to the intended high reducing agent pressure and the variation of the reducing agent pressure, a crystallization of the reducing agent (especially the urea solution) or a deposition of the reducing agent can be reduced. To achieve this effectively, the reducing agent pressure via an exhaust gas temperature sensor and / or a NO x sensor in the exhaust system 18 be managed. This is necessary especially in a temperature range between 100 ° C and 250 ° C. At a temperature higher than 200 ° C in the area of the introduction of the reducing agent in the exhaust gas tract 18 optimal ammonia formation takes place from the urea solution. There is a variation of the reducing agent pressure for memory optimization (NSC-DNOX) and for dynamic sales optimization (SCR-DNOX). By means of a surface of the catalyst, the nitrous oxide (N 2 O) - and isocyanic acid formation (HNCO) can be optimally reduced. Thieves written exhaust purification device 3 can preferably be used for diesel engines and / or lighting systems. It is beneficial if the fuel pressure within the common-rail system 14 is protected operationally stable.
Die
vorstehend beschriebenen Ventile können als Magnetventile
oder als piezoelektrisch betriebene Ventile vorgesehen sein. Ebenfalls
können die Ventile 36, 41, 42 und 43 von
einem einzigen Aktuator betrieben werden, der von der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 13 angesteuert
wird. Die erwähnten Drosseln können als verstellbare
Drosseln ebenfalls von der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 13 angesteuert
werden.The valves described above may be provided as solenoid valves or as piezoelectrically operated valves. Likewise, the valves can 36 . 41 . 42 and 43 be operated by a single actuator, that of the control device 13 is controlled. The mentioned throttles can also be used as adjustable throttles by the control device 13 be controlled.
Die
durch die Kolbenanordnung 29 erreichte Druckerhöhung
kann im Bereich von zwei- bis siebzigfach und mehr liegen. Es kann
jedoch eine Druckminderung vorgesehen sein.The through the piston assembly 29 reached pressure increase can be in the range of two to seventy times and more. However, it may be provided a pressure reduction.
Die
in den 10 bis 13 dargestellten Ausführungsformen
können wie folgt ausgebildet sein: Die Drossel 36 weist
einen Durchmesser von ungefähr 0,15 mm auf. Die Feder 35 bewirkt
eine Federkraft von ungefähr 100 N. Der Durchmesser des Geberzylinders 30 beziehungsweise
des Geberkolbens 31 ist 25 mm und der des Reduktionsmittelzylinders 32 beziehungsweise
Reduktionsmittelkolbens 33 3 mm. Das Ventil 41 ist
ein Zwei-/Zwei-Wege-Ventil oder wahlweise ein Drei-/Zwei-Wege-Ventil,
wenn eine Befüllung beziehungsweise ein Druckausgleich des
Druckraums 40, in welchem die Feder 35 angeordnet
ist, vorgesehen sein soll. Der Hub des Geberkolbens 31 beträgt
ungefähr 4 mm. Der Öffnungsdruck des Ventils 44 soll
ungefähr 60 bis 80 bar betragen, wobei der nominale Reduktionsmitteldruck größer
als 80 bar ist. Bei den Varianten der 11 und 12 kann
im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 10 über
eine entsprechende Ansteuerung des Ventils 41 der erzeugte
Reduktionsmitteldruck eingestellt werden. Dagegen entspricht der
Reduktionsmitteldruck des in 10 dargestellten
Ausführungsbeispiels normalerweise stets dem mittels der
Feder 35 erreichbaren Druck.The in the 10 to 13 illustrated embodiments may be formed as follows: The throttle 36 has a diameter of about 0.15 mm. The feather 35 causes a spring force of approximately 100 N. The diameter of the master cylinder 30 or the master piston 31 is 25 mm and that of the reducing agent cylinder 32 or reducing agent piston 33 3 mm. The valve 41 is a two / two-way valve or alternatively a three / two-way valve, when a filling or a pressure equalization of the pressure chamber 40 in which the spring 35 is arranged, should be provided. The stroke of the master piston 31 is about 4 mm. The opening pressure of the valve 44 should be about 60 to 80 bar, wherein the nominal reducing agent pressure is greater than 80 bar. In the variants of 11 and 12 can in contrast to the embodiment of the 10 via a corresponding control of the valve 41 the generated reducing agent pressure can be adjusted. In contrast, the reductant pressure corresponds to the in 10 illustrated embodiment, usually always by means of the spring 35 achievable pressure.
Auch
hier kann jedoch ein variabler Reduktionsmitteldruck erreicht werden.
Dies ist beispielsweise durch einstellbare Positionen der Endanschläge 56 und 57 vorgesehen.
Das bedeutet, dass die Position des Geberkolbens 31 überwacht
wird und bei einer einem zu erreichenden Reduktionsmitteldruck entsprechenden
Position das Ventil 41 umgeschaltet wird. Diese kann mit
den Formeln F = k·s und p = F/A bestimmt werden, wobei
F die Federkraft ist, k die Federkonstante der Feder 35 und
s ein Federweg der Feder 35. Die Große p entspricht
dem zu erreichenden Reduktionsmitteldruck und A einer Kolbenfläche des
Reduktionsmittelkolbens 33 beziehungsweise des Geberkolbens 31.
Dabei muss eventuell noch ein Flächenverhältnis
zwischen Geberkolben 31 und Reduktionsmittelkolben 33 berücksichtigt
werden.Again, however, a variable reducing agent pressure can be achieved. This is for example by adjustable positions of the end stops 56 and 57 intended. That means the position of the master piston 31 is monitored and at a position to be reached a reducing agent pressure corresponding position the valve 41 is switched. This can be determined by the formulas F = k · s and p = F / A, where F is the spring force, k is the spring constant of the spring 35 and s a spring travel of the spring 35 , The size p corresponds to the reducing agent pressure to be reached and A to a piston surface of the reducing agent piston 33 or the master piston 31 , It may still have an area ratio between master piston 31 and reducing agent flask 33 be taken into account.
Von
den dargestellten Ausführungsformen sollen weiterhin preisgünstige
Versionen vorgesehen sein. Bei diesen wird auf eine variable Einstellung des
Reduktionsmitteldrucks und auf eine variable Einspritzdauer abgesehen.From
The illustrated embodiments should continue to be inexpensive
Versions be provided. These are based on a variable setting of the
Reductant pressure and a variable injection duration apart.
Bei
einer nicht einstellbaren Einspritzmenge (beispielsweise 3 mm3/Hubbewegung des Reduktionsmittelkolbens 33)
kann mit einer variablen Dosierfrequenz die gewünschte
Reduktionsmittelmenge pro Zeiteinheit eingestellt werden. Dabei
muss bei großen Einspritzmengen eine höhere Taktfrequenz gewählt
wer den. Das bedeutet, dass das Ventil 41 derart angesteuert
werden muss, dass der Reduktionsmittelkolben 33 eine größere
Hubanzahl pro Zeiteinheit erreicht.With a non-adjustable injection quantity (for example, 3 mm 3 / stroke movement of the reducing agent piston 33 ) can be set with a variable metering frequency, the desired amount of reducing agent per unit time. It must be chosen at high injection rates a higher clock frequency who the. That means the valve 41 must be controlled such that the reducing agent piston 33 reached a larger number of strokes per unit time.
Sollen
lediglich niedrige Reduktionsmitteldrücke bis etwa 20 bar
erzeugt werden, so kann die Verbindungsleitung 23 aus Kunststoff
bestehen. Bei höheren Reduktionsmitteldrücken
müssen Metall- beziehungsweise Stahlleitungen verwendet
werden, die außerdem beständig gegen das verwendete
Reduktionsmittel sind. Insbesondere bei Abgasreinigungseinrichtungen
von Nutzkraftwagen und/oder Offroad-Fahrzeugen und außerdem
bei motornah einzubauenden Einspritzdüsen 22 wird
bevorzugt ein hoher Reduktionsmitteldruck verwendet. Dies liegt
in der damit erreichbaren hohen Sprayqualität und außerdem
der durch die Entspannung des unter Druck stehenden Reduktionsmittels
erzielbaren motornahen Einbauposition der Einspritzdüse 22 begründet.If only low reductant pressures are to be generated up to about 20 bar, so the connection line 23 Made of plastic. At higher reductant pressures metal or steel lines must be used, which are also resistant to the reducing agent used. In particular, in exhaust gas purification devices of commercial vehicles and / or off-road vehicles, and also with injectors to be installed close to the engine 22 For example, a high reducing agent pressure is preferably used. This is due to the high spray quality that can be achieved with it and, moreover, the close-to-engine installation position of the injection nozzle that can be achieved by the expansion of the pressurized reducing agent 22 founded.
Ziel
der Abgasreinigungseinrichtung 3 ist es, einen idealen
Einspritzverlauf bei dem Einbringen des Reduktionsmittels in den
Abgastrakt 18 zu erreichen. Dies gilt sowohl hinsichtlich
der Qualität des Sprays als auch eines Leckageverhaltens
der Einspritzdüse 22. Daher sind bei dem Einspritzvorgang Druckgradienten
mit unendlich großer Steigung ideal. Diese sind jedoch
nur näherungsweise durch einen schnellen Druckaufbau zu
Beginn des Einbringens des Reduktionsmittels und einen schnellen Druckabbau
bei Ende des Einbringens erreichbar. Insbesondere bei der in 10 dargestellten
Ausführungsvariante ist der schnelle Druckaufbau bei Beginn
des Einbringens durch Verwenden des Federdrucks der Feder 35 und
für das Ende des Einbringens mit einer anzupassenden Drossel 36' erzielbar.Target of the exhaust gas purification device 3 it is an ideal course of injection during the introduction of the reducing agent into the exhaust gas tract 18 to reach. This applies both in terms of the quality of the spray and a leakage behavior of the injection nozzle 22 , Therefore, in the injection process pressure gradients with infinite pitch are ideal. However, these are only approximately accessible by a rapid pressure build-up at the beginning of the introduction of the reducing agent and a rapid pressure reduction at the end of the introduction. Especially at the in 10 illustrated embodiment is the rapid pressure build-up at the beginning of the introduction by using the spring pressure of the spring 35 and for the end of introduction with a throttle to be adapted 36 ' achievable.
Anstelle
der Drossel 36' kann ein zusätzliches Ventil (nicht
dargestellt) zur Steuerung der Einspritzdauer und der Entlastungszeit
verwendet werden. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist bei
der in 10 dargestellten Ausführungsform
gegenüber den in den 11 und 12 dargestellten
eine Bereitstellung von Reduktionsmitteldruck mit einem größeren
Gradienten und einem stabileren Druck insbesondere bei Beginn des
Einbringens zu erreichen. Dies liegt in der mechanischen Druckspeicherung
in der Feder 35 begründet, die mit dem Geberkolben 31 beziehungsweise
dem Reduktionsmittelkolben 33 schlagartig durch eine Betätigung
des Ventils 41 entspannt wird, wodurch der Reduktionsmittelkolben 33 in
den Druckraum 45 verlagert wird. Bei den in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispielen
ist die Qualität der Reduktionsmitteleinbringung direkt
abhängig von einer Druckaufbauqualität des Niederdruckkreislaufs,
also des von der Vorförderpumpe 46 erzeugten Drucks.
Diese Qualität kann durch Hinzufügen des zusätzlichen
Druckspeichers 49 verbessert werden.Instead of the throttle 36 ' For example, an additional valve (not shown) may be used to control injection duration and unload time. As already mentioned above, in the case of 10 illustrated embodiment with respect to in the 11 and 12 illustrated a provision of reducing agent pressure with a size Heen gradients and a more stable pressure, especially at the beginning of the introduction to achieve. This is due to the mechanical pressure storage in the spring 35 justified, with the master piston 31 or the reducing agent piston 33 abruptly by an actuation of the valve 41 is relaxed, whereby the reducing agent piston 33 in the pressure room 45 is relocated. In the in the 10 and 11 illustrated embodiments, the quality of the reducing agent introduction is directly dependent on a pressure build-up quality of the low pressure circuit, that of the pre-feed pump 46 This quality can be achieved by adding the additional pressure accumulator 49 be improved.
Bei
dem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat kann vorgesehen
sein, dass der Reduktionsmitteldruck mindestens 10 bar, bevorzugt
mindestens 80 bar, besonders bevorzugt mindestens 150 bar beträgt.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine Mischeinheit 20 Wirbelbildner 53 aufweist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein verwendetes Reduktionsmittel
eine Harnstofflösung, eine Säure, insbesondere
Salzsäure, und/oder Alkohol enthält. Es kann ferner
vorgesehen sein, dass eine Steuerung und/oder Regelung der Abgasreinigungseinrichtung (3)
mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (13)
der Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist. Es kann ferner
vorgesehen sein, dass der Reduktionsmitteltank (17) und/oder
die Verbindungsleitung (23) beheizbar sind.In the drive unit according to the invention can be provided that the reducing agent pressure is at least 10 bar, preferably at least 80 bar, more preferably at least 150 bar. It can also be provided that a mixing unit 20 Wirbelbildner 53 having. It may also be provided that a reducing agent used contains a urea solution, an acid, in particular hydrochloric acid, and / or alcohol. It may further be provided that a control and / or regulation of the exhaust gas purification device ( 3 ) by means of a control and / or regulating device ( 13 ) of the internal combustion engine ( 2 ) is provided. It can also be provided that the reducing agent tank ( 17 ) and / or the connecting line ( 23 ) are heated.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- WO 2005/038205
A1 [0002] WO 2005/038205 A1 [0002]