-
Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zur Förderung einer wässrigen Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter über eine Förderleitung zu einem Injektor in einem Kraftfahrzeug mit einer Pumpe.
-
Solche Fördereinrichtungen werden bei heutigen Kraftfahrzeugen häufig zur Förderung einer wässrigen Harnstoff-Lösung eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Der Vorratsbehälter wird im Kraftfahrzeug montiert, während der Injektor meist an der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Förderleitung ist frei im Kraftfahrzeug verlegt und verbindet den Vorratsbehälter mit dem Injektor. Bei niedrigen Temperaturen kann der Vorratsbehälter vollständig oder teilweise erwärmt werden, um ein Einfrieren zumindest eines Teils der wässrigen Flüssigkeit zu verhindern. Der Injektor kann ebenfalls erwärmt werden oder wird durch die Abwärme der Brennkraftmaschine erwärmt.
-
Jedoch besteht bei bekannten Fördereinrichtungen die Gefahr, dass die Förderleitung einfrieren kann und die Förderung der wässrigen Flüssigkeit zu dem Injektor blockiert. Man könnte daran denken, die Förderleitung ebenfalls beispielsweise mit einer elektrischen Heizung zu erwärmen. Dies führt jedoch zu einem sehr großen Anlagenaufwand und zu einem Zeitverzug beim Starten der Fördereinrichtung.
-
Die
DE 42 30 056 A1 offenbart eine Zerstäubungseinrichtung. Um eine ausreichende Vernebelung eines zu zerstäubenden Mediums zu erreichen, wird eine Zerstäubungseinrichtung vorgeschlagen, die aus einer Mischeinrichtung, in die das Medium und Druckgas eingeführt und vorgemischt werden, und einer Mischleitung besteht, die die Mischeinrichtung mit einer Zerstäuberdüse verbindet, und in der eine weitere Vermischung des Mediums mit Druckgas erfolgt.
-
Die
DE 10 2006 048 636 A1 offenbart einen Gefrierschutz für ein bordinternes System zur Behandlung von Fahrzeugemissionen. Der Gefrierschutz des eines bordseitigen Speicher- und Verteilungssystems einer Emissionsbehandlungssubstanz in einem Fahrzeug umfasst ein Wegbewegen der Emissionsbehandlungssubstanz von einem primären Kraftstoff-/Dampfbereich nach Betanken des Emissionsbehandlungssystems. In einer Ausführung weist ein bordseitiges Emissionsbehandlungssystem eine Betankungsleitung mit einem Abschnitt auf, der sich in eine Betankungsleitung des Primärkraftstoffes erstreckt, um ein gemeinsames Betanken des Primärkraftstoffes und der Emissionsbehandlungssubstanz zu erleichtern.
-
Die
DE 10 2008 000 594 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Entleeren einer Reduktionsmittelvorrichtung einer Brennkraftmaschine. Offenbart wird eine Vorrichtung zum Entleeren einer Reduktionsmittelvorrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung bei einer Abschaltung der Reduktionsmittelvorrichtung Reduktionsmittel in einen Reduktionsmitteltank und/oder in einen gegen Einfrieren unempfindlichen Bereich der Vorrichtung oder der Reduktionsmittelvorrichtung zurückführt.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Fördereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie ein Einfrieren der Förderleitung zuverlässig verhindert.
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Förderleitung mit einem Ende mit einem Speicher und mit dem anderen Ende mit einem im Betrieb der Pumpe geschlossenen und bei abgeschalteter Pumpe geöffneten Belüftungsventil verbunden ist und dass der Speicher durch den Druck der eingeschalteten Pumpe beaufschlagbar ist und ein zum Entleeren der Förderleitung bemessenes Volumen aufweist.
-
Durch diese Gestaltung kann die Förderleitung nach dem Abschalten der Pumpe leer laufen. Daher ist bei abgeschalteter Pumpe keine wässrige Flüssigkeit in der Förderleitung, so dass ein Einfrieren der Förderleitung zuverlässig verhindert wird. Der Speicher kann dabei mit Luft gefüllt sein und die Förderleitung leer drücken, oder der Speicher kann über die Förderleitung Luft über das Belüftungsventil in die Förderleitung einsaugen. Im ersten Fall ist das erforderliche Volumen des Speichers abhängig von dem Druck im Speicher, während im zweiten Fall der Speicher zumindest das Volumen der Förderleitung benötigt. Der Speicher kann hierfür einen Kolben, eine Blase, einen Balg oder dergleichen aufweisen.
-
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung ermöglicht ein einfaches Freidrücken der Förderleitung mit Luft nach dem Abschalten der Pumpe, wenn der Speicher am Injektor angeordnet ist und durch den Betrieb der Pumpe mit komprimierter Luft gefüllt ist. Durch diese Gestaltung wird die Luft im Speicher durch die Vorspannung des Wandelementes in die Förderleitung gedrückt. Bei einem Neustart der Pumpe wird die Luft wieder aus der Förderleitung verdrängt und in den Speicher gedrückt, so dass die wässrige Flüssigkeit zu dem Injektor gelangt.
-
Ein Eindringen von Schmutz in die Förderleitung lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Belüftungsventil innerhalb des Vorratsbehälters angeordnet ist. Durch diese Gestaltung kann über das Belüftungsventil Luft in die Förderleitung angesaugt werden. Da der Vorratsbehälter ohnehin eine Belüftung benötigt, kann über das innerhalb des Vorratsbehälters angeordnete Belüftungsventil Luft in die Förderleitung eindringen und damit deren Einfrieren nach dem Abschalten des Kraftfahrzeuges verhindern. Die Luft innerhalb des Vorratsbehälters ist in der Regel frei von Schmutz.
-
Ein Ansaugen von wässriger Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in die Förderleitung durch den Speicher lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig vermeiden, wenn das Belüftungsventil in einem Raum oberhalb der maximalen Füllhöhe im Vorratsbehälter angeordnet ist.
-
Aus der Förderleitung abgelaufene Flüssigkeit steht gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei einem Neustart der Pumpe unmittelbar für eine erneute Förderung zur Verfügung, wenn das oberhalb der maximalen Füllhöhe im Vorratsbehälter angeordnete Belüftungsventil in einen Sammler mündet und wenn der Sammler zu einem Schwalltopf geführt ist.
-
Ein Ablaufen der wässrigen Flüssigkeit nach einem Abschalten der Pumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unterstützen, wenn die Förderleitung einen innerhalb des Vorratsbehälters nach unten zu dem Belüftungsventil geneigten Abschnitt aufweist. Durch diesen Abschnitt lässt sich in dem Speicher mehr Luft komprimieren als in dem außerhalb des Vorratsbehälters befindlichen Teil der Förderleitung vorhanden ist.
-
Der Speicher ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach aufgebaut, wenn er ein vorgespanntes Wandelement hat, und wenn das Wandelement über einen elastischen Balg oder über einen Dichtring gegenüber einem Zylinder abgedichtet und mittels eines Federelementes oder Eigenspannung gegen den Druck der Pumpe vorgespannt ist.
-
Die Anzahl von Dichtstellen zum Abdichten lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn der Speicher innerhalb des Vorratsbehälters angeordnet ist. Hierdurch lassen sich im günstigsten Fall sämtliche Bauteile der Fördereinrichtung mit Ausnahme des Belüftungsventils und der Förderleitung innerhalb des Vorratsbehälters anordnen. Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung gestaltet sich hierdurch zudem besonders kompakt. Zudem lassen sich die Bauteile der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung im vormontierten Zustand einfach auf ihre Funktion testen.
-
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn der Speicher zwei von dem Wandelement getrennte Anschlüsse aufweist, wenn einer der Anschlüsse der Förderleitung und der andere der Anschlüsse der Pumpe zugewandt ist und wenn zwischen den Anschlüssen ein im Betrieb der Pumpe geöffnetes und bei ausgeschalteter Pumpe geschlossenes Ventilelement angeordnet ist.
-
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung gestaltet sich besonders kompakt, wenn das Ventilelement in dem Wandelement angeordnet ist.
-
Der Aufwand zur Steuerung des Ventilelementes lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn der Speicher einen in die Bewegungsbahn des Wandelementes hineinragenden Steuerzapfen zur Ansteuerung des Ventilelements hat.
-
Im einfachsten Fall kann der Injektor als Belüftungsventil für die Förderleitung ausgebildet sein und bei abgeschalteter Pumpe ein Eindringen von Luft in die Förderleitung ermöglichen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass Schmutz aus der Umgebung des Injektors in die Förderleitung gelangt. Ein Eintrag von Schmutz in die Förderleitung durch den Injektor lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Belüftungsventil an dem Injektor angeordnet ist und über eine Belüftungskammer und/oder einen Filter mit der Umgebung verbunden ist. Vorzugsweise hat die Belüftungskammer ein ausreichendes Volumen zum Zwischenspeichern des Volumens der Förderleitung. Zur Einsparung von Bauraum kann die Belüftungskammer auch lang gestreckt als Belüftungsleitung ausgebildet und mit einem unverschmutzten und belüfteten Raum, wie dem Vorratsbehälter oder der Brennkraftmaschine, verbunden sein. Der Filter kann ein Filter der Brennkraftmaschine, insbesondere der Saugstutzen der Brennkraftmaschine sein. Das Belüftungsventil ist im einfachsten Fall ein Rückschlagventil, welches die Verbindung der Förderleitung mit der Umgebung herstellt, wenn die Pumpe abgeschaltet wird. Diese Gestaltung ist zudem besonders kostengünstig.
-
Ein zuverlässiger Wechsel zwischen Förderung und Entleerung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sicherstellen, wenn innerhalb des Vorratsbehälters ein Entleerungsventil angeordnet ist, wenn das Entleerungsventil die der Pumpe zugewandte Seite des Speichers mit dem Vorratsbehälter verbindet und wenn das Entleerungsventil im Betrieb der Pumpe geschlossen und bei abgeschalteter Pumpe geöffnet ist. Hierdurch wird unabhängig von dem Aufbau der Pumpe das Zurückströmen der wässrigen Flüssigkeit in den Vorratsbehälter gewährleistet.
-
Die Anordnung eines separaten Filters für die Förderleitung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vermeiden, wenn die Belüftungskammer als Belüftungsleitung ausgebildet ist und mit einem Filterraum an der Brennkraftmaschine verbunden ist. Bei dem Filterraum kann es sich beispielsweise um einen hinter einem Luftfilter angeordneten Saugstutzen der Brennkraftmaschine handeln.
-
Die Pumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig betreiben, wenn die Pumpe als Kolbenpumpe ausgebildet ist.
-
Die Pumpe gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn die als Kolbenpumpe ausgebildete Pumpe eine Inline-Kolbenpumpe ist. Bei solchen Inline-Kolbenpumpen wird ein längsverschieblicher Kolben von der zu fördernden Flüssigkeit axial durchströmt.
-
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
-
1 schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung,
-
2 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung,
-
3 eine erste Ausführungsform eines Speichers während einer Entleerung einer Förderleitung,
-
4 den Speicher aus 3 während der Förderung von Flüssigkeit durch die Förderleitung,
-
5 eine weitere Ausführungsform des Speichers während der Entleerung der Förderleitung,
-
6 den Speicher aus 5 während der Förderung von Flüssigkeit durch die Förderleitung.
-
1 zeigt eine Fördereinrichtung mit einem Vorratsbehälter 1 für wässrige Flüssigkeit und einer darin angeordneten Pumpe 2. Die Pumpe 2 ist über eine Förderleitung 3 mit einem an einer Brennkraftmaschine 4 angeordneten Injektor 5 verbunden. Weiterhin ist innerhalb des Vorratsbehälters 1 ein Schwalltopf 6 angeordnet, aus dem die Pumpe 2 über einen Filter 7 Flüssigkeit ansaugt. Von dem innerhalb des Vorratsbehälters 1 angeordneten Teil der Förderleitung 3 führt ein Abschnitt 8 zu einem Belüftungsventil 9. Das Belüftungsventil 9 mündet oberhalb des in der Zeichnung strichpunktiert dargestellten maximalen Füllstandes in einen Sammler 10. In den Sammler 10 eingebrachte Flüssigkeit wird bei geöffnetem Belüftungsventil 9 in den Schwalltopf 6 zurückgeführt. Der innerhalb des Vorratsbehälters 1 angeordnete Abschnitt 8 der Förderleitung 3 ist bis zu dem Belüftungsventil 9 nach unten geneigt. Neben dem Injektor 5 ist ein Speicher 11 angeordnet.
-
Im Betrieb der Fördereinrichtung fördert die Pumpe 2 Flüssigkeit unter Druck zu dem Injektor 5. Der Speicher 11 nimmt die von der geförderten Flüssigkeit verdrängte Luft aus der Förderleitung 3 auf. Die Luft wird dabei in dem Speicher 11 komprimiert, während die Flüssigkeit zu dem Injektor 5 gelangt. Hierfür ist der Speicher 11 oberhalb des Injektors 5 angeordnet. Nach dem Abschalten der Pumpe 2 wird das Belüftungsventil 9 geöffnet. Die im Speicher 11 komprimierte Luft drückt anschließend die in der Förderleitung 8 befindliche Flüssigkeit über das Belüftungsventil 9 über den Sammler 10 in den Schwalltopf 6 zurück. Die Luft des innerhalb des Vorratsbehälters 1 angeordneten geneigten Abschnitts 8 der Förderleitung 3 wird ebenfalls beim erneuten Start der Pumpe 2 in dem Speicher 11 komprimiert. Bei hohen Drücken der Pumpe 2 von ungefähr 8–10 bar kann der Speicher 11 als einfache geschlossene Kammer mit einer Zugangsöffnung ausgebildet und möglichst nahe an dem Injektor 5 oder unmittelbar am Injektor 5 angeschlossen sein. Je größer der Druck im Speicher 11 gewählt werden kann, desto kleiner kann sein Volumen sein, um die in der Förderleitung 3 verdrängte Luft aufzunehmen.
-
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Fördereinrichtung, welche sich von der aus 1 dadurch unterscheidet, dass ein Speicher 12 in einem Vorratsbehälter 13 und ein Belüftungsventil 14 an einem Injektor 15 angeordnet ist. Zwischen dem Speicher 12 und dem Injektor 15 ist eine Förderleitung 16 angeordnet. Zwischen einer Flüssigkeit aus einem Schwalltopf 17 ansaugenden Pumpe 18 und dem Speicher 12 ist ein Entleerungsventil 19 angeschlossen. Das Entleerungsventil 19 ist über eine Leitung 20 mit dem Schwalltopf 17 verbunden.
-
Das Belüftungsventil 14 ist über eine lang gestreckte Belüftungskammer 21 dem Umgebungsdruck ausgesetzt. Die Belüftungskammer 21 kann über einen schematisch dargestellten Filter 22 direkt mit der Umgebung verbunden sein oder als Belüftungsleitung mit dem Vorratsbehälter 13 oder der Brennkraftmaschine 4 verbunden sein. Bei dem Filter 22 kann es sich um einen am Saugstutzen der Brennkraftmaschine 4 angeordneten Luftfilter handeln.
-
Im Betrieb saugt die Pumpe 18 Flüssigkeit aus dem Schwalltopf 17 an und fördert diese unter Druck an den Speicher 12. Hierbei wird ein Wandelement 23 gegen die Kraft eines Federelementes 24 des Speichers 12 bewegt. Die Funktion und der Aufbau des Speichers 12 sind in den 3 bis 6 näher erläutert. Nach dem Abschalten der Pumpe 18 saugt der Speicher 12 durch die Kraft des Federelementes 24 Flüssigkeit aus der Förderleitung 16 und führt unterhalb des Wandelementes 23 befindliche Flüssigkeit über das Entleerungsventil 19 dem Schwalltopf 17 zu. Über das Belüftungsventil 14 wird dabei Luft in die Förderleitung 16 angesaugt.
-
3 zeigt eine erste Ausführungsform des Speichers 12 aus 2 mit einem ersten Anschluss 25 für die Förderleitung 16 und einem zweiten Anschluss 26 für die Pumpe 18 und das Entleerungsventil 19. Der Speicher 12 ist zylinderförmig gestaltet zur Aufnahme des darin längsverschieblich geführten Wandelements 23. Das Wandelement 23 ist über einen Dichtring 27 gegenüber dem zylinderförmigen Teil des Speichers 12 abgedichtet und von dem Federelement 24 in Richtung des zweiten Anschlusses 26 vorgespannt. Das Wandelement 23 befindet sich in einer mittleren Stellung. Hierbei ist ein in dem Wandelement 23 angeordnetes Ventilelement 28 geschlossen. Die Kraft des Federelementes 24 drückt das Wandelement 23 zu dem zweiten Anschluss 26, wodurch sich der Raum vor dem ersten Anschluss 25 vergrößert. Damit wird Flüssigkeit aus der Förderleitung 16 in den Raum vor dem ersten Anschluss 25 eingesaugt. Zur Verdeutlichung sind in 3 an den Anschlüssen 25, 26 Pfeile dargestellt, die die Strömungen der Flüssigkeit während des Entleerungsvorganges der Förderleitung 16 darstellen.
-
Beim Start der Pumpe 18 wird Flüssigkeit in den Raum zwischen Wandelement 23 und dem zweiten Anschluss 26 gefördert. Das Wandelement 23 bewegt sich damit gegen die Kraft des Federelementes 24 zu dem ersten Anschluss 25, bis ein in die Bewegungsbahn des Wandelementes 23 eindringender Steuerzapfen 29 das Ventilelement 28 ansteuert. Dieser Zustand des Speichers 12 ist in 4 dargestellt. Das Ventilelement 28 ist nun geöffnet, und Flüssigkeit kann von der Pumpe 18 durch den Speicher 12 in die Förderleitung 16 gefördert werden.
-
5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Speichers 12 während der Entleerung der Förderleitung 16 aus 2. Dieser Speicher 12 unterscheidet sich von dem aus 3 nur dadurch, dass ein Wandelement 30 mittels eines elastischen Balgs 31 im Speicher 12 abgedichtet ist. Das Wandelement 30 hat ein Ventilelement 32, welches wie das in 3 und 4 beschriebene aufgebaut ist.
-
6 zeigt den Speicher 12 aus 5 bei der Förderung von Flüssigkeit durch den Speicher 12. Wie bei der Ausführungsform nach den 3 und 4 ist das Ventilelement 32 von einem Steuerzapfen 33 geöffnet, und Flüssigkeit kann durch das Wandelement 30 strömen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorratsbehälter
- 2
- Pumpe
- 3
- Förderleitung
- 4
- Brennkraftmaschine
- 5
- Injektor
- 6
- Schwalltopf
- 7
- Filter
- 8
- Abschnitt
- 9
- Belüftungsventil
- 10
- Sammler
- 11
- Speicher
- 12
- Speicher
- 13
- Vorratsbehälter
- 14
- Belüftungsventil
- 15
- Injektor
- 16
- Förderleitung
- 17
- Schwalltopf
- 18
- Pumpe
- 19
- Entleerungsventil
- 20
- Leitung
- 21
- Belüftungskammer
- 22
- Filter
- 23
- Wandelement
- 24
- Federelement
- 25, 26
- Anschluss
- 27
- Dichtring
- 28
- Ventilelement
- 29
- Steuerzapfen
- 30
- Wandelement
- 31
- Balg
- 32
- Ventilelement
- 33
- Steuerzapfen