DE102009029534A1 - Supply module for dosing system for proportioning supply of liquid, particularly aqueous urea solution for treatment of exhaust gases of combustion engine, has feed pump, whose promotion direction is altered by a four or two way valve - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Fördermodul zur Förderung einer Flüssigkeit, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Dosiersystem mit einem solchen Fördermodul.The invention relates to a delivery module for conveying a liquid, in particular an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a metering system with such a delivery module.
Stand der TechnikState of the art
Aufgrund stetig steigender gesetzlicher Anforderungen an die Emissionswerte von Verbrennungsmotoren werden zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte die Abgase aus Verbrennungsmotoren einer Nachbehandlung unterzogen. Zur Reduzierung des Stickoxidausstosses, insbesondere bei Dieselmotoren, werden Reduktionskatalysatoren eingesetzt, mittels derer die Stickoxid-Emissionen (NOx) deutlich abgesenkt werden können. Bevor die Abgase in den Katalysator gelangen, wird ihnen ein Reduktionsmittel zugeführt, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, welche die Bildung von Ammoniak bewirkt, das wiederum mit den Stickoxiden im nachgeschalteten Katalysator zu harmlosem Stickstoff und Wasser reagiert. Die Zufuhr der wässrigen Harnstofflösung erfolgt über Dosiersysteme, die in der Regel einen Vorratstank zur Bevorratung des Rdeuktionsmittels, und ein Dosiermodul, wie beispielsweise eine Dosierpumpe oder ein Dosierventil, umfassen. Ferner bedarf es eines Fördermoduls, um das im Vorratstank bevorratete Reduktionsmittel dem Dosiermodul zuzuführen.Due to steadily increasing legal requirements for the emission values of internal combustion engines, the exhaust gases from internal combustion engines are subjected to an after-treatment in order to comply with the specified limit values. To reduce the nitrogen oxide emissions, especially in diesel engines, reduction catalysts are used by means of which the nitrogen oxide emissions (NO x ) can be significantly reduced. Before the exhaust gases enter the catalyst, they are supplied with a reducing agent, such as an aqueous urea solution, which causes the formation of ammonia, which in turn reacts with the nitrogen oxides in the downstream catalyst to harmless nitrogen and water. The supply of the aqueous urea solution takes place via metering systems, which as a rule comprise a storage tank for storing the reducing agent, and a metering module, such as a metering pump or a metering valve. Furthermore, a delivery module is required in order to supply the reducing agent stored in the storage tank to the dosing module.
Bei den Dosiersystemen der vorstehend genannten Art handelt es sich in der Regel um druckgeregelte hydraulische Systeme. Ein solches Dosiersystem wird beispielsweise in der
Des Weiteren geht aus der vorstehend genannten Druckschrift ein Bypass-Ventil zur Umgehung der Förderpumpe hervor, welches bei einem zu hohen Druck in einer Normalbetrieb-Förderrichtung stromab der Förderpumpe öffnet. Über das Bypass-Ventil und eine Bypass-Leitung zur Aufnahme des Bypass-Ventils kann somit ein Druckausgleich erfolgen.Furthermore, a bypass valve for bypassing the delivery pump, which opens at too high a pressure in a normal operation conveying direction downstream of the delivery pump, emerges from the above cited document. Via the bypass valve and a bypass line for receiving the bypass valve can thus be made a pressure equalization.
Es kann bei Dosiersystemen zur Druckregelung des druckgesteuerten hydraulischen Systems eine Rücklaufleitung zum Vorratstank vorgesehen sein, wobei die Rücklaufleitung stromab der Förderpumpe über ein Rückschlagventil an das Leitungssystem angeschlossen ist. Auch die Rücklaufleitung kann mit Heizelementen beheizt werden, um ein Einfrieren der in der Rücklaufleitung befindlichen Flüssigkeit zu verhindern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fördermodul für eine Flüssigkeit, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, bereit zu stellen, das bauraumschonend und einfach aufgebaut ist. Insbesondere soll das Fördermodul eine reduzierte Anzahl hydraulischer Komponenten umfassen.It can be provided in metering systems for pressure control of the pressure-controlled hydraulic system, a return line to the storage tank, the return line is connected downstream of the feed pump via a check valve to the line system. The return line can be heated with heating elements to prevent freezing of the liquid contained in the return line. The invention has for its object to provide a delivery module for a liquid, in particular an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine, which is space-saving and simple. In particular, the delivery module should comprise a reduced number of hydraulic components.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fördermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.To solve the problem, a conveyor module with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das vorgeschlagene Fördermodul umfasst wenigstens eine Förderpumpe, deren Förderrichtung mittels eines 4/2-Wege-Ventils änderbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fördermodul ferner eine parallel zur Förderpumpe geschaltete Drossel als Druckregler umfasst, welche in das 4/2-Wege-Ventil integriert ist. Im Normalbetrieb des Fördermoduls bzw. der Förderpumpe ermöglicht die parallel geschaltete Drossel durch eine gezielt herbeigeführte interne Leckage einen Druckausgleich und damit eine Regelung des hydraulischen Drucks. Aufgrund der im 4/2-Wege-Ventil angeordneten Drossel ist eine aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannte, separate Rücklaufleitung sowie ein Rückschlagventil zum Anschluss der Rücklaufleitung an das Leitungssystem entbehrlich. Die Integration der Drossel in das 4/2-Wege-Ventil und der Verzicht auf eine separate Rücklaufleitung einschließlich Rückschlagventil führen nicht nur zu einem geringeren Bauvolumen, sondern vereinfachen zudem die Monatge. Ferner können mit der Rücklaufleitung in Zusammenhang stehende weitere Komponenten, wie beispielsweise Heizelemente und/oder Anschlussbauteile, entfallen. Ein solches Fördermodul zeichnet sich demnach auch duch eine kostengünstige Herstellung aus. Die Reglung des hydraulischen Drucks erfolgt bei einem erfindungsgemäßen Fördermodul über die im 4/2-Wege-Ventil intergrierte Drossel, die eine gezielte interne Leckage bewirkt. Dabei führt die Anordnung der Drossel im 4/2-Wege-Ventil zu einer kompaktbauenden Ausgestaltung des Fördermoduls.The proposed delivery module comprises at least one delivery pump whose delivery direction can be changed by means of a 4/2-way valve. According to the invention it is provided that the delivery module further comprises a parallel to the feed pump connected throttle as a pressure regulator, which is integrated in the 4/2-way valve. During normal operation of the delivery module or the delivery pump, the throttle connected in parallel allows a pressure compensation and thus a regulation of the hydraulic pressure by means of a deliberately induced internal leakage. Due to the throttle arranged in the 4/2-way valve, one of the initially mentioned prior art known, separate return line and a check valve for connecting the return line to the line system unnecessary. The integration of the throttle in the 4/2-way valve and the absence of a separate return line including check valve not only lead to a lower construction volume, but also simplify the Montagge. Furthermore, related to the return line other components, such as heating elements and / or connection components omitted. Such a delivery module is therefore also characterized by a cost-effective production. The regulation of the hydraulic pressure takes place in an inventive Delivery module via the 4/2-way valve integrated throttle, which causes a targeted internal leakage. The arrangement of the throttle in the 4/2-way valve leads to a compact design of the conveyor module.
Vorzugsweise ist die im 4/2-Wege-Ventil integrierte Drossel in einem parallel zu einem Strömungsweg des Ventils geschalteten weiteren Strömungsweg ausgebildet. Über den weiteren Strömungsweg erfolgt dann die gezielte interne Leckage. Das heißt, dass im Normalbetrieb des Fördermoduls bzw. der Förderpumpe über den parallel geschalteten Strömungsweg und der hierin ausgebildeten Drossel ein Druckausgleich dadurch bewirkt wird, dass ein Teil der zu fördernden Flüssigkeit entgegengesetzt zur Förderrichtung über den parallelen Strömungsweg und die Drossel abgeführt wird. Im Rücksaugbetrieb dagegen besitzt die Drossel aufgrund der Parallelschaltung keine negativen Auswirkungen auf das Rücksaugverhalten.Preferably, the integrated in the 4/2-way valve throttle is formed in a parallel to a flow path of the valve further flow path. The targeted internal leakage then takes place via the further flow path. This means that in normal operation of the delivery module or the delivery pump via the parallel flow path and the throttle formed therein a pressure equalization is effected by a part of the liquid to be conveyed opposite to the conveying direction via the parallel flow path and the throttle is discharged. In the Rücksaugbetrieb contrast, the throttle has no negative effects on the Rücksaugverhalten due to the parallel connection.
Vorteilhafterweise umfasst das Fördermodul ferner einen Drucksensor. Der Drucksensor ist bevorzugt stromab der Förderpumpe angeordnet und erfasst den dort anstehenden hydraulischen Druck. Die über den Drucksensor erfassten Messwerte können zur Regelung des hydraulischen Drucks eingesetzt werden, indem die zum Druckausgleich erforderliche Abflussmenge bestimmt wird.Advantageously, the delivery module further comprises a pressure sensor. The pressure sensor is preferably arranged downstream of the feed pump and detects the hydraulic pressure present there. The readings taken via the pressure sensor can be used to control the hydraulic pressure by determining the drainage required to equalize the pressure.
Um das Fördermodul kompaktbauend zu halten ist vorzgusweise der Drucksensor ebenfalls in das 4/2-Wege-Ventil integriert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drucksensor im Deckel des 4/2-Wege-Ventils aufgenommen. Durch eine entsprechende Anordnung kann das Bauvolumen des Fördermoduls weiterhin deutlich reduziert werden.In order to keep the delivery module compact, the pressure sensor is also advantageously integrated into the 4/2-way valve. According to a preferred embodiment, the pressure sensor is received in the lid of the 4/2-way valve. By a corresponding arrangement, the volume of the delivery module can continue to be significantly reduced.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fördermodul ferner einen Filter. Durch die Anordnung eines Filters können etwaige in der Flüssigkeit enthaltene unerwünschte Partikel vor Erreichen des Dosiermoduls herausgefiltert werden, so dass das Dosiermodul einem geringeren Verschleiß unterliegt.According to a further preferred embodiment, the delivery module further comprises a filter. By arranging a filter, any unwanted particles contained in the liquid can be filtered out before reaching the dosing module, so that the dosing module is subject to less wear.
Weiterhin vorzugsweise ist ein erfindungsgemäßes Fördermodul Bestandteil eines Dosiersystems zum Eindosieren einer wässrigen Harnstofflösung in den Abgasstrom einer Brennkraftmaschine. Das Dosiersystem umfasst ferner ein Dosiermodul, beispielsweise ein Dosierventil, mittels dessen die wässrige Harnstofflösung in den Abgasstrom vorzugsweise eingesprüht oder eingespritzt werden kann. Denn beim Sprühen oder Spritzen bilden sich feine Tröpfchen, die eine besonders gleichmäßige Verteilung des Reduktionsittels im Abgasstrom bewirken.Furthermore, a delivery module according to the invention is preferably part of a metering system for metering in an aqueous urea solution into the exhaust gas stream of an internal combustion engine. The metering system further comprises a metering module, for example a metering valve, by means of which the aqueous urea solution can preferably be sprayed or injected into the exhaust gas stream. When spraying or spraying, fine droplets form, which cause a particularly uniform distribution of the reducing agent in the exhaust gas flow.
Des Weiteren umfasst ein solches Dosiersystem ein Leitungssystem zur Verbindung des Dosiermoduls mit dem Fördermodul und zum Anschluss des Fördermoduls an einen Vorratstank, in dem die wässrige Harnstofflösung bevorratet ist. Eine Reihenschaltung der Module wird durch das 4/2-Wege-Ventil ermöglicht, da über die jeweilige Schaltstellung des Ventils die Förderrichtung geändert werden kann, so dass die Flüssigkeit in Normalbetrieb-Förderrichtung und in Rücksaugbetrieb-Förderrichtung durch das Leitungssystem gefördert werden kann. Die Ausbildung eines kreislaufbildenden Leitungssystems ist damit entbehrlich und Leitungswege können eingespart werden.Furthermore, such a metering system comprises a line system for connecting the metering module to the conveyor module and for connecting the conveyor module to a storage tank in which the aqueous urea solution is stored. A series connection of the modules is made possible by the 4/2-way valve, since the conveying direction can be changed via the respective switching position of the valve, so that the liquid can be conveyed through the line system in the normal operating direction and in the suction mode. The formation of a circuit-forming line system is thus unnecessary and cable routes can be saved.
Das vorgeschlagene Dosiersystem bildet selbst bei reduzierter Anzahl hydraulischer Komponenten ein vollständiges, druckgeregeltes hydraulisches System aus, das in der Lage ist, ein Medium in zwei Richtungen zu fördern. Das System umfasst als wesentliche hydraulische Komponenten wenigstens ein Fördermodul mit einem 4/2-Wege-Ventil und einer Drossel sowie ein Dosiermodul.Even with a reduced number of hydraulic components, the proposed metering system forms a complete, pressure-controlled hydraulic system capable of delivering a medium in two directions. The system comprises as essential hydraulic components at least one delivery module with a 4/2-way valve and a throttle and a metering module.
Zur Druckregelung wird die im 4/2-Wege-Ventil integrierte Drossel eingesetzt. Über einen parallel zu den eigentlichen Strömungswegen geschalteten weiteren Strömungsweg wird über eine gezielte interne Leckage ein Druckausgleich bewirkt. Zur Änderung der Förderrichtung wird das 4/2-Wege-Ventil betätigt, dessen Schaltstellungen einen Normalbetrieb und einen Rücksaugbetrieb ermöglichen. Die wenigen hydraulischen Komponenten bewirken, dass das System kompaktbauend und einfach gestaltet werden kann.For pressure control, the throttle integrated in the 4/2-way valve is used. Via a parallel to the actual flow paths connected further flow path is effected via a targeted internal leakage pressure equalization. To change the conveying direction, the 4/2-way valve is actuated, enable its switching positions normal operation and a Rücksaugbetrieb. The few hydraulic components make the system compact and easy to design.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen:A preferred embodiment of the invention is explained below with reference to the figures. These show:
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
Der
Darüber hinaus weist das in
Das Fördermodul
Die Funktionsweise eines solchen Dosiersystems wird anhand der
Den
Aufgrund der Parallelschaltung zum eigentlichen Strömungsweg
Das vorgeschlagene erfindungsgemäße Fördermodul
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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