DE102009046802A1 - Device for injecting fluid into e.g. dosing device, has pressure sensor arranged at pressure line such that sensor is arranged in direct hydraulic connection with dosing module and measures pressure of fluid in module during operation - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors.The invention relates to a device for injecting fluid into the exhaust gas line of an internal combustion engine.
Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen Stickoxide, die in den Abgasen eines Verbrennungsmotors enthalten sind, unter Zuhilfenahme eines wässrigen Reduktionsmittels, wie z. B. einer Harnstofflösung, zu Stickstoff und Wasser reduziert werden. Dazu wird das flüssige Reduktionsmittel aus einem Reservoir entnommen und mit Hilfe einer Pumpe und einer Dosiereinheit, die beispielsweise als ein an einem Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordnetes Einspritzventil ausgebildet ist, unter erhöhtem Druck in den Abgasstrang eingespritzt, wo es, ggf. unter Einwirkung eines Katalysators, mit den in den Abgasen enthaltenen Stickoxiden reagiert.In the prior art, methods are known in which nitrogen oxides contained in the exhaust gases of an internal combustion engine, with the aid of an aqueous reducing agent, such as. As a urea solution, reduced to nitrogen and water. For this purpose, the liquid reducing agent is removed from a reservoir and injected by means of a pump and a metering unit, which is designed for example as an arranged at an exhaust line of the internal combustion engine injection valve, under increased pressure in the exhaust line, where it, possibly under the action of a catalyst, reacts with the nitrogen oxides contained in the exhaust gases.
Um Ausfälle bzw. Funktionseinschränkungen, wie z. B. Verschleiß oder Verstopfen der Pumpe durch in dem Fluid vorhandene Schmutzpartikel zu vermeiden, ist zwischen dem Fluidreservoir und der Pumpe ein Filter angeordnet. Zusätzlich ist ein Feinfilter zwischen der Pumpe und dem Dosierelement vorgesehen, um das Eindringen feiner Partikel, die den Filter und die Pumpe passiert haben, in die Dosiereinheit zu verhindern.To failures or functional restrictions, such. B. To avoid wear or clogging of the pump by existing in the fluid dirt particles, a filter is disposed between the fluid reservoir and the pump. In addition, a fine filter is provided between the pump and the metering element to prevent the penetration of fine particles that have passed the filter and the pump into the metering unit.
Der von der Pumpe erzeugte Druck wird durch einen Drucksensor, der zwischen der Pumpe und dem Feinfilter in der Fluidleitung angeordnet ist, gemessen. Aus dem Druck, der von dem am Ausgang der Pumpe angeordneten Drucksensor gemessen wird, kann nicht zuverlässig auf den Fluiddruck im Dosierelement geschlossen werden.The pressure generated by the pump is measured by a pressure sensor located between the pump and the fine filter in the fluid line. From the pressure, which is measured by the arranged at the output of the pump pressure sensor can not be reliably closed to the fluid pressure in the metering.
Es besteht der Bedarf nach einer optimierten Vorrichtung zum Einspeisen eines Fluids in einen Abgasstrang, welche eine zuverlässige und genaue Bestimmung des Drucks und/oder der Menge des in den Abgasstrang eingespeisten Fluids ermöglicht.There is a need for an optimized apparatus for feeding a fluid into an exhaust line, which allows a reliable and accurate determination of the pressure and / or the amount of the injected into the exhaust line fluid.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen einer Dosiervorrichtung nach dem unabhängigen Patentanspruch 1.This object is achieved by a device according to independent claim 1. The dependent claims describe advantageous embodiments of a metering device according to independent claim 1.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen eines Fluids in einen Abgasstrang (Dosiervorrichtung) hat ein an dem Abgasstrang angeordnetes Dosiermodul, das beispielsweise als Einspritzorgan bzw. Einspritzdüse ausgebildet ist, und eine Pumpe, die ausgebildet ist, im Betrieb Fluid aus einem Fluidreservoir zu entnehmen und durch eine Druckleitung unter erhöhtem Druck an das Dosiermodul zu liefern. Ein Drucksensor ist so ausgebildet und an der Druckleitung angeordnet, dass er in unmittelbarer hydraulischer Verbindung mit dem Dosiermodul steht und so im Betrieb unmittelbar den Druck des Fluids im Dosiermodul misst.An inventive device for injecting a fluid into an exhaust line (metering device) has a arranged on the exhaust line metering module, which is designed for example as an injection member or injector, and a pump which is adapted to remove fluid from a fluid reservoir during operation and by a Supply pressure line under increased pressure to the dosing module. A pressure sensor is designed and arranged on the pressure line, that it is in direct hydraulic communication with the metering module and thus directly measures the pressure of the fluid in the metering module during operation.
Dadurch, dass der Drucksensor in unmittelbarer hydraulischer Verbindung mit dem Dosiermodul steht, ist die Druck des Fluids in allen Betriebszuständen exakt messbar. Eine Änderung des am Feinfilter auftretenden Druckverlustes, der insbesondere vom Alterungszustand des Feinfilters, der im Laufe des Betriebs mit Partikeln zugesetzt wird, abhängig ist, führt nicht zu einer unbekannten Differenz zwischen dem vom dem Drucksensor gemessenen Druck und dem wahren Druck des Fluids im Dosiermodul. Eine solche unbekannten Differenz würde es unmöglichen machen, den Fluiddruck im Dosiermodul genau zu bestimmen.Because the pressure sensor is in direct hydraulic communication with the dosing module, the pressure of the fluid can be exactly measured in all operating states. A change in the pressure loss occurring at the fine filter, which depends in particular on the aging state of the fine filter which is added during operation with particles, does not lead to an unknown difference between the pressure measured by the pressure sensor and the true pressure of the fluid in the dosing module. Such an unknown difference would make it impossible to accurately determine the fluid pressure in the dosing module.
Die Funktion der Dosier- und Einspritzvorrichtung kann daher zuverlässig überwacht werden. Bei bekanntem Druck des Fluids in dem Dosierelement ist die Menge des in den Abgasstrang eingespritzen Fluids aus der Öffnungs- bzw. Einspritzzeit des Dosierelements exakt bestimmbar.The function of the dosing and injection device can therefore be reliably monitored. With known pressure of the fluid in the metering element, the amount of fluid injected into the exhaust line from the opening or injection time of the metering element is exactly determined.
In einer Ausführungsform ist ein Feinfilter in der Druckleitung angeordnet und der Drucksensor ist auf der von dem Dosiermodul zugewandten Seite, d. h. stromaufwärts des Feinfilters, angeordnet. Durch einen in der Druckleitung angeordneten Feinfilter wird verhindert, dass Partikel in das Dosiermodul gelangen und dieses in seiner Funktion beeinträchtigen und/oder beschädigen. Dadurch, dass der Drucksensor auf der dem Dosiermodul zugewandten Seite des Feinfilters angeordnet ist, misst der Drucksensor unabhängig vom Zustand des Feinfilters stets korrekt den Fluiddruck im Dosiermodul.In one embodiment, a fine filter is disposed in the pressure line and the pressure sensor is on the side facing the dosing module, i. H. upstream of the fine filter. A fine filter arranged in the pressure line prevents particles from entering the dosing module and impairing and / or damaging its function. Because the pressure sensor is arranged on the side of the fine filter facing the dosing module, the pressure sensor always correctly measures the fluid pressure in the dosing module, regardless of the state of the fine filter.
Während des Betriebs wird der Feinfilter mit Partikeln beladen, wodurch der Druckverlust am Feinfilter mit zunehmender Betriebsdauer ansteigt und der Fluiddruck in der Druckleitung auf der der Pumpe zugewandten Seite des Feinfilters immer stärker vom Fluiddruck im Dosiermodul abweicht. Durch einen in Strömungsrichtung hinter dem Feinfilter angeordneten Drucksensor ist der Fluiddruck im Dosiermodul auch bei einem stark mit Partikeln beladenen Feinfilter, der einen starken Druckverlust bewirkt, exakt bestimmbar.During operation, the fine filter is loaded with particles, whereby the pressure loss at the fine filter increases with increasing operating time and the fluid pressure in the pressure line on the pump side facing the fine filter deviates more and more from the fluid pressure in the dosing. By a pressure sensor arranged in the flow direction behind the fine filter, the fluid pressure in the dosing module can also be precisely determined even in the case of a fine particle-laden fine filter which causes a strong pressure loss.
Bei einem stark mit Partikeln beladenen Feinfilter ist eine höhere Leistung der Pumpe erforderlich, um den gewünschten Fluiddruck im Dosiermodul zu erzeugen, da ein erhöhter Strömungswiderstand des Feinfilters überwunden werden muss. Aus der zum Erreichen des gewünschten Fluiddrucks im Dosiermodul erforderlichen Leistung der Pumpe kann daher auf den Zustand des Feinfilters geschlossen werden. Insbesondere kann ein erster Leistungsgrenzwert vorgegeben werden, bei dessen Überschreiten ein Signal abgegeben wird, welches darauf hinweist, dass der Feinfilter regeneriert oder ausgetauscht werden muss. Alternativ oder zusätzliche kann die Pumpe abgeschaltet werden, wenn ein vorgegebener zweiter Leistungsgrenzwert, der gleich oder größer als der erste Leistungsgrenzwert ist, erreicht wird, um eine Beschädigung der Pumpe und/oder der Druckleitung zu vermeiden.In a heavily loaded with particulate fine filter, a higher power of the pump is required to produce the desired fluid pressure in the dosing, since an increased flow resistance of the fine filter must be overcome. From the to Achieving the desired fluid pressure in the dosing module required power of the pump can therefore be closed to the state of the fine filter. In particular, a first power limit value can be specified, above which a signal is emitted which indicates that the fine filter must be regenerated or replaced. Alternatively or additionally, the pump may be shut down when a predetermined second power limit equal to or greater than the first power limit is reached to avoid damaging the pump and / or the pressure line.
In einer Ausführungsform ist in der Druckleitung zwischen dem Feinfilter und dem Drucksensor eine Drossel bzw. Blende angeordnet. Durch eine solche Drossel oder Blende werden Druckschwankungen, die beim Betrieb der Pumpe auftreten können, gedämpft. Die Verringerung von Druckschwankungen verbessert die Erfassung des Fluiddrucks durch den Drucksensor, vermeidet den Eintrag von störenden Druckwellen in die Druckleitung und vermindert die Druckbelastung des Drucksensors und des Dosiermoduls, da Druckspitzen mit hohem Druck vermieden werden.In one embodiment, a throttle or diaphragm is arranged in the pressure line between the fine filter and the pressure sensor. By such a throttle or aperture pressure fluctuations, which may occur during operation of the pump, damped. The reduction of pressure fluctuations improves the detection of the fluid pressure by the pressure sensor, avoids the entry of disturbing pressure waves in the pressure line and reduces the pressure load of the pressure sensor and the dosing, as pressure peaks are avoided with high pressure.
In einer Ausführungsform saugt die Pumpe das Fluid durch eine Saugleitung aus dem Fluidreservoir und ein Vorfilter ist in oder an der Saugleitung angeordnet. Solch ein Vorfilter verhindert, dass Schmutzpartikel aus dem Fluidreservoir in die Pumpe gelangen und diese verstopfen oder beschädigen. Darüber hinaus wird ein schnelles Zusetzen oder Verstopfen des Feinfilters verhindert, da grobe Schmutzpartikel bereits im Vorfilter abgefangen werden, bevor sie zu dem Feinfilter gelangen.In one embodiment, the pump sucks the fluid through a suction line from the fluid reservoir and a pre-filter is disposed in or on the suction line. Such a pre-filter prevents dirt particles from the fluid reservoir from entering the pump and clogging or damaging it. In addition, a rapid clogging or clogging of the fine filter is prevented because coarse dirt particles are already caught in the pre-filter before they reach the fine filter.
In einer Ausführungsform ist der Vorfilter an dem von der Pumpe abgewandten Ende der Saugleitung in dem Fluidreservoir angeordnet. In dem Fluidreservoir besteht ausreichend Platz für einen Vorfilter, und durch einen in dem Fluidreservoir angeordneten Vorfilter wird erreicht, dass Schmutzpartikel vom Eintreten in die Saugleitung abgehalten werden und diese nicht verstopfen oder zusetzen.In one embodiment, the pre-filter is arranged in the fluid reservoir at the end of the suction line facing away from the pump. There is sufficient space in the fluid reservoir for a pre-filter, and it is achieved by means of a pre-filter arranged in the fluid reservoir that dirt particles are prevented from entering the suction line and do not clog or clog them.
In einer Ausführungsform ist der Feinfilter in den Vorfilter integriert. Insbesondere sind der Vorfilter und der Feinfilter in einem Bauteil (Kombinationsfilter) zusammengefasst, welches in oder an der Saugleitung angeordnet ist. Dadurch wird die Anzahl der Filter in der Dosiervorrichtung reduziert und die Pumpe ist besser vor Schmutzpartikeln geschützt, da auch kleinere Schmutzpartikel, die den Vorfilter passieren, durch den Feinfilter vom Eindringen in die Pumpe abgehalten werden. Da nur ein Filterelement vorhanden ist, welches sowohl die Funktion des Vorfilters als auch die Funktion des Feinfilters übernimmt, und nur ein einziger Filter überwacht und ggf. ausgetauscht werden muss, wird die Wartung vereinfacht. Auch wird das Auftreten eines Druckverlustes zwischen der Pumpe und dem Dosiermodul verhindert, da in der Druckleitung kein Filter angeordnet ist.In one embodiment, the fine filter is integrated into the pre-filter. In particular, the pre-filter and the fine filter are combined in one component (combination filter), which is arranged in or on the suction line. As a result, the number of filters in the metering device is reduced and the pump is better protected against dirt particles, since even smaller dirt particles that pass through the pre-filter, are prevented by the fine filter from entering the pump. Since only one filter element is present, which takes over both the function of the prefilter and the function of the fine filter, and only a single filter must be monitored and possibly replaced, maintenance is simplified. Also, the occurrence of a pressure loss between the pump and the metering module is prevented because no filter is arranged in the pressure line.
Der Kombinationsfilter kann an dem von der Pumpe abgewandten Ende der Saugleitung innerhalb des Fluidreservoirs, in einem mittleren Bereich der Saugleitung oder am Übergang von der Saugleitung in die Pumpe angeordnet sein. Insbesondere kann der Kombinationsfilter in den Zulauf der Pumpe integriert sein. Ist kein Filter am von der Pumpe abgewandten Ende der Saugleitung innerhalb des Fluidreservoirs vorgesehen, so kann an diesem Ende der Saugleitung ein Gitter ausgebildet sein, welches das Eindringen grober Fremdkörper in die Saugleitung verhindert.The combination filter may be arranged at the end of the suction line facing away from the pump within the fluid reservoir, in a central region of the suction line or at the transition from the suction line into the pump. In particular, the combination filter can be integrated into the inlet of the pump. If no filter is provided on the end of the suction line facing away from the pump inside the fluid reservoir, a grid can be formed at this end of the suction line, which prevents the penetration of coarse foreign bodies into the suction line.
Der Kombinationsfilter ist hinsichtlich des Abscheidegrades und der Filterfläche ausreichend auszulegen. Insbesondere ist der Kombinationsfilter so auszulegen, dass der Abscheidegrad besser als der eines Vorfilters ist, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Auch sollte die Filterfläche größer sein als die eines bisher bekannten Vorfilters.The combination filter must be designed sufficiently with regard to the degree of separation and the filter surface. In particular, the combination filter is to be designed so that the degree of separation is better than that of a prefilter, as is known from the prior art. Also, the filter area should be greater than that of a previously known prefilter.
Es kann vorteilhaft sein, die Leistung der Pumpe gegenüber den bisher verwendeten Pumpen zu erhöhen, um den Druckverlust, der durch den feineren Filter in der Saugleitung verursacht wird, auszugleichen.It may be advantageous to increase the power of the pump over the previously used pumps to balance the pressure loss caused by the finer filter in the suction line.
In einer Ausführungsform ist die Pumpe eine Hubmagnetpumpe. Hubmagnetpumpen haben sich als Dosier- und Förderpumpen bewährt und ermöglichen eine genaue Dosierung der Einspritzmenge, da sie mit kurzen Schaltzeiten bedarfsgemäß ein- und ausgeschaltet werden können.In one embodiment, the pump is a solenoid. Linear solenoid pumps have proved their worth as metering and delivery pumps and allow precise metering of the injection quantity, since they can be switched on and off as required with short switching times.
In einer Ausführungsform weist die Pumpe einen Elektromotor auf. Pumpen mit Elektromotor haben sich als zuverlässige und kostengünstige Pumpen, die mit geringer Geräuschentwicklung betrieben werden können, bewährt.In one embodiment, the pump has an electric motor. Pumps with electric motors have proven to be reliable and cost effective pumps that can be operated with low noise.
In einer Ausführungsform, insbesondere in einer Ausführungsform, in der die Pumpe einen Elektromotor aufweist, ist zwischen der Druckleitung und dem Fluidreservoir eine Rücklaufleitung, in der eine Drossel ausgebildet ist, vorgesehen, so dass die Druckleitung über die Rücklaufleitung und die Drossel hydraulisch mit dem Fluidreservoir verbunden ist. Durch eine solche mit einer Drossel versehene Rücklaufleitung wird ein übermäßiges Ansteigen des Fluiddrucks in der Druckleitung auch dann verhindert, wenn die Pumpe betrieben wird, während das Dosiermodul über längere Zeit geschlossen ist. Eine Beschädigung der Pumpe, der Druckleitung und/oder des Dosiermoduls durch einen zu hohen Fluiddruck in der Druckleitung wird so zuverlässig verhindert.In one embodiment, in particular in an embodiment in which the pump has an electric motor, a return line, in which a throttle is formed, is provided between the pressure line and the fluid reservoir, so that the pressure line via the return line and the throttle hydraulically with the fluid reservoir connected is. By such a return line provided with a throttle, an excessive increase in the fluid pressure in the pressure line is prevented even when the pump is operated, while the dosing is closed for a long time. Damage to the pump, the pressure line and / or the dosing by a too high fluid pressure in the pressure line is reliably prevented.
In Ausführungsformen, in denen die Pumpe als Hubmagnetpumpe ausgebildet ist, ist eine Rücklaufleitung in der Regel nicht erforderlich, da die Hubmagnetpumpe abgeschaltet wird, wenn der gewünschte Druck aufgebaut und das Dosiermodul geschlossen ist, so dass ein Überdruck in der Druckleitung zuverlässig verhindert wird. In embodiments in which the pump is designed as a solenoid, a return line is usually not required because the solenoid is switched off when the desired pressure is built up and the dosing is closed, so that an overpressure in the pressure line is reliably prevented.
In einer Ausführungsform ist die Pumpe innerhalb oder direkt unterhalb des Fluidreservoirs angeordnet; in diesen Fällen ist keine Saugleitung erforderlich und der Kombinationsfilter ist in oder an der Ansaugöffnung der Pumpe angeordnet.In one embodiment, the pump is located within or directly below the fluid reservoir; In these cases, no suction line is required and the combination filter is arranged in or on the suction port of the pump.
In einer Ausführungsform sind die Pumpe und der Drucksensor in einem Fördermodul integriert. Ein solches Fördermodul ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau einer erfindungsgemäßen Einspritz- und Dosiervorrichtung. Auch kann ein solches Fördermodul besonders einfach und kostengünstig montiert und/oder ausgetauscht werden.In one embodiment, the pump and the pressure sensor are integrated in a delivery module. Such a delivery module allows a particularly compact construction of an injection and metering device according to the invention. Also, such a delivery module can be mounted and / or replaced in a particularly simple and cost-effective manner.
In weiteren Ausführungsformen sind zusätzlich auch der Feinfilter und/oder die Rücklaufdrossel in das Fördermodul integriert. Dadurch ist eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung besonders einfach und kompakt herstellbar und kann schnell und einfach austauschbar in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden.In further embodiments, the fine filter and / or the return throttle are additionally integrated into the delivery module. As a result, a metering device according to the invention is particularly simple and compact to produce and can be installed quickly and easily replaceable in a motor vehicle.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to the attached figures. Showing:
Eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie es in der
Ein Eingang der Pumpe
Die Pumpe
An dem von der Pumpe
In der Druckleitung
Stromabwärts des Feinfilters
Dadurch, dass der Drucksensor
Die Pumpe
Zwischen dem Ausgang des Feinfilters
Die Druckleitung
In dem in der
Anders als im ersten Ausführungsbeispiel ist in dem in der
Der Kombinationsfilter
Durch einen solchen Kombinationsfilter
Da die Integration des Feinfilters
Claims (10)
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2009
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013135401A1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | Robert Bosch Gmbh | Fluid delivery system and method for delivering a fluid |
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