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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Eindosierung von Medien zur Abgasnachbehandlung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind eine Vorrichtung zum Eindosieren von Medien zur Abgasnachbehandlung sowie ein Verfahren zum Eindosierung von Medien zur Abgasnachbehandlung.
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Bei Brennkraftmaschinen können bei der Verbrennung von Kraftstoff in der Brennkraftmaschine Schadstoffe entstehen, welche allein durch innermotorische Maßnahmen nicht vollständig vermieden werden können und durch gesonderte Maßnahmen in der Abgasnachbehandlung reduziert werden müssen. Während bei Benzinmotoren diese Schadstoffe im Abgas durch sogenannte Drei-Wege-Katalysatoren reduziert werden, werden bei modernen, direkteinspritzenden Dieselmotoren beispielsweise Oxidationskatalysatoren, Russpartikelfilter oder sogenannte DENOX-Katalysatoren eingesetzt, welche in bestimmten Betriebszuständen die Eindosierung eines Mediums zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung, beispielsweise Dieselkraftstoff oder wässrige Harnstofflösung, notwendig machen.
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Eine Vorrichtung zur Eindosierung eines Mediums zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung eines Dieselmotors ist beispielsweise aus der
DE 4436415 A1 bekannt. Dabei erfolgt die Eindosierung des Mediums für die Abgasnachbehandlung durch gesteuerte Pumpen und Dosierelemente.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Eindosierung realisieren mit geringem konstruktivem Aufwand eine einfache und kostengünstige Lösung zur Zufuhr eines Mediums zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung.
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Vorteile der Erfindung:
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Eindosierung von Medien zur Abgasnachbehandlung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass Treibmittel vorgesehen sind, die ein Treibmedium durch das Förderelement führen, dass die Treibmittel im Bereich von Saugmitteln angeordnet sind, so dass die Treibmittel beim Führen des Treibmediums im Bereich der Saugmittel einen Unterdruck erzeugen, so dass die Saugmittel das Medium aus dem Vorratsbehälter über das Förderelement in den Abgasstrang fördern. Eine solche Vorrichtung ist aufgrund des Fehlens von bewegten Teilen und Fehlens eines Antriebs besonders einfach, robust, wartungsarm und verschleißarm. Da die Vorrichtung weitestgehend frei von beweglichen Teilen ist, kann ein Heißlaufen der Vorrichtung und ein damit verbundener erhöhter Verschleiß vermieden werden. Zusätzlich wird die Gefahr einer thermischen Zersetzung des Mediums zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung reduziert. Durch den einfachen Aufbau stellt die vorgeschlagene Vorrichtung eine besonders preisgünstige Lösung zur Eindosierung von Medien zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine dar.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass eine Mischkammer zur Vermischung von dem Treibmedium und dem Medium vorgesehen sind. Auf diese Art kann erreicht werden, dass das Medium zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung, insbesondere ein flüssiges Medium, beispielsweise wässrige Harnstofflösung, und das Treibmedium, insbesondere ein gasförmiges Treibmedium, beispielsweise Druckluft sich vor der Eindosierung in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine vermischen, so dass das Medium, insbesondere die Tröpfchen eines flüssigen Mediums im Abgasstrang schneller verdampfen können und sich gleichmäßiger über den Strömungsquerschnitt des Abgasstrangs verteilen. Dabei kann das Treibmedium ein weiteres Medium zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung sein.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass Zerstäubungsmittel vorgesehen sind, die das Medium und/oder das Treibmedium zerstäuben. Durch eine Zerstäubung des Mediums und/oder des Treibmediums wird ein ähnlicher Effekt bezüglich der Gemischaufbereitung und Gemischverteilung wie durch eine Mischkammer erreicht, dabei kann durch eine geeignete Kombination von Mischkammer und Zerstäubungsmitteln, insbesondere eine Anordnung von Zerstäubungsmitteln in der Mischkammer oder stromabwärts der Mischkammer der Vermischungseffekt verstärkt bzw. verbessert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung besteht darin, dass das Förderelement die Treibmittel und die Saugmittel umfasst. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Förderelement als Strahlpumpe, die Treibmittel als Düse, insbesondere als Treibdüse einer Strahlpumpe und/oder die Saugmittel als Saugstutzen, insbesondere als Saugstutzen einer Strahlpumpe ausgebildet sind.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass stromabwärts des Förderelements ein Diffusor angeordnet ist. Durch einen stromabwärts des Förderelements angeordneten Diffusor kann der von den Fördermitteln erzeugt Unterdruck und somit die Wirkung der Fördermittel verstärkt werden. Zusätzlich wird die Strömungsgeschwindigkeit im Diffusor abgesenkt, wodurch sich die Strömungsverluste, insbesondere die Strömungsverluste durch Wechselwirkung des durch den Diffusor strömenden Mediums oder Treibmediums mit der Diffusorwand, reduziert werden. Somit verbessert ein dem Fördermittel nachgeschalteter Diffusor den Gesamtwirkungsgrad der Vorrichtung.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung besteht darin, dass das Treibmedium gasförmig, insbesondere als Druckluft oder Kraftstoff, ausgebildet ist und dass das Medium zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung als Flüssigkeit, insbesondere als Kraftstoff oder als wässrige Harnstofflösung ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Druckluft bei Nutzfahrzeugen, da Nutzfahrzeuge, insbesondere für die Pneumatik der Bremsanlage, schon über ein System zur Drucklufterzeugung verfügen. Dabei kann das vorhandene Druckluftsystem der Bremsanlage an das Förderelement der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, insbesondere an die Treibdüse des Förderelements, angeschlossen werden, wodurch sich der konstruktive Aufwand für die Vorrichtung, insbesondere für die Treibmittelversorgung des Förderelements stark reduziert. Bei dem Medium zur Unterstützung ist die Verwendung einer Flüssigkeit besonders vorteilhaft, da bei einem flüssigen Medium im Vergleich zu einem gasförmigen Medium ein einfacher Vorratsbehälter genügt, wobei die Flüssigkeit durch einen Unterdruck, insbesondere den Unterdruck in der Mischkammer, aus dem Vorratsbehälter über das Förderelement in den Abgasstrang gefördert wird.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass stromauf des Förderelements, insbesondere stromauf der Saugmittel, Mittel zur Steuerung oder Regelung des Massestroms durch das Förderelement angeordnet sind. Durch solche Mittel zur Steuerung des Massestroms, insbesondere den Durchfluss durch die Treibdüse steuernde Mittel, beispielsweise verstellbare Blenden, kann der durch das Förderelement erzeugte Unterdruck und damit verbunden die Förderleistung des Förderelements gesteuert oder geregelt werden. Auf diese Art lässt sich die Menge des Mediums zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung steuern oder regeln, wodurch die Wirkung der Abgasnachbehandlung verbessert wird.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass stromauf des Förderelements, insbesondere stromauf der Saugmittel, Mittel zur Steuerung oder Regelung des Massestroms des Mediums durch das Förderelement angeordnet sind.
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Auf diese Weise kann die Menge des Mediums zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung gesteuert oder geregelt werden, wodurch die Wirkung der Abgasnachbehandlung verbessert wird. Dabei kann die Regelung des Massestroms durch die Treibdüse entfallen. Alternativ können auch sowohl Mittel zur Steuerung des Massestrom durch die Treibdüse als auch Mittel zur Steuerung des Massestroms durch die Saugmittel verwendet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zumindest zwei der folgenden Bauteile der Vorrichtung, das Förderelement, die Mischkammer oder der Diffusor in ein gemeinsames Gehäuse integriert sind. Durch die Integration der Bauteile in ein gemeinsames Gehäuse wird eine Undichtigkeit an den Verbindungsstellen der Bauteile, insbesondere die Undichtigkeit bezüglich eines Austretens von dem Medium und/oder dem Treibmedium vermieden. Dadurch wird die Betriebssicherheit der Vorrichtung bezüglich eines unerwünschten Austretens des Medium verbessert. Zusätzlich entsteht eine kompakte Baueinheit, die einfach montiert werden kann.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Kurze Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung mit Dosiermitteln, die ein Medium zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eindosiert, dargestellt.
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Die Vorrichtung umfasst ein Förderelement 30, welches über einen Diffusor 38 mit dem Abgasstrang 20 einer Brennkraftmaschine 10 verbindbar ist. Das Förderelement 30 umfasst eine Treibdüse 34, einen Saugstutzen 32 und eine Mischkammer 36, wobei die Mischkammer 36 über den Saugstutzen 32 mit einem Vorratsbehälter 12 verbunden ist. Zwischen dem Vorratsbehälter 12 und dem Saugstutzen 32 ist ein Regulierungsmittel 43 angeordnet. Der Treibdüse 34 ist in Strömungsrichtung ein weiteres Regulierungsmittel 42 vorgeschaltet. In dem Diffusor 38 ist ein Zerstäubungsmittel 40, insbesondere ein Drallerzeuger und/oder eine Prallplatte, angeordnet. Die Vorrichtung ist von einem Gehäuse 50 umhüllt.
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Das Treibmedium 16, insbesondere Druckluft, wird durch die Treibdüse 34 des Förderelements 30 geführt und dabei beschleunigt. Durch die Strömung entsteht im Bereich der Saugmittel 32, die bevorzugt als Saugstutzen 32 ausgebildet sind, ein Unterdruck, wodurch das Medium 14 zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung aus dem Vorratsbehälter 12 angesaugt wird. Das durch die Treibdüse 34 geführte Treibmedium 16 und das aus dem Vorratsbehälter 12 angesaugt Medium 14 zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung vermischen sich in der Mischkammer 36.
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Der Mischkammer 36 ist in Strömungsrichtung ein Diffusor 38 nachgeschaltet, welcher die Wirkung des Fördermittels 30 erhöht, insbesondere den Unterdruck im Saugstutzen 32 verstärkt.
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In dem Diffusor 38 kann zusätzlich ein Zerstäubungsmittel 40, insbesondere ein Zerstäubungsmittel 40 in Form eines Drallerzeugers oder einer Prallplatte angeordnet sein, wobei der Drallerzeuger oder die Prallplatte die Vermischung von dem Treibmedium 16 und dem Medium 14 zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung fördert. Aus dem Diffusor 38 werden das Medium 14 zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung und das Treibmedium 16 in den Abgasstrang 20 der Brennkraftmaschine 10 eindosiert.
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Zwischen dem Vorratsbehälter 12 und dem Saugstutzen 32 ist ein Regulierungsmittel 43 angeordnet, mit dem die Zufuhr des Mediums 12 aus dem Vorratsbehälter 12 gesteuert oder geregelt werden kann. Als Regulierungsmittel 43 wird eine Mittel, insbesondere eine verstellbare Blende genutzt, zur Verstellung eines Durchtrittquerschnittes zwischen Vorratsbehälter 12 und Saugstutzen 32 verwendet. Alternativ kann dieses Regulierungsmittel 43 auch im Saugstutzen 32 angeordnet sein. Da das Regulierungsmittel 43 eine Verbesserung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung darstellt, kann dieses Regulierungsmittel 43 auch entfallen.
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In Strömungsrichtung des Treibmediums 16 ist der Treibdüse 34 ein weiteres Regulierungsmittel 42 vorgeschaltet, mit welchem der Durchfluss des Treibmediums 16 durch die Treibdüse 34 gesteuert oder geregelt werden kann. Das Regulierungsmittel 42 sollte dabei zur Regulierung mindestens eines der Parameter Druck, Strömungsgeschwindigkeit, Volumenstrom oder Massestrom des Treibmediums 16 geeignet sein. Durch das Regulierungsmittel 42 kann der Volumenstrom durch die Treibdüse 34 gesteuert oder geregelt werden, damit kann die Menge des einzudosierenden Mediums 14 über den erzeugten Unterdruck in dem Saugstutzen 32 geregelt werden. Dabei eignet sich als Regulierungsmittel 42 ein Element zur Verstellung des Einlaufquerschnitts in die Treibdüse 34, insbesondere eine verstellbare Blende. Alternativ kann die Regulierung über eine Querschnittsveränderung der Treibdüse 34 oder Veränderung des Leitungsquerschnittes einer Zuführung für das Medium 14 stromauf der Treibdüse 34 erfolgen. Da das weitere Regulierungsmittel 42 eine Verbesserung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung darstellt, kann dieses weitere Regulierungsmittel 42, insbesondere bei Verwendung des Regulierungsmittels 43, auch entfallen.
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Das Gehäuse 50 umhüllt das Förderelement 30 mit der Treibdüse 34 und dem Saugstutzen 32, die Mischkammer 36 sowie den Diffusor 38. Alternativ kann auch der Diffusor 38, zumindest teilweise, außerhalb und/oder der Vorratsbehälter 12, zumindest teilweise, innerhalb des Gehäuses 50 angeordnet sein.
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In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung umfasst ein Förderelement 30, welches mit dem Abgasstrang 20 einer Brennkraftmaschine 10 verbindbar ist. Das Förderelement umfasst eine Treibdüse 34, einen Saugstutzen 32 und eine Mischkammer 36, wobei die Mischkammer 36 über den Saugstutzen 32 mit einem Vorratsbehälter 12 verbunden ist. Dieses Ausführungsbeispiel stellt eine besonders einfache Form der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung dar.
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Dabei wird das Treibmedium 16, insbesondere Druckluft, durch die Treibdüse 34 des Förderelements 30 geführt und dabei beschleunigt. Durch die Strömung entsteht im Bereich des Saugstutzens 32 ein Unterdruck, wodurch das Medium 14 zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung aus dem Vorratsbehälter 12 angesaugt wird. Das durch die Treibdüse 34 geführte Treibmedium 16 und das aus dem Vorratsbehälter 12 angesaugte Medium 14 zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung vermischen sich in der Mischkammer 36 und werden aus der Mischkammer 36 in den Abgasstrang 20 der Brennkraftmaschine 10 eindosiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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