DE102010032269A1 - Dosing system for injecting reducing agent into exhaust stream for selective catalytic reduction of nitrogen oxide emitted from diesel engine of commercial vehicle, has flow channel sensors measuring fluid state quantities - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmitteldosiersystem zur Eindüsung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion, wobei das Dosiersystem mit einem Reduktionsmitteltank verbindbar/verbunden ist, aus dem Reduktionsmittel entnommen und mittels einer Dosierpumpe gefördert wird, wobei eine Druckluftversorgung besteht und zumindest eine Düse angeordnet ist, die mit der Druckseite der Dosierpumpe verbunden ist und über die das Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingedüst und mittels Druckluft zerstäubt wird.The invention relates to a Reduktionsmitteldosiersystem for injection of a reducing agent in the exhaust stream of an internal combustion engine for selective catalytic reduction, wherein the metering system with a reducing agent tank is connected / connected, removed from the reducing agent and conveyed by a metering pump, wherein a compressed air supply and arranged at least one nozzle is, which is connected to the pressure side of the metering pump and via which the reducing agent is injected into the exhaust stream and atomized by means of compressed air.
Dosiersysteme zur Einbringung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden (engl.: Selective Catalytic Reduction, abgekürzt SCR) sind bekannt. Hierzu wird ein Reduktionsmittel in das Abgassystem mit einer Dosiervorrichtung eingedüst. Als Reduktionsmittel dient beispielsweise Ammoniak. Unter Reduktionsmittel bzw. Harnstofflösung soll in diesem Sinne sowohl Ammoniak als auch Harnstofflösung oder ein anderes reduzierend wirkendes Mittel und insbesondere das so genannte AdBlue, d. h. eine Harnstofflösung gemäß
Da das Mitführen von Ammoniak in Fahrzeugen sicherheitskritisch ist, wird Harnstoff in wässriger Lösung mit üblicherweise 32,5% Harnstoffanteil eingesetzt. Im Abgas zersetzt sich der Harnstoff bei Temperaturen oberhalb von 150°Celsius in gasförmiges Ammoniak und CO2. Parameter für die Zersetzung des Harnstoffes sind im wesentlichen Zeit (Verdampfungs- und Reaktionszeit), Temperatur und Tröpfchengröße der eingedüsten Harnstofflösung. In diesen SCR-Katalysatoren wird durch selektive katalytische Reduktion (englisch: Selective Catalyic Reduction, SCR) der Ausstoß von Stickoxyden um etwa 90% reduziert.Since the entrainment of ammonia in vehicles is safety-critical, urea is used in aqueous solution with usually 32.5% urea content. In the exhaust gas, the urea decomposes at temperatures above 150 ° Celsius into gaseous ammonia and CO 2 . Parameters for the decomposition of the urea are essentially time (evaporation and reaction time), temperature and droplet size of the injected urea solution. In these SCR catalysts, selective catalytic reduction (SCR) reduces nitrogen oxide emissions by about 90%.
Es sind diverse Systeme zur Eindüsung von Harnstoff als Reduktionsmittel bekannt. Das Eindüsen des Harnstoffes kann durch Druckluft unterstützt werden. Die Druckluft dient als Energielieferant. Dies ist zum Erreichen von kleinen Tröpfchen von Vorteil. Die Harnstofflösung wird mittels eines Dosiersystems dosiert, in den Abgasstrom eingespritzt und sorgt im SCR-Katalysator für die gewünschte chemische Reaktion. Hierbei werden die Stickoxyde in Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt.Various systems for the injection of urea as a reducing agent are known. The injection of urea can be assisted by compressed air. The compressed air serves as an energy supplier. This is beneficial for achieving small droplets. The urea solution is metered by means of a metering system, injected into the exhaust gas stream and ensures the desired chemical reaction in the SCR catalyst. Here, the nitrogen oxides are converted into nitrogen and water vapor.
Nachteilig bei den bekannten Systemen ist der aufwendige Aufbau aus einer Vielzahl von Einzelteilen, die zu montieren und anzuschließen sind, wie beispielsweise Druckluftschläuche, Reduktionsmittelleitungen, Ventile und dergleichen. Ein weiterer Nachteil ist der aufgrund der Komplexität und der vielen Einzelkomponenten benötigte Einbauraum der bekannten Systeme.A disadvantage of the known systems is the complex structure of a variety of items that are to be mounted and connected, such as compressed air hoses, reducing agent lines, valves and the like. Another disadvantage is the required installation space of the known systems due to the complexity and the many individual components.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden und eine gattungsgemäße Dosiereinrichtung derart weiterzubilden, dass das gesamte Dosiersystem eine kompakte Einheit bildet, die nur einen geringen Einbauraum benötigt, wobei die Gesamtanordnung einen vereinfachten Aufbau aufweisen und eine einfache Montage gestatten soll.The object of the invention is to overcome these disadvantages and to develop a generic metering device such that the entire metering forms a compact unit that requires only a small installation space, the overall arrangement having a simplified structure and should allow easy installation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Dosiersystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a metering system according to
Besonders vorteilhaft bei dem Reduktionsmitteldosiersystem zur Eindüsung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion, wobei das Dosiersystem mit einem Reduktionsmitteltank verbindbar/verbunden ist, aus dem Reduktionsmittel entnommen und mittels einer Dosierpumpe gefördert wird, wobei eine Druckluftversorgung besteht und zumindest eine Düse angeordnet ist, die mit der Druckseite der Dosierpumpe verbunden ist und über die das Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingedüst und mittels Druckluft zerstäubt wird, wobei zumindest die Dosierpumpe des Dosiersystems auf einem Komponententräger montiert ist, ist es, dass in den Komponententräger mehrere Strömungskanäle integriert sind, die zumindest einen Druckluftkanal sowie einen Reduktionsmittelkanal bilden und die an den Austritten aus dem Komponententräger Anschlussbereiche aufweisen, wobei in die Strömungskanäle Sensoren zur Messung von Fluidzustandsgrößen integriert sind.Particularly advantageous in the Reduktionsmitteldosiersystem for injecting a reducing agent in the exhaust stream of an internal combustion engine for selective catalytic reduction, wherein the metering system with a reducing agent tank is connected / connected, removed from the reducing agent and conveyed by a metering pump, wherein a compressed air supply and arranged at least one nozzle is that is connected to the pressure side of the metering pump and via which the reducing agent is injected into the exhaust stream and atomized by means of compressed air, wherein at least the metering pump of the metering system is mounted on a component carrier, it is that in the component carrier a plurality of flow channels are integrated form at least one compressed air channel and a reducing agent channel and having at the exits from the component carrier connection areas, wherein integrated in the flow channels sensors for measuring fluid state variables are.
Dadurch, dass die Strömungskanäle für die Druckluft sowie das Reduktionsmittel in den Komponententräger integriert sind, ergibt sich eine insgesamt sehr kompakte Anordnung, da die Dosierpumpe des Dosiersystems auf eben diesem Komponententräger selbst montiert ist. Der Komponententräger kann weitere Komponenten des Dosiersystems aufnehmen, wie beispielsweise Ventile und dergleichen.The fact that the flow channels for the compressed air and the reducing agent are integrated into the component carrier, results in an overall very compact arrangement, since the metering pump of the metering system is mounted on this same component carrier itself. The component carrier can accommodate other components of the dosing system, such as valves and the like.
Die Druckluftversorgung kann durch ein Druckluftsystems des Fahrzeuges erfolgen, in dessen Abgassystem das Dosiersystem eingebunden ist. Bei Nutzfahrzeugen sind regelmäßig Druckluftsysteme vorgesehen, die hierfür genutzt werden können.The compressed air supply can be done by a compressed air system of the vehicle, in the exhaust system, the dosing system is integrated. In commercial vehicles regular compressed air systems are provided, which can be used for this purpose.
Alternativ oder kumulativ kann auch Ladeluft eines Laders, insbesondere eines Kompressors und/oder Turboladers bei aufgeladenen Motoren für die Druckluftversorgung des Dosiersystems abgezweigt und diesem zugeführt werden.Alternatively or cumulatively, charge air of a supercharger, in particular a compressor and / or turbocharger in supercharged engines for the Distributed compressed air supply of the dosing and fed to this.
Sofern das Fahrzeug, in dessen Abgassystem das Dosiersystem eingebunden ist, nicht über einen aufgeladenen Motor oder ein bordeigenes Druckluftsystem verfügt oder aber hierdurch aus Kapazitätsgründen keine ausreichende Druckluftversorgung des Dosiersystems gewährleistet werden kann, kann ein Luftverdichter vorgesehen sein, um die benötigte Druckluft zur Zerstäubung des Reduktionsmittels bereitzustellen.If the vehicle in whose exhaust system the metering system is integrated, does not have a charged engine or an on-board compressed air system or because of capacity reasons no sufficient compressed air supply of the metering system can be ensured, an air compressor can be provided to the required compressed air for atomizing the reducing agent provide.
Ein solcher optional angeordneter Luftverdichter kann ebenfalls auf dem Komponententräger angeordnet und an diesen angeflanscht sein. Ferner können in diesem Fall Taschen in den Komponententräger eingebracht sein, die den Saugstutzen und/oder den Druckstutzen des Luftverdichters bilden.Such an optionally arranged air compressor can also be arranged on the component carrier and flanged to it. Furthermore, in this case, pockets can be introduced into the component carrier which form the suction nozzle and / or the discharge nozzle of the air compressor.
Dabei kann die Saugleitung und/oder die Druckleitung des Luftverdichters zumindest ein Rückschlagventil aufweisen. Hierdurch ist gewährleistet, dass ein Rückströmen des Fluides innerhalb der Saugleitung und/oder Druckleitung des Luftverdichters verhindert wird und das Rückschlagventil nur bei entsprechendem Förderdruck in Förderrichtung automatisch öffnet.In this case, the suction line and / or the pressure line of the air compressor may have at least one check valve. This ensures that a backflow of the fluid within the suction line and / or pressure line of the air compressor is prevented and the check valve opens automatically only with a corresponding delivery pressure in the conveying direction.
Es ist also möglich, dass zumindest ein Teil der Druckluft einem Lader des Verbrennungsmotors und/oder bordeigenen Druckluftsystem entnommen wird, und dass die Druckluftversorgung parallel zu dem Luftverdichter einen weiteren Kanal oder einen Bypass aufweist, so dass über den Bypass die Ladeluft des Laders den Verdichter überströmen kann oder aber der Ausgang aus dem Lader in den Saugstutzen des Verdichters mündet. Bei einem aufgeladenen Motor handelt es sich also um einen Motor mit Aufladegruppe, bei der es sich um einen Abgasturbolader und/oder einen Kompressor handeln kann.It is therefore possible that at least part of the compressed air is taken from a supercharger of the internal combustion engine and / or on-board compressed air system, and that the compressed air supply parallel to the air compressor has a further channel or a bypass, so that via the bypass the charge air of the supercharger the compressor can flow over or the output from the loader opens into the suction nozzle of the compressor. A supercharged engine is thus an engine with a supercharger group, which may be an exhaust gas turbocharger and / or a compressor.
Hierzu kann in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ein weiterer Kanal in die Montageplatte eingebracht sein, in den die Druckleitung des Luftverdichters über zumindest ein Rückschlagventil mündet und der von einem Lader des Verbrennungsmotors mit Druckluft gespeist wird.For this purpose, in a preferred embodiment, at least one further channel may be introduced into the mounting plate, into which the pressure line of the air compressor opens via at least one check valve and which is fed by compressed air from a supercharger of the internal combustion engine.
In den Betriebspunkten des Motors, in denen ein ausreichender Ladedruck des Laders, also beispielsweise eines Turboladers oder eines Kompressors, verfügbar ist, wird die Ladeluft, d. h. ein hierzu entnommener Teil der Ladeluft, zur Zerstäubung der Reduktionsmittellösung verwendet, wobei der in der Druckluftversorgung vorgesehene Luftverdichter nur in der Niedriglast bzw. Niedrigdrehzahl arbeitet, um die für das Dosiersystem benötigte Druckluft bereit zu stellen.In the operating points of the engine, in which a sufficient charge pressure of the supercharger, so for example a turbocharger or a compressor, is available, the charge air, d. H. a part of the charge air removed therefrom is used to atomize the reducing agent solution, the air compressor provided in the compressed air supply operating only in the low load or low speed in order to provide the compressed air required for the metering system.
Durch Auswertung des Signals eines Drucksensors in der Druckleitung der Druckluftversorgung kann somit bei dem Dosiersystem die Druckluftversorgung von einem Lader des aufgeladenen Verbrennungsmotors und ggf. alternativ oder kumulativ von einem bedarfsweise zuschaltbaren elektrischen Luftverdichter besorgt werden. Hierdurch ist in allen Betriebspunkten des Motors eine Druckluftversorgung des Reduktionsmitteldosiersystems gewährleistet.By evaluating the signal of a pressure sensor in the pressure line of the compressed air supply, the compressed air supply can thus be obtained from a supercharger of the supercharged internal combustion engine and optionally alternatively or cumulatively by a switchable electric air compressor as required in the metering system. As a result, a compressed air supply of the Reduktionsmitteldosiersystems is guaranteed in all operating points of the engine.
Es können bei dem erfindungsgemäßen Dosiersystem somit mehrere Komponenten des Systems gemeinsam auf dem Komponententräger angeordnet und an diesem befestigt, insbesondere angeschraubt sein.Thus, in the dosing system according to the invention, a plurality of components of the system can thus be jointly arranged on the component carrier and fastened thereto, in particular screwed on.
Hierdurch ist eine insgesamt sehr kompakte Anordnung mehrerer Komponenten des Dosiersystems möglich, sodass das Gesamtsystem nur wenig Bauraum beansprucht. Der Komponententräger selbst kann an oder auf dem Reduktionsmitteltank befestigt oder an einer anderen bevorzugten Stelle in oder an dem Fahrzeug befestigt sein.As a result, an overall very compact arrangement of several components of the metering is possible, so that the entire system takes up little space. The component carrier itself may be attached to or on the reducing agent tank or attached to another preferred location in or on the vehicle.
Besonders vorteilhaft ist es, dass insbesondere eine sehr einfache und preiswerte Montage der Dosierpumpe und somit eine Integration in das Dosiersystem möglich ist. Dadurch, dass in den gleichzeitig als Montageplatte dienenden Komponententräger Kanäle integriert sind, die die Strömungskanäle für Druckluft bzw. Reduktionsmittel bilden und die an den Austritten aus der Montageplatte Anschlussbereiche aufweisen, können eine Reihe von Schläuchen sowie deren aufwendige Montage entfallen. Stattdessen braucht nur noch die Dosierpumpe und optional ein Luftverdichter auf dem Komponententräger platziert und angeflanscht zu werden. In dem Komponententräger können ferner Taschen ausgebildet sein, die den Saugstutzen und/oder den Druckstutzen der Dosierpumpe bilden. Es ist somit eine Vorkonfektionierung möglich, sodass nur noch die komplette Baueinheit aus Komponententräger und Dosierpumpe zu montieren ist. Der gleichzeitig als Montageplatte fungierende Komponententräger weist zur Montage vorzugsweise entsprechende Befestigungsbereiche, Bohrungen oder dergleichen auf, um die gesamte Baugruppe zu montieren. Vorzugsweise wird die Baugruppe unmittelbar auf dem Reduktionsmitteltank selbst befestigt.It is particularly advantageous that in particular a very simple and inexpensive installation of the metering pump and thus integration into the metering system is possible. Characterized in that in the same time serving as a mounting plate component carrier channels are integrated, which form the flow channels for compressed air or reducing agent and having at the exits from the mounting plate connection areas, a number of hoses and their complex assembly can be omitted. Instead, only the dosing pump and optionally an air compressor on the component carrier need to be placed and flanged. Furthermore, pockets may be formed in the component carrier which form the suction nozzle and / or the discharge nozzle of the metering pump. It is thus a pre-assembly possible, so that only the complete assembly of component carrier and metering pump is to be mounted. The simultaneously acting as a mounting plate component carrier has for mounting preferably corresponding mounting areas, holes or the like to mount the entire assembly. Preferably, the assembly is mounted directly on the reducing agent tank itself.
Bei der Dosierpumpe kann es sich um eine Membranpumpe oder eine Kolbenpumpe oder einen anderen Pumpentyp handeln. Wenn zusätzlich ein Luftverdichter angeordnet ist, kann es sich hierbei um einen Membranverdichter oder einen Kolbenverdichter und einen anderen Verdichtertyp handeln.The metering pump may be a diaphragm pump or a piston pump or another type of pump. If an air compressor is additionally arranged, this may be a membrane compressor or a piston compressor and another type of compressor.
Dadurch, dass in die Strömungskanäle Sensoren zur Messung von Fluidzustandsgrößen integriert sind, ist einerseits eine kompakte Anordnung gegeben und ferner eine Überwachung einer oder mehrerer Zustandsgrößen des in dem jeweiligen Kanal strömenden Fluides, d. h. der Druckluft oder der Reduktionsmittellösung, möglich.The fact that sensors for measuring fluid state variables are integrated into the flow channels, on the one hand a compact arrangement given and further monitoring of one or more state variables of the flowing in the respective channel fluid, ie the compressed air or the reducing agent solution possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Sensoren in Ausnehmungen in dem Komponententräger ein. Hierdurch ist eine Vormontage und besonders kompakte Ausgestaltung realisierbar.In a preferred embodiment, the sensors are located in recesses in the component carrier. As a result, a pre-assembly and particularly compact design can be realized.
Vorzugsweise ist in den Druckluftkanal ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor oder ein kombinierter Druck- und Temperatursensor integriert. Durch eine Auswertung und Überwachung des Sensorsignales ist eine Überwachung der Druckluftversorgung des Dosiersystems gewährleistet. Insbesondere kann ein optional angeordneter Verdichter in Abhängigkeit des gemessenen Druckes zugeschaltet/abgeschaltet oder geregelt werden.Preferably, a pressure sensor and / or a temperature sensor or a combined pressure and temperature sensor is integrated in the compressed air channel. By evaluating and monitoring the sensor signal, monitoring of the compressed air supply of the dosing system is ensured. In particular, an optionally arranged compressor can be switched on / off or regulated as a function of the measured pressure.
Bevorzugt ist in den Reduktionsmittelkanal ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor oder ein kombinierter Druck- und Temperatursensor integriert. Besonders bevorzugt ist dabei die Anordnung eines kombinierten Druck- und Temperatursensors in dem Reduktionsmittelkanal, der somit eine gleichzeitige Erfassung und Überwachung der beiden Fluidzustandsgrößen Druck und Temperatur des geförderten Reduktionsmittels gestattet. Hierdurch ist es möglich, zu jedem Zeitpunkt die Betriebsparameter der Reduktionsmittelförderung wie Druck und Temperatur des Reduktionsmittels zu überwachen. Ferner ist hierdurch insbesondere eine Überwachung und Steuerung des Dosiersystems möglich, insbesondere auch eine Ansteuerung der Dosierpumpe. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Pumpe kann diese nicht nur lediglich der Förderung des Reduktionsmittels, sondern auch gleichzeitig der Dosierung, d. h. der Steuerung der Durchflussmenge, dienen.Preferably, a pressure sensor and / or a temperature sensor or a combined pressure and temperature sensor is integrated in the reducing agent channel. Particularly preferred is the arrangement of a combined pressure and temperature sensor in the reducing agent channel, which thus allows simultaneous detection and monitoring of the two fluid state variables pressure and temperature of the subsidized reducing agent. This makes it possible to monitor at any time the operating parameters of the reducing agent promotion such as pressure and temperature of the reducing agent. Furthermore, in particular a monitoring and control of the metering system is possible, in particular a control of the metering pump. By a corresponding control of the pump, this can not only only the promotion of the reducing agent, but also the dosage, d. H. controlling the flow rate, serve.
Vorzugsweise ist in dem Druckluftkanal ein schaltbares Luftventil angeordnet, insbesondere kann eine integrierte Ventilbaueinheit mit einem ansteuerbaren Proportionalventil und einem Rückschlagventil in dem Druckluftkanal angeordnet sein.Preferably, a switchable air valve is arranged in the compressed air channel, in particular, an integrated valve assembly may be arranged with a controllable proportional valve and a check valve in the compressed air channel.
Durch die Anordnung eines ansteuerbaren Proportionalventils ist eine Einstellung des gewünschten Luftdruckes, der an der Zerstäuberdüse anliegt, möglich. Dieser hinter dem schaltbaren Luftventil, insbesondere dem ansteuerbaren Proportionalventil anliegende Druck wird vorzugsweise mittels eines in den Druckluftkanal integrierten Drucksensors gemessen und überwacht. Durch die Anordnung des Rückschlagventils wird einem unerwünschten Rückströmen innerhalb des Druckluftkanals entgegen gewirkt.The arrangement of a controllable proportional valve is an adjustment of the desired air pressure applied to the atomizer, possible. This pressure applied behind the switchable air valve, in particular the controllable proportional valve, is preferably measured and monitored by means of a pressure sensor integrated into the compressed air channel. The arrangement of the check valve counteracts unwanted backflow within the compressed air channel.
Das Luftventil kann um einen weiteren Austrittskanal erweitert sein, in den das Rückschlagventil eingesetzt ist. Das Rückschlagventil wird dann quasi als Verbindungsstück zwischen Luftventil und Komponententräger eingesteckt und ist lediglich mit einem O-Ring abzudichten. Hierdurch ist eine Montage aus wenigen Teilen und mit geringem Aufwand möglich.The air valve may be extended by a further outlet channel, in which the check valve is inserted. The check valve is then inserted as a kind of connecting piece between air valve and component carrier and is only to be sealed with an O-ring. As a result, an assembly of a few parts and with little effort is possible.
Das Proportionalventil auf dem Komponententräger überbrückt den Druckluftkanal in der Weise, dass ein erster Abschnitt des in den Komponententrägers integrierten Druckluftkanals an der Oberseite des Komponententrägers in die Ventilbaugruppe mündet und ein zweiter Abschnitt des in den Komponententrägers integrierten Druckluftkanals von der Ventilbaugruppe aus beschickt wird, also ebenfalls einen Anschlussbereich in dem Bereich der Oberseite des Komponententrägers aufweist, in dem die Ventilbaugruppe mit dem Luftventil auf dem Komponententräger montiert wird.The proportional valve on the component carrier bridges the compressed air channel in such a way that a first portion of the integrated in the component carrier compressed air channel opens at the top of the component carrier in the valve assembly and a second portion of integrated in the component carrier compressed air channel is fed from the valve assembly, so also a terminal portion in the region of the top of the component carrier, in which the valve assembly is mounted with the air valve on the component carrier.
Vorzugsweise ist die Dosierpumpe auf dem Komponententräger angeordnet und an den Reduktionsmittelkanal angeflanscht, wobei der Reduktionsmittelkanal in dem Komponententräger stromauf der Dosierpumpe die Saugleitung und stromab der Dosierpumpe die Druckleitung der Dosierpumpe bildet. Die Pumpe ist also in dieser bevorzugten Ausführungsform derart angeordnet, dass ein erster Abschnitt des in den Komponententrägers integrierten Reduktionsmittelkanals an der Oberseite des Komponententrägers in den Saugmund der Dosierpumpe mündet. Der Druckstutzen der Dosierpumpe seinerseits setzt wiederum an der Oberseite des Komponententrägers an einen hier beginnenden zweiten Abschnitt des in den Komponententrägers integrierten Reduktionsmittelkanals auf, sodass die auf dem Komponententräger angeordnete Pumpe die Überbrückung des aus zwei Abschnitten gebildeten Reduktionsmittelkanals bildet.Preferably, the metering pump is arranged on the component carrier and flanged to the reducing agent channel, wherein the reducing agent channel in the component carrier upstream of the metering pump forms the suction line and downstream of the metering pump, the pressure line of the metering pump. The pump is thus arranged in this preferred embodiment such that a first portion of the integrated in the component carrier reducing agent channel opens at the top of the component carrier in the suction mouth of the metering pump. The discharge nozzle of the metering pump in turn sets at the top of the component carrier to a beginning here second portion of the integrated in the component carrier reducing agent channel, so that the arranged on the component carrier pump forms the bridge of the reducing agent channel formed from two sections.
Besonders bevorzugt ist in dem Reduktionsmittelkanal ein Sensor zur Messung zumindest einer Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels angeordnet, insbesondere zur Messung der elektrischen Leiffähigkeit und/oder zur Messung der Schallgeschwindigkeit des geförderten Reduktionsmittels. Hierdurch ist eine permanente Qualitätskontrolle der eingesetzten Reduktionsmittellösung möglich.Particularly preferably, a sensor for measuring at least one substance property of the conveyed reducing agent is arranged in the reducing agent channel, in particular for measuring the electrical conductivity and / or for measuring the speed of sound of the conveyed reducing agent. As a result, a permanent quality control of the reducing agent solution used is possible.
Vorzugsweise ist zwischen dem Druckluftkanal und dem Reduktionsmittelkanal in dem Komponententräger ein Verbindungskanal angeordnet, wobei die Verbindungsleitung ein ein Ventil aufweist, insbesondere ein Rückschlagventil und/oder ein Schaltventil, insbesondere ein Magnetventil.Preferably, a connecting channel is arranged between the compressed air channel and the reducing agent channel in the component carrier, wherein the connecting line has a valve, in particular a check valve and / or a switching valve, in particular a solenoid valve.
Um in Dosierpausen die Luftzufuhr vollständig zu unterbrechen, ist es erforderlich, das Reduktionsmittel wie Harnstoff aus den heißen Bereichen zu entfernen, um zu vermeiden, dass sich Ablagerungen bilden. Harnstoff sei dabei jedoch nur beispielhaft für jedes andere Reduktionsmittel genannt. Der Harnstoff würde sich bei hohen Temperaturen zersetzen und zu Ablagerungen und somit zu Verstopfungen führen. Durch die Anordnung einer Druckluftleitung, d. h. einer Verbindungsleitung zwischen der Reduktionsmittelleitung, d. h. der Harnstoffleitung, und einer Leitung der Druckluftversorgung, können derartige Ablagerungen verhindert werden, indem die Reduktionsmittelleitung in Dosierpausen mittels Druckluft frei geblasen wird. In diese Verbindungsleitung wird ein Rückschlagventil oder ein Schaltventil wie beispielsweise ein Magnetventil eingesetzt, das zum Freiblasen der Harnstoffleitung bei vorhandenem Luftdruck in der Luftleitung, also vorzugsweise bei eingeschalteter Luftpumpe geöffnet wird.In order to completely interrupt the air supply in metering pauses, it is necessary that the Remove reducing agents such as urea from the hot areas to prevent deposits from forming. However, urea is only mentioned as an example for every other reducing agent. The urea would decompose at high temperatures and lead to deposits and thus to blockages. By arranging a compressed air line, ie a connecting line between the reducing agent line, ie the urea line, and a line of compressed air supply, such deposits can be prevented by the reducing agent line is blown free in dosing intervals by means of compressed air. In this connection line, a check valve or a switching valve such as a solenoid valve is used, which is opened to blow the urea line at an existing air pressure in the air line, so preferably when the air pump.
Im Dosierbetrieb ist dieses Ventil geschlossen. Um die Harnstoffleitung mit Druckluft frei zu blasen, wird die Harnstoffförderung durch die Dosierpumpe abgestellt und das Schaltventil geöffnet. Hierdurch ergibt sich ein Druckgefälle in der Dosierleitung und die Druckluft treibt den Harnstoff in das Abgassystem. Die Leitung wird somit mittels Druckluft gereinigt. Nach einem kurzzeitigen Luftstoß ist der Harnstoff aus der Dosierdüse ausgeblasen und die Luftzufuhr kann komplett abgeschaltet werden.In dosing mode, this valve is closed. To blow the urea line with compressed air, the urea flow through the metering pump is turned off and the switching valve is opened. This results in a pressure gradient in the dosing and the compressed air drives the urea in the exhaust system. The line is thus cleaned by means of compressed air. After a brief puff of air, the urea is blown out of the dosing nozzle and the air supply can be completely switched off.
Sofern ein bordeigenes Druckluftsystem vorhanden ist, kann mittels Druckluft aus diesem System, welches einen höheren Druck aufweist, der Harnstofffördernde Bereich gereinigt werden. Hierzu wird ein in der Druckluftversorgung vorgesehenes Proportionalregelventil kurzzeitig geöffnet, sodass ein in der Verbindungsleitung angeordnetes Rückschlagventil automatisch öffnet und der Harnstofffördernde Bereich mittels Druckluft gespült wird.If an onboard compressed air system is present, can be cleaned by means of compressed air from this system, which has a higher pressure, the urea-promoting area. For this purpose, a provided in the compressed air supply proportional control valve is opened briefly, so that arranged in the connecting line check valve opens automatically and the urea-promoting area is flushed by means of compressed air.
Besonders bevorzugt weist das Dosiersystem einen Sensor zur Messung der Abgastemperatur auf. Aus der Abgastemperatur ist es möglich, über eine entsprechende Steuerelektronik des Dosiersystems den Druck und/oder die Luftmenge und/oder die Dosiermenge an Reduktionsmittel und/oder Ventilöffnungszeiten zu regeln, da die Abgastemperatur ein Parameter für die selektive katalytische Reduktion ist.The dosing system particularly preferably has a sensor for measuring the exhaust gas temperature. From the exhaust gas temperature, it is possible to control via a corresponding control electronics of the dosing system, the pressure and / or the amount of air and / or the metered amount of reducing agent and / or valve opening times, since the exhaust gas temperature is a parameter for the selective catalytic reduction.
Vorzugsweise liegen die Anschlüsse einer Frischluftleitung und/oder einer Druckluftleitung und/oder einer Reduktionsmittelleitung zur Verbindung mit dem Reduktionsmitteltank und/oder einer Reduktionsmittelleitung zur Verbindung mit der Düse formschlüssig und/oder kraftschlüssig in den Anschlussbereichen des Komponententrägers ein, insbesondere können diese Anschlüsse in den entsprechenden Anschlussbereichen eingepresst sein.Preferably, the connections of a fresh air line and / or a compressed air line and / or a reducing agent line for connection to the reducing agent tank and / or a reducing agent line for connection to the nozzle form-fit and / or non-positively in the connection areas of the component carrier, in particular, these connections in the corresponding Be pressed connection areas.
Bevorzugt ist die Montageplatte des Luftverdichters und/oder der Dosierpumpe aus zwei aufeinander liegenden Platten zusammen gesetzt, wobei in eine oder beide Platten Ausnehmungen, insbesondere Kanäle eingebracht, eingepresst oder eingefräst sind, wobei die Ausnehmungen durch die andere Platte verschlossen werden.Preferably, the mounting plate of the air compressor and / or the metering pump is composed of two superimposed plates, wherein in one or both plates recesses, in particular channels are introduced, pressed or milled, wherein the recesses are closed by the other plate.
Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte und einfache Herstellung der Montageplatte/n möglich, da durch in eine oder beide Platten eingebrachte Ausnehmungen die benötigten Kanäle und Taschen ausgebildet werden.As a result, a particularly advantageous and simple production of the mounting plate / s is possible because formed by in one or both plates recesses the required channels and pockets are formed.
Bereits bei der Montage des aus zwei Platten zusammengesetzten Komponententrägers können Leitungen für Luft und/oder Reduktionsmittel im Bereich der Anschlussbereiche eingelegt oder eingepresst werden.Already during assembly of the component carrier composed of two plates, lines for air and / or reducing agent can be inserted or pressed in the area of the connection areas.
Bevorzugt ist der Komponententräger aus zwei aufeinander liegenden Platten zusammengesetzt, die als Druckgussteil/e oder Spritzgussteil/e hergestellt sind und miteinander verschweißt und/oder verklebt und/oder verschraubt sind.Preferably, the component carrier is composed of two superimposed plates, which are produced as diecasting / e or injection molded part / s and welded together and / or glued and / or screwed.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Komponententräger zumindest eine Ausnehmung oder Nut auf, in der eine Kühlmittelleitung des Verbrennungsmotors einliegt, sodass der Komponententräger eine Wärmesenke des Kühlmittelkreislaufs des Verbrennungsmotors bildet.In a preferred embodiment, the component carrier has at least one recess or groove, in which a coolant line of the internal combustion engine rests, so that the component carrier forms a heat sink of the coolant circuit of the internal combustion engine.
Vorzugsweise ist eine Nut oder mehrere Nuten außenseitig entlang der Längskante des Komponententrägers angeordnet, sodass eine möglichst große thermische Kontaktfläche zwischen der in der Nut einliegenden Kühlmittelleitung des Kühlkreislaufes des Verbrennungsmotors als Wärmequelle und dem Komponententräger als Wärmesenke geschaffen wird.Preferably, a groove or a plurality of grooves on the outside along the longitudinal edge of the component carrier is arranged so that the largest possible thermal contact surface between the inserted in the groove coolant line of the cooling circuit of the engine as a heat source and the component carrier is created as a heat sink.
Durch das Einlegen einer Kühlmittelleitung des Kühlkreislaufs des Verbrennungsmotors in wärmeleitendem Kontakt in die Ausnehmung oder Nut des Komponententrägers erfolgt somit über die Abwärme des Verbrennungsmotors eine Erwärmung des Komponententrägers und damit gleichzeitig der auf dem Komponententräger angeordneten Komponenten sowie der in den Komponententräger integrierten Strömungskanäle. Hierdurch wird somit gleichzeitig die durch den Reduktionsmittelkanal strömende Reduktionsmittellösung erwärmt, sodass diese nicht einfriert. Dadurch wird etwaigen Frostschäden auf effektive und einfache Weise vorgebeugt.By inserting a coolant line of the cooling circuit of the internal combustion engine in heat-conducting contact in the recess or groove of the component carrier thus takes place via the waste heat of the engine, heating of the component carrier and thus simultaneously arranged on the component carrier components and integrated in the component carrier flow channels. As a result, the reducing agent solution flowing through the reducing agent channel is heated at the same time, so that it does not freeze. This will prevent any frost damage effectively and easily.
Wahlweise kann die Kühlmittelleitung auch direkt als Strömungskanal in die Plattensegmente des Komponententrägers integriert werden. Hierzu kann wahlweise auch das Steuerventil für die Kühlmittelleitung auf dem Komponententräger integriert werden. Das komplette System wird hierdurch sehr kompakt aufgebaut. Die notwendigen Anschlüsse für die einzelnen Leitungen können wahlweise eingeschraubt, eingeschweißt, eingepreßt oder angeformt werden. Die Art der Verbindungselemente ist abhängig von den Ansprüchen der Kunden.Optionally, the coolant line can also be integrated directly as a flow channel in the plate segments of the component carrier. Optionally, the control valve for the Coolant line can be integrated on the component carrier. The complete system is thus very compact. The necessary connections for the individual cables can either be screwed in, welded in, pressed in or molded on. The type of fasteners depends on the requirements of the customer.
Vorzugsweise ist in dem Strömungskanal, der einen Abschnitt eines Kühlkreislaufes des Verbrennungsmotors bildet, ein Steuerventil für die Kühlmittelleitung integriert. In diesem Fall bildet der in den Komponententräger integrierte Kühlmittelkanal jedoch einen Bypass zu dem Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors, um diesen nicht durch ein Schließen des Steuerventils zu unterbrechen. Durch das Steuerventil ist es in vorteilhafter Weise möglich, Kühlmittel nach Bedarf durch den Komponententräger zu leiten, der dann eine Wärmesenke des Kühlkreislaufes bildet und hierdurch eine Erwärmung des Komponententrägers selbst sowie sämtlicher in den Komponententräger eingebrachter Strömungskanäle und aller mit dem Komponententräger in thermischem Kontakt stehenden Komponenten erfolgt.Preferably, in the flow channel, which forms a portion of a cooling circuit of the internal combustion engine, a control valve for the coolant line is integrated. In this case, however, the coolant channel integrated in the component carrier forms a bypass to the cooling circuit of the internal combustion engine so as not to interrupt it by closing the control valve. By the control valve, it is advantageously possible to direct coolant as required by the component carrier, which then forms a heat sink of the cooling circuit and thereby heating of the component carrier itself and all incorporated in the component carrier flow channels and all standing with the component carrier in thermal contact components he follows.
Vorzugsweise ist auf dem Komponententräger eine externe Luftpumpe für die Erzeugung der notwendigen Druckluft montiert. Hierdurch ist eine Druckluftversorgung stets gewährleistet, auch in den Fällen, dass ein bordeigenes Druckluftsystem nicht vorhanden ist oder aber betriebspunktbedingt keine ausreichende Druckluftversorgung bereitstellt.Preferably, an external air pump for generating the necessary compressed air is mounted on the component carrier. As a result, a compressed air supply is always guaranteed, even in cases where an onboard compressed air system is not available or due to operating point does not provide sufficient compressed air supply.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Luftanschluss an einen Ladeluftkreis des Verbrennungsmotors vorhanden.In a preferred embodiment, an air connection to a charge air circuit of the internal combustion engine is present.
Vorzugsweise sind sowohl ein Anschluss an einen Ladeluftkreislauf des Verbrennungsmotors vorhanden als auch eine externe Luftpumpe auf dem Komponententräger montiert.Preferably, both a connection to a charge air circuit of the internal combustion engine and an external air pump mounted on the component carrier.
Bevorzugt ist am Komponententräger ein Anschluss an eine externe Luftpumpe vorhanden.Preferably, a connection to an external air pump is present on the component carrier.
Das Dosiersystem ist im Betrieb mit einem Steuergerät gekoppelt, mittels dessen die Dosierpumpe und die Ventile sowie der optionale Luftverdichter in Anhängigkeit der Motordaten sowie der Sensordaten gesteuert werden. Die Ansteuerung kann auch über das üblicherweise vorhandene zentrale Steuergerät des Fahrzeuges erfolgen, welches hierzu eingerichtet wird.In operation, the dosing system is coupled to a control unit, by means of which the dosing pump and the valves as well as the optional air compressor are controlled depending on the motor data and the sensor data. The control can also take place via the usually existing central control unit of the vehicle, which is set up for this purpose.
Durch die Anordnung eines derartigen Steuergerätes, welches eine oder mehrere Komponenten des Dosiersystems in Abhängigkeit der Sensormesswerte, d. h. in Abhängigkeit der aktuellen Betriebsparameter, steuert, ist eine Optimierung des Betriebs des Dosiersystems, d. h. insbesondere eine Luftoptimierung in besonders vorteilhafter Weise realisierbar. Es ist mittels eines derartigen Steuergerätes somit möglich, die Reduktionsmittelsfördermenge und die Luftfördermenge in optimaler Weise den aktuellen Betriebsparametern des Verbrennungsmotors und des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion anzupassen und somit zu regeln.By the arrangement of such a control device, which one or more components of the metering system in dependence of the sensor measured values, d. H. depending on the current operating parameters, is an optimization of the operation of the dosing system, d. H. in particular an air optimization in a particularly advantageous manner feasible. It is thus possible by means of such a control device, the reducing agent flow rate and the air flow rate to optimally adapt to the current operating parameters of the internal combustion engine and the catalyst for selective catalytic reduction and thus to regulate.
In den Figuren sind drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigen:In the figures, three different embodiments of the invention are shown, which are explained in more detail below. Show it:
In den
Die
Zur Förderung des Reduktionsmittels aus einem nicht dargestellten Reduktionsmitteltank ist eine elektrische Förderpumpe und Dosierpumpe
Die Zerstäubung des Reduktionsmittels erfolgt mittels Druckluft, die über die Leitungen
Die Dosierpumpe
Über die Leitung
Die Zerstäubung des Reduktionsmittels über die Düse
Die Druckluftversorgung erfolgt mittels eines bordeigenen Druckluftsystems. Da derartige bordeigene Druckluftsysteme Druckluft mit relativ hohem Druck bereitstellen, das Dosiersystems jedoch selbst nur einen sehr geringen Luftdruck zur Zerstäubung des Reduktionsmittels benötigt, ist in der Luftdruckleitung
Wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, muss die Reduktionsmittelleitung
Im normalen Betrieb wird Reduktionsmittel über die Leitung
Der Komponententräger
Der Komponententräger
In die Platten
Der Druckluftkanal ist gebildet durch einen ersten Abschnitt
Am Austritt des zweiten Abschnitts
Ferner sind in die Platten
Am Austritt des zweiten Abschnitts
Bei dem Kombisensor
Die Messwerte der Sensoren
Zwischen dem zweiten Abschnitt
Über den Austrittsanschluss
An den Längsseiten weist der Komponententräger
Es folgt die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gemäß den
Zur Förderung des Reduktionsmittels aus einem nicht dargestellten Reduktionsmitteltank ist eine elektrische Förderpumpe und Dosierpumpe
Die Zerstäubung des Reduktionsmittels erfolgt mittels Druckluft, die über die Leitungen
Die Dosierpumpe
Über die Leitung
Die Zerstäubung des Reduktionsmittels über die Düse
Wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, muss die Reduktionsmittelleitung
Im normalen Betrieb wird Reduktionsmittel über die Leitung
Der Komponententräger
Der Komponententräger
In die Platten
Am Eintritt
Im Druckluftkanal
Ferner sind in die Platten
Im zweiten Abschnitt
Die Messwerte der Sensoren
Über den Austrittsanschluss
An den Längsseiten weist der Komponententräger
In den
Zusätzlich weist der Komponententräger
Hierzu sind vorgesehen entsprechende Anschlussbereiche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VOLVO TRUCK CORPORATION, SE Free format text: FORMER OWNER: ALBONAIR GMBH, 44263 DORTMUND, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: V. FUENER EBBINGHAUS FINCK HANO, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |