DE102010039097A1

DE102010039097A1 - Piezo-Medienpumpe

Info

Publication number: DE102010039097A1
Application number: DE102010039097A
Authority: DE
Inventors: Martin Bohnet; Martin Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssysr eingeschaltet ist, dem über eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Eindüseinrichtung ein in das Abgas eingeleitetes Reduktionsmittel zugeführt wird, das aus einem Reduktionsmitteltank von einer Pumpe der Eindüsvorrichtung zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird die Aufbereitung des Reduktionsmittels insofern verbessert, als dass ein feines, gleichmäßiges Spray in der Eindüseinrichtung erzeugt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Pumpe eine von zumindest einem Piezo-Element 1a, 1b betriebene Pumpe ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem Abgasrohr, in das ein SCR-Katalysator eingeschaltet ist, dem über eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Eindüseinrichtung ein in das Abgas eingeleitetes Reduktionsmittel zugeführt wird, das aus einem Reduktionsmitteltank von einer Pumpe der Eindüsvorrichtung zugeführt wird.
Ein derartiges Abgasnachbehandlungssystem ist allgemein bekannt und wird bei mit Dieselkraftstoff betriebenen Fahrzeugen verwendet, um aufgrund der bestehenden Abgasgesetzgebungen unter anderem die Schadstoffgruppe der Stickoxide (NO_x) zu reduzieren. Eine Methode zu einer solchen Reduzierung ist das SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction), bei dem die Stickoxide unter Zuhilfenahme eines Reduktionsmittels an dem SCR-Katalysator zu N₂ und H₂O reduziert werden. Dazu wird wässrige Harnstofflösung (HWL oder AdBlue) vor dem SCR-Katalysator in das Abgasrohr mit Hilfe der Eindüseinrichtung eingespritzt. Die wässrige Harnstofflösung verdampft und zersetzt sich im heißen Abgas unter anderem auch zu Ammoniak, welches am Katalysator die Stickoxide umsetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufbereitung des Reduktionsmittels insofern zu verbessern, dass ein möglichst feines, gleichmäßiges Spray in der Eindüseinrichtung erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Pumpe eine von zumindest einem Piezo-Element betriebene Pumpe ist. Der Vorteil einer Piezopumpe liegt in der kompakten Bauweise und der Kraft, die damit erzeugt werden kann. Die erzeugte Kraft liegt bei einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 40 mm Bereich von 3.000 N. Durch den Kolbendurchmesser wird der geringe Weg von beispielsweise 50 μm, die das Piezo-Element zurücklegen kann, wieder kompensiert. Um eine ausreichende Menge Flüssigkeit zu fördern, muss die Frequenz, mit der das Piezo-Element betätigt wird, sehr hoch gewählt werden, was aber problemlos möglich ist, da ein Piezo-Element im my-Sekundenbereich reagiert. Im Ergebnis wird ein feines, gleichmäßiges Spray in der Eindüseinrichtung erzeugt.
In Weiterbildung der Erfindung wirkt das Piezo-Element mit einer in einem Zylinder geführten Kolben zusammen, wobei der Kolben in dem Zylinder einen Arbeitsraum begrenzt. Dieser Arbeitsraum ist über eine Saugventileinrichtung und eine Rückschlagventileinrichtung mit einer Zuführleitung und einer Weiterführleitung für Reduktionsmittel verschaltet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wirken zwei Piezo-Elemente mit je einem Kolben mit einem zentral zwischen den Kolben angeordneten Arbeitsraum zusammen. Dabei werden beide Piezo-Elemente so betätigt, dass diese gleichzeitig aktiviert und wieder deaktiviert werden. Dadurch ist bei einer kompakten Ausgestaltung eine leistungsfähige Piezo-Medienpumpe geschaffen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine Piezo-Medienpumpe in ihrer Anfangsposition,
2 eine Piezo-Medienpumpe in ihrer Komprimierungsposition und
3 eine Piezo-Medienpumpe in ihrer Kolbenfüllungsposition.
Ausführungsform der Erfindung
Die in 1 in der Ausgangsposition dargestellte Piezo-Medienpumpe weist zwei Piezo-Elemente 1a, 1b auf. Die Piezo-Elemente 1a, 1b sind in einem Gehäuse 2 fest angeordnet und über je einen Betätigungskolben 3a, 3b mit einem Kolben 4a, 4b verschaltet. Die Kolben 4a, 4b sind dichtend in dem Gehäuse 2 geführt und schließen einen zentralen Arbeitsraum 5 ein. Der zentrale Arbeitsraum 5 ist über ein Rückschlagventil 6 mit einer Eindüseinrichtung als Bestandteil des Abgasnachbehandlungssystems verschaltet. Weiterhin sind in die Kolben 4a, 4b Kraftstoffzuführbohrungen 7 eingelassen, die von je einer Ventilplatte 8a, 8b in der dargestellten Ausgangsposition verschlossen sind. Die Ventilplatten 8a, 8b werden von einer Feder 9 in der dargestellten Position gehalten. Entlang der Piezo-Elemente 1a, 1b sind in dem Gehäuse 2 Kanäle 10 vorgesehen, durch die Kraftstoff in die Kraftstoffzuführbohrungen 7 nachfließen kann.
Bei der in 2 dargestellten Komprimierungsposition sind die Piezo-Elemente 1a, 1b aktiviert und haben die Kolben 4a, 4b und das mit den Piezo-Elementen 1a, 1b erreichbare Wegmaß (beispielsweise 50 μm) aufeinander zu bewegt. Dadurch wird der in dem Arbeitsraum 5 befindliche Kraftstoff durch das Rückschlagventil 6 zu der Eindüseinrichtung gefördert.
In der in 3 dargestellten Kolbenfüllungsposition sind die Piezo-Elemente 1a, 1b deaktiviert und haben sich in ihre Ausgangslage zurück bewegt. Dadurch werden die Kolben 4a, 4b unterstützt durch die Kraft der Feder 9 zurückbewegt und der Arbeitsraum 5 wird durch über die Kraftstoffzuführbohrungen 7 nachströmenden Kraftstoff wieder gefüllt. Bei diesem Vorgang heben die Ventilplatten 8a, 8b von den Kraftstoffzuführbohrungen 7 ab, so dass Kraftstoff in den Arbeitsraum 5 gelangt.

Claims

Abgasnachbehandlungssystem mit einem Abgasrohr, in das ein SCR-Katalysator eingeschaltet ist, dem über eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Eindüseinrichtung ein in das Abgas eingeleitetes Reduktionsmittel zugeführt wird, das aus einem Reduktionsmitteltank von einer Pumpe der Eindüsvorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine von zumindest einem Piezo-Element (1a, 1b) betriebene Pumpe ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezo-Element (1a, 1b) mit einer in einem Zylinder geführten Kolben (4a, 4b) zusammenwirkt und der Kolben (4a, 4b) in dem Zylinder einen Arbeitsraum (5) begrenzt.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Piezo-Elemente (1a, 1b) mit je einem Kolben (4a, 4b) verschaltet mit einem zentral zwischen den Kolben (4a, 4b) angeordneten Arbeitsraum (5) zusammenwirken.