DE102011003912B4 - Device and method for metering a liquid into the exhaust system of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Eindosierung einer Flüssigkeit (12) zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang (8) einer Brennkraftmaschine (5), wobei die Flüssigkeit (12) mittels einer Düsenanordnung (30) in den Abgasstrang (8) der Brennkraftmaschine (5) eindosiert wird, wobei die Düsenanordnung ein Ventil (31) aufweist und wobei eine Zumessung der Flüssigkeit (12) zu der Düsenanordnung (30) durch eine Dosierpumpe (20) gesteuert oder geregelt ist, wobei das Ventil (31) bei einer Ansteuerung der Dosierpumpe (20) im Schnarrbetrieb periodisch öffnet und schließt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dosierpumpe (20) und der Düsenanordnung (30) ein Pulsationsdämpfer (22) angeordnet ist.Device for metering a liquid (12) to support the exhaust gas after-treatment into an exhaust line (8) of an internal combustion engine (5), the liquid (12) being metered into the exhaust line (8) of the internal combustion engine (5) by means of a nozzle arrangement (30), wherein the nozzle arrangement has a valve (31) and wherein metering of the liquid (12) to the nozzle arrangement (30) is controlled or regulated by a metering pump (20), wherein the valve (31) when the metering pump (20) is activated Buzzing operation periodically opens and closes, characterized in that a pulsation damper (22) is arranged between the metering pump (20) and the nozzle arrangement (30).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Eindosierung einer Flüssigkeit in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a device for dosing a liquid into the exhaust system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 9.

Durch eine immer strenger werdende Abgasgesetzgebung ist es heutzutage kaum möglich, die Grenzwerte bezogen auf die Schadstoffe im Abgas einer Brennkraftmaschine allein mit innermotorischen Maßnahmen zu erreichen. Deshalb haben sich bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen, im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtungen, beispielsweise Katalysatoren und Filter, etabliert. Vor allem bei selbstzündenden Verbrennungsmotoren werden verstärkt Abgasnachbehandlungseinrichtungen eingesetzt, bei denen eine Flüssigkeit zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine eindosiert wird. Als Beispiele seien hierzu die Eindosierung von Kraftstoff zur Regeneration eines Partikelfilters oder die Eindosierung von wässriger Harnstofflösung bei Katalysatoren zur selektiven Reduktion von Stickoxiden genannt. So wird für die thermische Regeneration von Partikelfiltern die Abgastemperatur von Verbrennungskraftmaschinen angehoben, so dass der im Partikelfilter enthaltene Ruß kontrolliert abbrennt. Ist diese Abgastemperaturerhöhung durch motorische Maßnahmen nicht möglich, wird durch einen zusätzlichen Injektor Kraftstoff ins Abgas dosiert, der an einem Oxidationskatalysator katalytisch unter Freisetzung der zur Temperaturerhöhung erforderlichen Wärme reagiert.Due to exhaust gas legislation that is becoming ever more stringent, it is nowadays hardly possible to achieve the limit values in relation to the pollutants in the exhaust gas of an internal combustion engine solely with internal engine measures. For this reason, exhaust gas aftertreatment devices, for example catalytic converters and filters, arranged in the exhaust system of the internal combustion engine have become established in internal combustion engines, in particular in internal combustion engines of vehicles. In self-igniting internal combustion engines in particular, exhaust gas after-treatment devices are increasingly being used, in which a liquid is metered into the exhaust tract of the internal combustion engine to support the exhaust gas after-treatment. Examples include the dosing of fuel to regenerate a particle filter or the dosing of aqueous urea solution in catalytic converters for the selective reduction of nitrogen oxides. For the thermal regeneration of particle filters, for example, the exhaust gas temperature of internal combustion engines is raised so that the soot contained in the particle filter burns off in a controlled manner. If this exhaust gas temperature increase is not possible through engine measures, an additional injector doses fuel into the exhaust gas, which reacts catalytically on an oxidation catalytic converter, releasing the heat required to increase the temperature.

Aus DE 10 2007 016 004 A1 ist eine Dosiervorrichtung bekannt, bei der eine Dosierpumpe ein Abgasnachbehandlungsmittel in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors eindosiert.Out of DE 10 2007 016 004 A1 a dosing device is known in which a dosing pump doses an exhaust aftertreatment agent into an exhaust system of an internal combustion engine.

Aus DE 10 2006 057 425 A1 ist eine Vorrichtung zur dosierten Einspritzung eines Fluids in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein im Schnarrbetrieb arbeitendes Einspritzventil das zugeführte Fluid in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine eindosiert.Out of DE 10 2006 057 425 A1 a device for metered injection of a fluid into an exhaust line of an internal combustion engine is known, in which an injection valve working in buzzing mode meters the supplied fluid into the exhaust line of the internal combustion engine.

Aus der DE 10 2005 034 704 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters bekannt.From the DE 10 2005 034 704 A1 a device and a method for regenerating a particle filter are known.

Die DE 10 2005 037 150 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Dosierung eines Reduktionsmittels vorzugsweise für Nutzfahrzeuganwendungen.The DE 10 2005 037 150 A1 describes a device for metering a reducing agent, preferably for commercial vehicle applications.

Aus der DE 10 2004 050 023 A1 ist ebenfalls eine Einrichtung zur dosierten Einspritzung eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine bekannt.From the DE 10 2004 050 023 A1 a device for the metered injection of a reducing agent into the exhaust tract of an internal combustion engine is also known.

Offenbarungepiphany

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass die Zumessung der Flüssigkeit durch eine Dosierpumpe gesteuert oder geregelt ist, so dass die Druckerzeugung und die Zumessung der Flüssigkeit an einer Stelle erfolgt, wobei das Einspritzventil die Flüssigkeit im Schnarrbetrieb in den Abgasstrang eindosiert, wodurch die Eindosierung von kleinen Mengen der Flüssigkeit in den Abgasstrang ermöglicht wird und eine sehr feine Zerstäubung erreicht wird. Dabei wird die Zumessung nicht oder nur geringfügig durch Druckschwankungen, beispielsweise aus einer der Dosierpumpe vorgelagerten Versorgungseinrichtung, insbesondere einem Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems, gestört. Dies führt zu einem vereinfachten Systemkonzept mit einfachem hydraulischem Verhalten, einem erweiterten Betriebsbereich bezüglich dosierter Menge und einer erhöhten Dosiergenauigkeit. Dabei reduzieren sich die Kosten beispielsweise durch den Entfall einer Zumesseinheit und der Applikationsaufwand an der Brennkraftmaschine ist aufgrund des einfachen hydraulischen Verhaltens geringer, beispielsweise müssen hier nicht die Druckschwankungen durch zwei oder mehr Durchfluss begrenzende Ventile mit entsprechend komplexen, hydraulischen Verhalten bei der Applikation berücksichtigt werden. Dabei ist zwischen dem Vorratsbehälter und der Düsenanordnung, insbesondere zwischen der Dosierpumpe und dem Ventil, ein Pulsationsdämpfer angeordnet. Durch die Dämpfung der Druckschwingungen zwischen dem Vorratsbehälter oder einem Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems und der Dosierpumpe wird die Dosiermengengenauigkeit der Dosierpumpe weiter erhöht. Besonders vorteilhaft ist eine Dämpfung der Druckschwingungen zwischen der Dosierpumpe und dem Ventil, da der Schnarrbetrieb des Ventils durch Druckschwankungen gestört werden kann.In contrast, the device according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that the metering of the liquid is controlled or regulated by a metering pump, so that the pressure is generated and the metering of the liquid takes place at one point, with the injection valve pumping the liquid in buzzing mode into metered into the exhaust system, which enables the metering of small amounts of liquid into the exhaust system and achieves very fine atomization. The metering is not or only slightly disturbed by pressure fluctuations, for example from a supply device upstream of the metering pump, in particular a low-pressure circuit of a fuel injection system. This leads to a simplified system concept with simple hydraulic behavior, an extended operating range in terms of dosed quantity and increased dosing accuracy. The costs are reduced, for example, due to the omission of a metering unit and the application effort on the internal combustion engine is lower due to the simple hydraulic behavior. For example, the pressure fluctuations caused by two or more flow-limiting valves with correspondingly complex hydraulic behavior do not have to be taken into account in the application. A pulsation damper is arranged between the reservoir and the nozzle arrangement, in particular between the metering pump and the valve. Damping the pressure fluctuations between the reservoir or a low-pressure circuit of a fuel injection system and the metering pump further increases the metering quantity accuracy of the metering pump. A damping of the pressure fluctuations between the dosing pump and the valve is particularly advantageous since the chattering operation of the valve can be disturbed by pressure fluctuations.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung sowie des in Anspruch 9 angegebenen Verfahrens möglich.Advantageous developments and improvements of the device specified in claim 1 and of the method specified in claim 9 are possible as a result of the measures listed in the dependent claims.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Düsenanordnung ein druckgesteuertes Ventil aufweist, welches bei Erreichen oder Überschreiten eines Öffnungsdrucks (p) eine Eindosierung der Flüssigkeit in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine freigibt. Ein druckgesteuertes Ventil kann ohne elektrische Steuerung und somit besonders einfach und kostengünstig ausgeführt werden.A further advantageous development consists in the fact that the nozzle arrangement has a pressure-controlled valve which, when an opening pressure (p O ) is reached or exceeded, releases metering of the liquid into the exhaust system of the internal combustion engine. A pressure controlled The valve can be designed without an electrical controller and is therefore particularly simple and inexpensive.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Öffnungsdruck (p) des Ventils oberhalb eines Drucks in einem, der Dosierpumpe vorgeschalteten, Vorratsbehälter oder oberhalb eines Drucks in einem, der Dosierpumpe vorgeschalteten, Niederdruckkreislauf, beispielsweise dem Niederdruckkreislauf eines Kraftstoff-Einspritzsystems, liegt. Dadurch öffnet das Ventil nur, wenn es zu einer Druckerhöhung gegenüber dem Druck im Vorratsbehälter oder Niederdruckkreislauf durch die Dosierpumpe kommt. Somit können Fehlfunktionen und unerwünschte Eindosierungen durch das Ventil vermieden werden.It is particularly advantageous if the opening pressure (p Ö ) of the valve is above a pressure in a reservoir upstream of the metering pump or above a pressure in a low-pressure circuit upstream of the metering pump, for example the low-pressure circuit of a fuel injection system. As a result, the valve only opens when the pressure in the reservoir or low-pressure circuit increases due to the dosing pump. In this way, malfunctions and undesired dosing through the valve can be avoided.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung besteht darin, dass die Dosierpumpe im Falle einer Funktionsstörung, insbesondere bei einer Dauerbestromung oder einem elektrischen Kurzschluß, keine Flüssigkeit fördert. Durch diese Weiterbildung wird vermieden, dass bei einem Defekt oder einer Funktionsstörung die Flüssigkeit in den Abgasstrang und von dort aus in die Umwelt austritt. Wird bei einer Funktionsstörung keine Flüssigkeit mehr durch die Dosierpumpe bereitgestellt, bleibt das Einspritzventil geschlossen, so dass es nicht zu einer unerwünschten Eindosierung von Flüssigkeit in den Abgasstrang kommt. Auf diese Weise lässt sich auch einfach eine „fail safe“ Funktion der Vorrichtung darstellen, so dass bei Ausfall der Dosierpumpe keine Flüssigkeit in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine eindosiert wird.A further advantageous development of the device is that the dosing pump does not deliver any liquid in the event of a malfunction, in particular in the event of a permanent current supply or an electrical short circuit. This further development prevents the liquid escaping into the exhaust system and from there into the environment in the event of a defect or a malfunction. If, in the event of a malfunction, no more liquid is made available by the metering pump, the injection valve remains closed so that no liquid is undesirably metered into the exhaust system. In this way, a “fail safe” function of the device can also be easily implemented, so that no liquid is metered into the exhaust system of the internal combustion engine if the metering pump fails.

Zur Erhöhung der Dosiergenauigkeit ist es günstig, wenn die von der Pumpe geförderte Menge der Flüssigkeit unabhängig vom Gegendruck im Abgasstrang oder die eindosierte Menge der Flüssigkeit ausschließlich von der Ansteuerung der Pumpe abhängig ist. Durch die Verwendung einer regelbaren Kolbenpumpe als Dosierpumpe kann in vorteilhafter Weise die Zumessung und die Eindosierung in einer Einheit realisiert werden, wobei die eindosierte Menge der Flüssigkeit dann ausschließlich abhängig von der Ansteuerdauer der Dosierpumpe ist.In order to increase the dosing accuracy, it is advantageous if the quantity of liquid delivered by the pump is independent of the back pressure in the exhaust line or the metered quantity of liquid is dependent solely on the actuation of the pump. By using a controllable piston pump as the dosing pump, metering and dosing can advantageously be implemented in one unit, the dosed amount of liquid then being exclusively dependent on the control duration of the dosing pump.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dosierpumpe die Flüssigkeit mit einer Frequenz von 1 bis 10 Hertz unter Druck setzt und/oder das Einspritzventil mit einer Frequenz von ca. 1000 Hz periodisch öffnet und schließt. Eine Ansteuerfrequenz der Dosierpumpe in diesem Frequenzbereich sorgt dafür, dass die Dosierpumpe die typischerweise in der Abgasnachbehandlung benötigten Mengen an Flüssigkeit bei konstantem Druck zum Einspritzventil fördert. Bei einem Schnarrbetrieb des Einspritzventils mit ca. 1000 Hz wird die durch die Dosierpumpe bereitgestellte Menge an Flüssigkeit fein und in kleinen Portionen in den Abgasstrang eindosiert und kann somit gleichmäßig im Abgasstrom verteilt werden, ohne dass es zu Ablagerungen am Einspritzventil oder im Abgasstrang kommt.It is particularly advantageous if the metering pump pressurizes the liquid at a frequency of 1 to 10 Hertz and/or periodically opens and closes the injection valve at a frequency of approximately 1000 Hz. An activation frequency of the dosing pump in this frequency range ensures that the dosing pump delivers the quantities of liquid that are typically required in exhaust aftertreatment to the injection valve at a constant pressure. When the injection valve buzzes at approx. 1000 Hz, the amount of liquid provided by the metering pump is dosed finely and in small portions into the exhaust gas system and can thus be evenly distributed in the exhaust gas flow without deposits forming on the injection valve or in the exhaust gas system.

Figurenlistecharacter list

  • 1 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Eindosierung einer Flüssigkeit in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine dar. 1 represents a device according to the invention for metering a liquid into the exhaust line of an internal combustion engine.
  • 2 stellt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Eindosierung einer Flüssigkeit in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine dar. 2 represents an alternative embodiment of the device according to the invention for metering a liquid into the exhaust line of an internal combustion engine.
  • 3 zeigt ein Diagramm, in dem die von der Dosierpumpe bereitgestellte Menge an Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abgasgegendrucks dargestellt ist. 3 shows a diagram in which the amount of liquid provided by the metering pump is shown as a function of the exhaust gas back pressure.
  • 4 stellt den Druckverlauf der Flüssigkeit am Ausgang der Dosierpumpe in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Dosierpumpe dar. 4 shows the pressure curve of the liquid at the outlet of the dosing pump depending on the control of the dosing pump.
  • 5 stellt den Druckverlauf am Einspritzventil in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Dosierpumpe bei im Schnarrbetrieb periodisch öffnendem und schließendem Einspritzventil dar. 5 shows the pressure curve at the injection valve as a function of the control of the metering pump with the injection valve opening and closing periodically in chattering mode.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den 1 und 2 sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The invention and advantageous configurations according to the features of the other claims are explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings. In the 1 and 2 Identical components or components with the same function are identified by the same reference symbols.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Ein Vorratsbehälter 10 zur Bevorratung einer Flüssigkeit 12 ist über eine Verbindungsleitung 41 mit einem Filter 13 verbunden. Der Filter 13 ist über eine zweite Verbindungsleitung 45 mit einer Dosierpumpe 20 verbunden, wobei an der Verbindungsleitung 45 ein Drucksensor 24 angeordnet ist. Von einem Ausgang 21 der Dosierpumpe 20 führt eine weitere Verbindungsleitung 46 zu einer Düsenanordnung 30, beispielsweise einem Einspritzventil 31, wobei an der Verbindungsleitung 46 ein Pulsationsdämpfer 22 und ein Drucksensor 26 angeordnet sind. Das Einspritzventil 31 ist an einem Abgasstrang 8 einer Brennkraftmaschine 5 angeordnet.In 1 a first exemplary embodiment of the device according to the invention is shown. A reservoir 10 for storing a liquid 12 is connected to a filter 13 via a connecting line 41 . The filter 13 is connected to a metering pump 20 via a second connecting line 45 , a pressure sensor 24 being arranged on the connecting line 45 . Another connecting line 46 leads from an outlet 21 of the metering pump 20 to a nozzle arrangement 30 , for example an injection valve 31 , a pulsation damper 22 and a pressure sensor 26 being arranged on the connecting line 46 . The injection valve 31 is arranged on an exhaust line 8 of an internal combustion engine 5 .

Soll zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung die Flüssigkeit 12 in den Abgasstrang 8 der Brennkraftmaschine 5 eindosiert werden, saugt die Dosierpumpe 20 die Flüssigkeit 12 aus dem Vorratsbehälter 10 über die Verbindungsleitung 41 an, wobei die Flüssigkeit 12, beispielsweise wässrige Harnstofflösung oder Kraftstoff, im Filter 13 gereinigt wird und über die Verbindungsleitung 45 zur Dosierpumpe 20 strömt. Die Dosierpumpe 20 setzt die Flüssigkeit 12 unter einen Druck (p), wobei der erzeugte Druckverlauf über eine Zeit (t) durch die Dosierpumpe 20 am Ausgang 21 der Dosierpumpe wie in 4 dargestellt in etwa „rechteckförmig“ ist, d.h. bei Ansteuerung der Dosierpumpe 20 erfolgt ein steiler Druckanstieg bis zu einem Spitzendruckniveau (pp) der Dosierpumpe 20, wobei dieses Spitzendruckniveau (pp) weitestgehend bis zum Ende der Ansteuerung der Dosierpumpe 20 aufrecht erhalten bleibt, worauf der Druck (p) wieder steil absinkt. Neben der Druckerzeugung hat die Dosierpumpe 20 die Funktion, die Menge der Flüssigkeit 12, welche in den Abgasstrang 8 eindosiert werden soll, abzumessen. Diese Abmessung erfolgt über die Ansteuerdauer der Dosierpumpe 20.If the liquid 12 is to be metered into the exhaust line 8 of the internal combustion engine 5 to support the exhaust aftertreatment, the metering pump 20 draws in the liquid 12 from the reservoir 10 via the connecting line 41, the liquid 12 , for example aqueous urea solution or fuel, being cleaned in the filter 13 and flowing to the metering pump 20 via the connecting line 45 . The metering pump 20 puts the liquid 12 under a pressure (p), the pressure curve generated over a period of time (t) being generated by the metering pump 20 at the outlet 21 of the metering pump as shown in FIG 4 shown is approximately "rectangular", i.e. when the metering pump 20 is activated, there is a steep rise in pressure up to a peak pressure level (p p ) of the metering pump 20, with this peak pressure level (p p ) largely being maintained until the end of the activation of the metering pump 20, whereupon the pressure (p) drops sharply again. In addition to generating pressure, the metering pump 20 has the function of metering the amount of liquid 12 that is to be metered into the exhaust line 8 . This measurement takes place via the control duration of the dosing pump 20.

Durch das in der Dosierpumpe 20 erzeugte Spitzendruckniveau (pp) wirkt auf das Einspritzventil 31 eine hydraulische Kraft, welche größer als eine Zuhaltekraft ist, welche auf ein Schließglied 32 des Einspritzventils 31 wirkt. Durch das Überwinden der Zuhaltekraft des Schließglieds 32 des Einspritzventils 31 erreicht das Einspritzventil 31 einen Öffnungsdruck (p), wobei das Einspritzventil 31 öffnet und die Einspritzung der Flüssigkeit 12 sowie eine Sprayaufbereitung der Flüssigkeit 12 bei der Eindosierung in den Abgasstrang übernimmt. Durch das Öffnen des Einspritzventils 31 bricht der Druck (p) am Einspritzventil 31 kurzfristig bis auf einen Schließdruck (ps) leicht ein, wodurch das Schließglied 32 des Einspritzventils 31 wieder schließt. Durch das Schließen des Schließglieds 32 steigt der Druck (p) wieder, wodurch ein charakteristisches, periodisches Öffnen und Schließen des Einspritzventils 31 entsteht, welches als Schnarrbetrieb bezeichnet wird. Der Druckverlauf eines solchen Schnarrbetriebs in Abhängigkeit der Ansteuerung der Dosierpumpe 20 ist in 5 über die Zeit (t) dargestellt. Durch das schnelle periodische Öffnen und Schließen des Einspritzventils 31 werden jeweils kleine Mengen der Flüssigkeit 12 fein in den Abgasstrang 8 der Brennkraftmaschine 5 eindosiert. Charakteristisch für die Dosierpumpe 20 ist weiterhin, dass die geförderte Menge (Q') der Flüssigkeit 12, wie in 3 dargestellt, unabhängig vom Gegendruck (Δp) im Abgasstrang 8 ist. Eine Mengensteuerung der Dosierpumpe 20 kann dabei mittels Pulsweiten- und Frequenzmodulation vorgenommen werden. Bei Nichtansteuerung der Dosierpumpe 20 wird kein Druck aufgebaut, so dass das Einspritzventil 31 bei Nichtansteuerung der Dosierpumpe 20 geschlossen ist.Due to the peak pressure level (p p ) generated in the metering pump 20 , a hydraulic force acts on the injection valve 31 which is greater than a closing force which acts on a closing element 32 of the injection valve 31 . By overcoming the locking force of the closing element 32 of the injection valve 31, the injection valve 31 reaches an opening pressure (p Ö ), the injection valve 31 opening and injecting the liquid 12 and spray conditioning the liquid 12 when it is metered into the exhaust system. As a result of the opening of the injection valve 31, the pressure (p) at the injection valve 31 briefly drops slightly to a closing pressure ( ps ), as a result of which the closing element 32 of the injection valve 31 closes again. The closing of the closing element 32 causes the pressure (p) to rise again, as a result of which a characteristic, periodic opening and closing of the injection valve 31 occurs, which is referred to as chattering operation. The pressure profile of such a buzzing operation as a function of the activation of the metering pump 20 is in 5 plotted against time (t). Due to the rapid, periodic opening and closing of the injection valve 31 , small amounts of the liquid 12 are metered finely into the exhaust system 8 of the internal combustion engine 5 . It is also characteristic of the metering pump 20 that the delivered quantity (Q') of the liquid 12, as in 3 shown, is independent of the back pressure (Δp) in the exhaust line 8 . A quantity control of the dosing pump 20 can be carried out by means of pulse width and frequency modulation. When the metering pump 20 is not activated, no pressure is built up, so that the injection valve 31 is closed when the metering pump 20 is not activated.

An der Verbindungsleitung 46, welche die Dosierpumpe 20 mit dem Einspritzventil 31 verbindet, ist ein Pulsationsdämpfer 22 angeordnet, der Druckschwingungen, welche durch die Druckerzeugung in der Dosierpumpe 20 und/oder durch die Eindosierung der Flüssigkeit 12 durch das Einspritzventil 31 entstehen, dämpft. Dabei ist das Einspritzventil 31 als nach außen öffnendes, federbelastetes Tellerventil ausgeführt.A pulsation damper 22 is arranged on the connecting line 46, which connects the metering pump 20 to the injection valve 31, which dampens pressure fluctuations which arise as a result of the pressure generation in the metering pump 20 and/or as a result of the metering of the liquid 12 through the injection valve 31. In this case, the injection valve 31 is designed as an outwardly opening, spring-loaded poppet valve.

Dabei kann auf eine mechanische Führung des Schließglieds 32 verzichtet werden, wenn das Schließglied 32 des Einspritzventils 31 durch eine Ventilfeder positioniert wird und durch eine Strömung der Flüssigkeit 12 durch das Einspritzventil 31 zentriert wird. Die einzelnen Bauteile des Einspritzventils 31 sind dabei metallisch ausgeführt. Da ein zuverlässiger Schnarrbetrieb des Einspritzventils 31 nur in einem relativ engen Druckbereich möglich ist, kann der Pulsationsdämpfer 22 vermeiden, dass dieser enge Druckbereich verlassen wird. Der Pulsationsdämpfer 22 ist dabei als Membrandämpfer, pneumatisch oder als Hydraulikvolumen ausgeführt. Dabei ist der Pulsationsdämpfer bevorzugt in unmittelbarer Nähe des Ausgangs 21 der Dosierpumpe 20 angeordnet. Alternativ kann der Pulsationsdämpfer 22 auch in die Dosierpumpe 20 integriert sein.A mechanical guidance of the closing element 32 can be dispensed with if the closing element 32 of the injection valve 31 is positioned by a valve spring and is centered by a flow of the liquid 12 through the injection valve 31 . The individual components of the injection valve 31 are made of metal. Since reliable buzzing operation of the injection valve 31 is only possible in a relatively narrow pressure range, the pulsation damper 22 can prevent this narrow pressure range from being left. The pulsation damper 22 is designed as a membrane damper, pneumatically or as a hydraulic volume. The pulsation damper is preferably arranged in the immediate vicinity of the outlet 21 of the metering pump 20 . Alternatively, the pulsation damper 22 can also be integrated into the metering pump 20 .

Zusätzlich wird der Druck (p) in der Leitung 45 über einen an der Leitung 45 angeordneten Drucksensor 24 und in der Leitung 46 über einen Drucksensor 26 gemessen. Über die beiden Drucksensoren 24, 26 kann die Funktion und Leistung der Dosierpumpe 20 kontrolliert werden. Durch den Drucksensor 26 kann zusätzlich eine Störung oder ein Ausfall des Einspritzventils 31 detektiert werden. Das Einspritzventil 31 kann luft- oder wassergekühlt ausgeführt werden.In addition, the pressure (p) in line 45 is measured via a pressure sensor 24 arranged on line 45 and in line 46 via a pressure sensor 26 . The function and performance of the dosing pump 20 can be controlled via the two pressure sensors 24 , 26 . A malfunction or a failure of the injection valve 31 can also be detected by the pressure sensor 26 . The injection valve 31 can be air- or water-cooled.

Alternativ können bei einer einfacheren Ausführungsform der Vorrichtung auch der Pulsationsdämpfer 22 sowie zumindest einer der Drucksensoren 24, 26 entfallen. Insbesondere bei Entfall des Pulsationsdämpfers 22 ist es vorteilhaft, wenn eine Leitungslänge der Leitung 46 zwischen Dosierpumpe 20 und Einspritzventil 31 möglichst kurz ist, um hier Druckwellen und damit verbundene Druckschwankungen möglichst niedrig zu halten. Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel in 1 kann der Filter 13 zwischen Dosierpumpe 20 und Vorratsbehälter 10 auch entfallen, wobei die Flüssigkeit 12 dann direkt von der Dosierpumpe 20 aus dem Vorratsbehälter 10 über die Leitung 45 angesaugt wird. Die Dosierpumpe 20 ist bevorzugt als regelbare Kolbenpumpe, beispielsweise als elektromagnetisch betriebene Schwingkolbenpumpe, ausgeführt. Alternativ können jedoch auch andere, nach dem Verdrängungsprinzip arbeitende, Pumpen eingesetzt werden, insbesondere Pumpen, welche den in 4 dargestellten Druckverlauf darstellen können. Alternativ kann das Einspritzventil 31 auch als nach innen öffnendes Tellerventil oder in anderen Ausführungsformen realisiert sein. Einzelne Komponenten des Einspritzventils 31, können auch aus nicht metallischen Materialen, insbesondere einer geeigneten Keramik, einem Polymer- oder einem Verbundwerkstoff, ausgeführt sein. In besonders einfachen Ausführungsformen der Vorrichtung ist auch ein ungekühltes Einspritzventil 31 einsetzbar.Alternatively, in a simpler embodiment of the device, the pulsation damper 22 and at least one of the pressure sensors 24, 26 can also be omitted. In particular, if the pulsation damper 22 is omitted, it is advantageous if the length of the line 46 between the metering pump 20 and the injection valve 31 is as short as possible in order to keep pressure waves and associated pressure fluctuations as low as possible. As an alternative to the illustrated embodiment in 1 the filter 13 between the dosing pump 20 and the reservoir 10 can also be omitted, the liquid 12 then being sucked in directly by the dosing pump 20 from the reservoir 10 via the line 45 . The metering pump 20 is preferably designed as a controllable piston pump, for example as an electromagnetically operated oscillating piston pump. Alternatively, however, other pumps that work according to the displacement principle can also be used, in particular pumps that 4 can display the pressure profile shown. Alternatively, the injection valve 31 can also be implemented as an inwardly opening poppet valve or in other embodiments. Individual components of the injection valve 31 can also be made of non-metallic materials, in particular a suitable ceramic, a polymer or a composite material. In particularly simple embodiments of the device, an uncooled injection valve 31 can also be used.

2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein Niederdruckkreislauf 15 eines Kraftstoff-Einspritzsystems umfasst einen Vorratsbehälter 10 zur Bevorratung einer Flüssigkeit 12 und eine Vorförderpumpe 14. Der Vorratsbehälter ist über eine Verbindungsleitung 41 mit einem Filter 13 verbunden. Von dem Filter 13 führt eine weitere Verbindungsleitung 42 zu der Vorförderpumpe 14 des Niederdruckkreislaufes 15 des Kraftstoff-Einspritzsystems. Die Vorförderpumpe 14 ist über eine Leitung 43 mit einem Verzweigungspunkt 52 verbunden. Von dem Verzweigungspunkt 52 führt eine Verbindungsleitung 45 zu der Dosierpumpe 20, wobei an der Verbindungsleitung 45 ein Drucksensor 24 angeordnet ist. Von dem Verzweigungspunkt 52 führt eine Verbindungsleitung 44 zu einem Hochdruckbereich 18 des Kraftstoff-Einspritzsystems, wobei der Hochdruckbereich 18 in bekannter Ausführungsform eine Hochdruckpumpe, einen Druckspeicher und zumindest einen Kraftstoff-Injektor umfasst. Der Hochdruckbereich 18 ist über eine Rücklaufleitung 49 mit dem Vorratsbehälter 10 verbunden. Von dem Ausgang 21 der Dosierpumpe 20 führt eine weitere Verbindungsleitung 46 zu dem Einspritzventil 31, wobei an der Verbindungsleitung 46 ein Pulsationsdämpfer 22 und ein Drucksensor 26 angeordnet sind. Das Einspritzventil 31 ist an dem Abgasstrang 8 der Brennkraftmaschine 5 angeordnet. 2 shows an alternative embodiment of the device according to the invention. A low-pressure circuit 15 of a fuel injection system includes a reservoir 10 for storing a liquid 12 and a pre-supply pump 14. The reservoir is connected to a filter 13 via a connecting line 41. Another connecting line 42 leads from the filter 13 to the pre-supply pump 14 of the low-pressure circuit 15 of the fuel injection system. The pre-supply pump 14 is connected to a branching point 52 via a line 43 . A connecting line 45 leads from the branching point 52 to the metering pump 20 , a pressure sensor 24 being arranged on the connecting line 45 . A connecting line 44 leads from the branching point 52 to a high-pressure area 18 of the fuel injection system, the high-pressure area 18 comprising a high-pressure pump, a pressure accumulator and at least one fuel injector in a known embodiment. The high-pressure area 18 is connected to the reservoir 10 via a return line 49 . Another connecting line 46 leads from the outlet 21 of the metering pump 20 to the injection valve 31 , a pulsation damper 22 and a pressure sensor 26 being arranged on the connecting line 46 . The injection valve 31 is arranged on the exhaust line 8 of the internal combustion engine 5 .

Die Flüssigkeit 12, insbesondere ein Kraftstoff, wird durch die Vorförderpumpe 14 aus dem Vorratsbehälter 10 angesaugt und strömt durch die Verbindungsleitung 41 in den Filter 13, wo Partikel und Verunreinigungen aus der Flüssigkeit 12 herausgefiltert werden. Von dort aus strömt die Flüssigkeit 12 über die Verbindungsleitung 42 zu der Vorförderpumpe 14, wo die Flüssigkeit verdichtet wird und durch die Leitung 43 zu dem Verzweigungspunkt 52 gefördert wird. Von dem Verzweigungspunkt 52 strömt ein erster Teilstrom der Flüssigkeit über die Verbindungsleitung 44 zu dem Hochdruckbereich 18 des Kraftstoff-Einspritzsystems, während ein zweiter Teilstrom durch die Verbindungsleitung 45 zu der Dosierpumpe 20 strömt. An der Verbindungsleitung 45 ist ein Drucksensor 24 angeordnet, mit dem ein Druck der Flüssigkeit 12 in der Verbindungsleitung 45 gemessen wird. Die Druckerzeugung der Dosierpumpe 20 erfolgt analog den Ausführungen zu 1.The liquid 12, in particular a fuel, is sucked out of the reservoir 10 by the pre-supply pump 14 and flows through the connecting line 41 into the filter 13, where particles and impurities are filtered out of the liquid 12. From there, the liquid 12 flows via the connecting line 42 to the pre-supply pump 14, where the liquid is compressed and conveyed through the line 43 to the branching point 52. A first partial flow of the liquid flows from the branching point 52 via the connecting line 44 to the high-pressure area 18 of the fuel injection system, while a second partial flow flows through the connecting line 45 to the metering pump 20 . A pressure sensor 24 is arranged on the connecting line 45 and is used to measure a pressure of the liquid 12 in the connecting line 45 . The pressure generation of the metering pump 20 is analogous to the explanations 1 .

Alternativ kann im Niederdruckkreislauf 15 die Vorförderpumpe 14 auch zwischen dem Vorratsbehälter 10 und dem Filter 13 angeordnet sein. Ebenfalls ist es alternativ möglich, dass die Vorförderpumpe 14, insbesondere saugseitig, einen Filter 13 umfasst. Als weitere Alternative kann die Vorförderpumpe 14 auch zwei Ausgänge aufweisen, wobei ein Ausgang der Vorförderpumpe 14 dann über eine Verbindungsleitung 45 mit der Dosierpumpe 20 und ein weiterer Ausgang der Vorförderpumpe 14 über die Verbindungsleitung 44 mit dem Hochdruckbereich 18 des Kraftstoff-Einspritzsystems, insbesondere mit einer Hochdruckpumpe, verbunden ist. Alternativ kann die Verbindungsleitung 45 auch mit einem Niederdruckausgang einer, zum Hochdruckbereich 18 gehörenden, Hochdruckpumpe verbunden sein, wobei dabei an der Verbindungsleitung 45 ein zusätzlicher Pulsationsdämpfer angeordnet sein kann, um die Druckschwingungen der Hochdruckpumpe zu dämpfen.Alternatively, the pre-supply pump 14 can also be arranged between the reservoir 10 and the filter 13 in the low-pressure circuit 15 . Alternatively, it is also possible for the pre-supply pump 14 to include a filter 13, in particular on the suction side. As a further alternative, the pre-supply pump 14 can also have two outlets, one outlet of the pre-supply pump 14 then being connected via a connecting line 45 to the metering pump 20 and another outlet of the pre-supply pump 14 being connected via the connecting line 44 to the high-pressure region 18 of the fuel injection system, in particular to a High-pressure pump is connected. Alternatively, the connecting line 45 can also be connected to a low-pressure outlet of a high-pressure pump belonging to the high-pressure region 18, with an additional pulsation damper being able to be arranged on the connecting line 45 in order to dampen the pressure fluctuations of the high-pressure pump.

Claims (9)

Vorrichtung zur Eindosierung einer Flüssigkeit (12) zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang (8) einer Brennkraftmaschine (5), wobei die Flüssigkeit (12) mittels einer Düsenanordnung (30) in den Abgasstrang (8) der Brennkraftmaschine (5) eindosiert wird, wobei die Düsenanordnung ein Ventil (31) aufweist und wobei eine Zumessung der Flüssigkeit (12) zu der Düsenanordnung (30) durch eine Dosierpumpe (20) gesteuert oder geregelt ist, wobei das Ventil (31) bei einer Ansteuerung der Dosierpumpe (20) im Schnarrbetrieb periodisch öffnet und schließt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dosierpumpe (20) und der Düsenanordnung (30) ein Pulsationsdämpfer (22) angeordnet ist.Device for metering a liquid (12) to support the exhaust gas after-treatment into an exhaust line (8) of an internal combustion engine (5), the liquid (12) being metered into the exhaust line (8) of the internal combustion engine (5) by means of a nozzle arrangement (30), wherein the nozzle arrangement has a valve (31) and wherein metering of the liquid (12) to the nozzle arrangement (30) is controlled or regulated by a metering pump (20), wherein the valve (31) when the metering pump (20) is activated Buzzing operation periodically opens and closes, characterized in that a pulsation damper (22) is arranged between the metering pump (20) and the nozzle arrangement (30). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (30) ein druckgesteuertes Ventil (31) aufweist, welches bei Erreichen oder Überschreiten eines Öffnungsdrucks (p) eine Eindosierung der Flüssigkeit (12) in den Abgasstrang (8) der Brennkraftmaschine (5) freigibt.device after claim 1 , characterized in that the nozzle arrangement (30) has a pressure-controlled valve (31) which releases metering of the liquid (12) into the exhaust system (8) of the internal combustion engine (5) when an opening pressure (p Ö ) is reached or exceeded. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck (p) des Ventils (31) oberhalb eines Drucks in einem, der Dosierpumpe (20) vorgeschalteten, Vorratsbehälter (10) oder oberhalb eines Drucks in einem, der Dosierpumpe (20) vorgeschalteten, Niederdruckkreislauf (15) liegt.device after claim 2 , characterized in that the opening pressure (p Ö ) of the valve (31) is above a pressure in a storage tank (10) upstream of the metering pump (20) or above a pressure in a low-pressure circuit (15 ) lies. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckkreislauf (15) der Niederdruckkreislauf eines Kraftstoff-Einspritzsystems ist.device after claim 3 , characterized in that the low-pressure circuit (15) is the low-pressure circuit of a fuel injection system. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (20) im Falle einer Funktionsstörung keine Flüssigkeit (12) fördert.Device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the metering pump (20) does not deliver any liquid (12) in the event of a malfunction. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Dosierpumpe (20) geförderte Menge der Flüssigkeit (12) unabhängig vom Gegendruck im Abgasstrang (8) oder die eindosierte Menge der Flüssigkeit (12) ausschließlich von der Ansteuerung der Dosierpumpe (20) abhängig ist.Device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the quantity of liquid (12) conveyed by the metering pump (20) is independent of the back pressure in the exhaust line (8) or the metered quantity of liquid (12) depends exclusively on the control of the metering pump (20). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mengensteuerung der Dosierpumpe (20) mittels einer Pulsweiten- oder einer Frequenzmodulation ausgeführt ist.Device according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that a quantity control of the metering pump (20) is carried out by means of a pulse width or a frequency modulation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Drucksensoren (24) vorgesehen sind, welche zur Regelung oder Diagnose der Dosierpumpe dienen.Device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that pressure sensors (24) are provided, which serve to regulate or diagnose the metering pump. Verfahren zur Eindosierung einer Flüssigkeit (12) zur Unterstützung der Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang (8) einer Brennkraftmaschine (5), wobei die Flüssigkeit (12) mittels einer Düsenanordnung (30) in den Abgasstrang (8) der Brennkraftmaschine (5) eindosiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zumessung der Flüssigkeit (12) durch eine Dosierpumpe (20) gesteuert oder geregelt wird, wobei zwischen der Dosierpumpe (20) und der Düsenanordnung (30) ein Pulsationsdämpfer (22) angeordnet ist.Method for metering a liquid (12) to support the exhaust gas aftertreatment into an exhaust system (8) of an internal combustion engine (5), the liquid (12) being metered into the exhaust system (8) of the internal combustion engine (5) by means of a nozzle arrangement (30), characterized in that metering of the liquid (12) is controlled or regulated by a metering pump (20), a pulsation damper (22) being arranged between the metering pump (20) and the nozzle arrangement (30).
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