DE102011089509A1

DE102011089509A1 - Fördereinrichtung und Dosieranordnung

Info

Publication number: DE102011089509A1
Application number: DE102011089509A
Authority: DE
Inventors: Stefan Lorengel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Also published as: WO2013092957A1

Abstract

Es wird eine Fördereinrichtung 30 zur Förderung eines Fluids, insbesondere eines flüssigen Mediums, mit einem beweglichen Förderelement 16, 33 vorgeschlagen, wobei das Förderelement 16, 33 eingerichtet ist zum Ansaugen des Fluids, welches an einem Sauganschluß 19 anliegt, und zum Weiterbefördern des Fluids zu einem Druckanschluß 21, wobei das Förderelement 16, 33 durch Trägheitskräfte angetrieben wird, welche sich durch eine Bewegung der Fördereinrichtung 39 einstellen. Es wird ferner eine Dosieranordnung 1 mit einer solchen Fördereinrichtung vorgeschlagen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Fördereinrichtung zur Förderung eines Fluids bzw. einer Dosieranordnung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Bekannte Abgasnachbehandlungsanordnungen zur selektiven katalytischen Reduktion (kurz: „SCR“ = engl. „selective catalytic reduction“) von Stickoxiden im Abgas selbstzündender Brennkraftmaschinen verwenden beispielsweise ein flüssiges Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Harnstofflösung (Handelsname „AdBlue“). Das Reduktionsmittel wird in einer Fördereinrichtung gegenüber der Umgebung unter Druck gesetzt und über ein Dosiermodul bedarfsgerecht in das Abgas dosiert. Um das Reduktionsmittel auf den Systemdruck zu bringen, wird eine Pumpe über einen Pumpenmotor, der unterschiedlich ausgeprägt sein kann, angetrieben. Die Verwendung eines Pumpenmotors bedingt entsprechende Kosten für den Aktor und die Anbindung sowie die Notwendigkeit, diesen zur Erfüllung der Anforderungen an die On-Board-Diagnose zu diagnostizieren.
Aus der EP 1373731 ist eine oszillierende Verdrängerpumpe insbesondere für flüssige Medien bekannt, die einen Hubantrieb aufweist.
Die DE 102004057688 offenbart eine Membranpumpe, deren Membran über einen mittels eines Exzenters in Bewegung versetzten Stößelbolzens angehoben und abgesenkt wird.
Die DE 102008043309 beschreibt eine Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpengehäuse. Die Arbeitsmembran wird von einem Deckelgehäuse und einem Zwischengehäuse klemmende beaufschlagt und von einem oberseitig der Arbeitsmembran angebrachten Exzenterpleuel bewegt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung bzw. Dosieranordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber Kostenvorteile, da die Verwendung eines Pumpenmotors als Aktor entfällt. Die Erfindung schlägt in vorteilhafter Weise ein Funktionsprinzip der Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit insbesondere für SCR-Systeme vor, das keinen Aktor zum Bereitstellen des Reduktionsmittels unter einem bestimmten Systemdruck benötigt. Zum Komprimieren des Reduktionsmittels wird eine passive Fördereinrichtung bzw. eine passive Pumpeneinheit vorgeschlagen, welche insbesondere die bei jedem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor auftretenden Schwingungen zur Bewegung der Membran der Pumpe nutzt. Dies erhöht darüber hinaus den Wirkungsgrad des Gesamtsystems, da bereits vorhandene Trägheitskräfte bzw. bereits im Fahrzeug vorhandene Schwingungen für Pumpvorgänge genutzt werden können.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Fördereinrichtung bzw. Dosieranordnung möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Dosieranordnung mit einer Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit mit Motorantrieb und
2 eine Dosieranordnung mit einer Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit mit Trägheitsantrieb.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Dosieranordnung 1 mit einem Vorratstank 3 für eine wässrige Harnstofflösung, einer Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit 5 und einem Dosiermodul 7. Die Fördereinrichtung 5 saugt über eine Saugleitung 9 das Reduktionsmittel an und befördert es unter Druck über die Druckleitung 11 weiter zum Dosiermodul 7. Hierbei ist die Saugleitung 9 an dem Sauganschluß 19 der Fördereinrichtung 5 und die Druckleitung 11 an dem Druckanschluß 21 der Fördereinrichtung angeschlossen. Sauganschluß 19 und Druckanschluß 21 stehen innerhalb der Fördereinrichtung über eine Membraneinheit 13 miteinander fluidisch in Verbindung. Die Membraneinheit bildet einen veränderlichen Volumenbereich, der in geeigneter, an sich bekannter Weise beispielsweise über nicht näher dargestellte Rückschlagventile mit den Pumpenanschlüssen 19 und 21 verbunden ist. Der Volumenbereich ist aufgrund einer beweglichen Membran 16 veränderlich, welche über einen Pleuel 15 und einem nicht näher dargestellten Exzenterantrieb durch den Motor 17 hin- und her bewegt wird.
Bei diesem herkömmlichen, beispielsweise aus der DE 102004057688 bekannten Funktionsprinzip wird das Reduktionsmittel dem AdBlue-Tank 3 entnommen, in der Pumpeneinheit 5, beispielsweise, wie hier dargestellt, einer Membranpumpe, verdichtet und unter Druck dem Dosiermodul 7 zugeführt. Bei der motorgetriebenen Pumpeneinheit wird eine Drehbewegung im Pumpenmotor über den Pleuel in eine translatorische Bewegung umgewandelt, wobei diese translatorische Bewebung zum Antrieb der Membran 16 der Membaneinheit 13 der Pumpeneinheit verwendet wird.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Dosieranordnung für SCR-Systeme, bei der gleiche oder ähnliche Bestandteile wie zuvor beschrieben mit gleichem Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden. Die Pumpeneinheit 30 weist im Unterschied zur Pumpeneinheit gemäß 1 keine elektrisch ansteuerbare Antriebseinheit bzw. keinen Motor auf, sondern einen Schwungmassenkörper 33, der mit der Membran 16 fest verbunden ist. Im Fahrzeug auftretende Schwingungen bzw. die Bewegung des Fahrzeugs äußern sich innerhalb der Fördereinrichtung 30 in Form von Trägheitskräften, so dass der Schwungmassenkörper 33 zu Bewegungen innerhalb der Pumpeneinheit angeregt wird. Der Schwungmassenkörper 33 ist vorzugsweise in der Mitte der Membran 16 angeordnet, also in möglichst großem Abstand zu einer randständigen Befestigung, so dass aufgrund einer Bewegung des Fahrzeugs und damit der Pumpeneinheit 30 auf den Schwungmassenkörper 33 wirkende Trägheitskräfte zu einer möglichst großen Auslenkung des Schwungmassenkörpers und damit der Membran in der dargestellten Bewegungsrichtung 35 führen. Die Hin- und Herbewegung der Membran führt dann zu der bei Membranpumpen an sich bereits bekannten Pumpwirkung.
Des Weiteren weist die Dosieranordnung mit der Pumpeneinheit 30 in der Druckleitung 11 einen Drucksensor 37 auf, der in einer einfachen Ausführungsform auch weggelassen werden kann, insbesondere dann, wenn für das zu dosierende Medium bzw. zum Komponentenschutz keine Randbedingungen wie ein Mindest- oder ein Maximaldruck bestehen.
Ferner ist ein Rücklauf auf der Druckseite des Systems vorgesehen in Form einer Rücklaufleitung 39, welche die Druckleitung 11 über ein Begrenzungselement 40 in Form eines Schaltventils oder einer Drosselstelle mit dem Tank 3 verbindet; die Rücklaufleitung 39 endet hierbei oberhalb eines maximalen Füllstands des Tanks. Über diesen Rücklauf kann ein eventuell zu hoch aufgebauter Systemdruck reduziert werden. Dies kann beispielsweise über das Schalten des Schaltventils geschehen. In einer einfachen Ausführungsform kann die Rücklaufleitung auch weggelassen werden.
Der Schwungmassenkörper 33 kann in alternativen Ausführungsformen auch in der Membran integriert oder durch einen Teil der Membran gebildet sein, insbesondere in Form eines Teils der Membran, das durch ein Material großer Dichte und damit großer Masse im Vergleich zu den übrigen Bereichen der Membran gebildet ist.
Idealerweise wird ein System nach dem hier vorgestellten Prinzip am Fahrzeug derart positioniert, dass die während des Betriebs auftretenden Schwingungen optimal genutzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1373731 [0003]
DE 102004057688 [0004, 0013]
DE 102008043309 [0005]

Claims

Fördereinrichtung (30) zur Förderung eines Fluids, insbesondere eines flüssigen Mediums, mit einem beweglichen Förderelement (16, 33), wobei das Förderelement (16, 33) eingerichtet ist zum Ansaugen des Fluids, welches an einem Sauganschluß (19) anliegt, und zum Weiterbefördern des Fluids zu einem Druckanschluß (21), dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (16, 33) durch Trägheitskräfte angetrieben wird, welche sich durch eine Bewegung der Fördereinrichtung (39) einstellen.
Fördereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (16, 33) einen Schwungmassenkörper (33) aufweist.
Fördereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (16, 33) eine Membran (16) aufweist.
Fördereinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungmassenkörper (33) mit der Membran (16) verbunden, insbesondere starr verbunden, ist.
Fördereinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungmassenkörper (33) in die Membran (16) integriert und/oder durch Teile der Membran (16) gebildet ist.
Dosieranordnung (1) zur Eindosierung eines flüssigen Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine über ein Dosiermodul (7), um im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltene Schadstoffe zu reduzieren, mit einem Tank (3) zur Bevorratung des Reduktionsmittels, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Ansaugen des Reduktionsmittels aus dem Tank (3) über eine Saugleitung (9) und zum Weiterbefördern des Reduktionsmittels zum Dosiermodul (7) über eine Druckleitung (11).
Dosieranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Dosieranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (11) mit einem Drucksensor (37) verbunden ist.
Dosieranordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (11) mit einer zum Tank (3) führenden Rücklaufleitung (39) verbunden ist.
Dosieranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (39) ein Begrenzungselement (40), insbesondere eine Drosselstelle und/oder ein Schaltventil, aufweist.