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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsanordnung einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Bei Verbrennungsmotoren, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, muss aufgrund der in den nächsten Jahren anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem der Schadstoff NO
X reduziert werden. Eine Methode, die zur Anwendung kommt, ist die sogenannte selektive katalytische Reduktion (SCR-Verfahren). Beim SCR-Verfahren wird der Schadstoff NO
X mittels eines flüssigen Reduktionsmittels zu Stickstoff und Wasser reduziert. Aus der
DE 103 46 220 ist ein Abgasnachbehandlungssystem bekannt, bei dem ein flüssiges Reduktionsmittel von einer Fördereinheit verdichtet und einem Speichervolumen zugeführt wird, wobei das Reduktionsmittel aus dem Speichervolumen mittels eines Einspritzventils in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine eindosiert wird. Bei Dieselmotoren werden zusätzlich häufig Partikelfilter eingesetzt, um Russpartikel aus dem Abgas zu filtern. Zur Regeneration eines solchen Partikelfilters ist aus der
DE 10 2008 048 463 bekannt, einen Kraftstoff in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine einzudosieren, wobei der Kraftstoff aus dem Niederdruckkreislauf eines Common-Rail-Einspritzsystems der Brennkraftmaschine entnommen wird und dadurch im Druck beschränkt ist.
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Offenbarung
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Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsanordnung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine haben demgegenüber den Vorteil, dass der Speicher einen Kolben aufweist, wobei der Kolben im Speicher beweglich ist und das Reduktionsmittel aus dem Speicher in Richtung des Abgasstrangs fördert. Dadurch kann die Fördereinheit klein und kostengünstig ausgelegt werden. Zudem kann ein Druck erreicht werden, der höher als der Druck im Niederdruckkreislauf eines Common-Rail-Systems verfügbare Druck ist. Durch die Volumenverkleinerung des Speichers durch den Kolben bricht der Reduktionsmitteldruck auch bei einer Eindosierung des Reduktionsmittels in den Abgasstrang nicht sofort oder nur geringfügig ein, so dass kein kontinuierliches Nachliefern des Reduktionsmittels durch eine Fördereinheit erforderlich ist, was die Energieeffizienz steigert. Um eine unkontrollierte Einspritzung des Reduktionsmittels in den Abgasstrang zu vermeiden, sollte das Einspritzventil als aktives Ventil ausgeführt sein.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der vorgeschlagenen Abgasnachbehandlungs-einrichtung sowie des Verfahrens zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang möglich.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Speicher eine Feder aufweist, welche mit dem Kolben in Wirkzusammenhang steht. Eine Feder ist eine einfaches und wirkungsvolles Hilfsmittel, um eine Kraft auf den Kolben auszuüben und den Kolben derart zu verschieben, dass das Reduktionsmittel in Richtung des Einspritzventils gefördert wird. Durch die Federkraft kann bei einer Entnahme des Reduktionsmittels aus dem Speicher weiterhin eine Kraft auf den Kolben und somit ein Druck auf das Reduktionsmittel ausgeübt werden. Dabei sollte die Feder so dimensioniert werden, dass die Feder unter einem durch die Fördereinheit erzeugten Reduktionsmitteldruck zusammengedrückt wird und sich bei abschalten der Fördereinheit entsprechend entspannt und eine Kraft auf den Kolben ausübt, wobei der von der Feder und dem Kolben erzeugte Reduktionsmitteldruck in etwas dem Einspritzdruck der Abgasnachbehandlungseinrichtung entspricht.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zwischen der Fördereinheit und dem Speicher ein Rückschlagventil angeordnet ist. Durch ein zwischen der Fördereinheit und dem Speicher angeordnetes Einspritzventil, insbesondere durch ein Einspritzventil am Eingang des Speichers, wird ein Rückströmen des Reduktionsmittels aus dem Speicher in Richtung der Fördereinheit und somit ein Druckverlust für Reduktionsmittel im Speicher verhindert oder vermindert.
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Ferner ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Fördereinheit eine Pumpe umfasst. Eine Pumpe ist besonders geeignet, um den notwendigen Reduktionsmitteldruck aufzubauen, um das Reduktionsmittel in den Speicher zu fördern. Besonders vorteilhaft ist dabei eine diskontinuierlich fördernde Pumpe, die bedarfsgerecht eine entsprechende Menge an Reduktionsmittel nachliefert und ansonsten abgeschaltet werden kann und keine Energie benötigt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass an dem Speicher Hilfsmittel zur Führung und/oder Bewegung des Kolbens angeordnet sind. So kann der Kolben hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch bewegt werden und bei einem hinreichend starken Hilfsmittel ein zusätzlicher Druck im Speicher aufgebaut werden. Durch eine Führung des Kolbens kann ein Verkippen und eine damit verbundene erhöhte Kraft oder ein Verklemmen vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Hilfsmittel einen Elektromagneten oder einen Linearmotor umfassen. Durch den Elektromagneten, bevorzugt durch einen Linearmotor, welcher auf den Kolben einwirkt, kann der Kolben, insbesondere gegen die Feder im Speicher bewegt und somit ähnlich einer Armbrust vorgespannt werden. Durch ein abschalten des Elektromagneten oder des Linearmotor ist wird der Kolben dann von der Feder beschleunigt, so dass das Reduktionsmittel in Richtung des Einspritzventils gefördert wird. Durch die Anbindung des Federraums an den Rücklauf ist eine Schmierung der Gleitflächen des Kolbens gegeben. Zu hohe Leckage kann durch ausreichende Führungslängen vermieden werden.
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In einer Weiterbildung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Kolben einen Reduktionsmittelraum und einer Steuerraum im Speicher trennt. Dadurch kann beispielsweise ein Gas im Steuerraum verdichtet werden, wobei ein Druck im Steuerraum aufgebaut wird, welcher allein, zusätzlich zur Federkraft oder zusätzlich zu der Kraft eines Hilfsmittels auf den Kolben einwirkt und das Reduktionsmittel in Richtung des Einspritzventils fördert. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Steuerraum einen Anschluss für ein unter Druck stehendes Medium, insbesondere Druckluft, aufweist. Durch einen externen Anschluss für ein unter druck stehendes Fluid kann die Kraft auf den Kolben gegenüber einer Kompression des Mediums hinaus verstärkt werden, wobei die Kraft auch ausgeübt werden kann, wenn der Kolben bereits in Richtung des Reduktionsmittelraumes verschoben wurde.
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In einer weiteren Weiterbildung ist vorgesehen, dass an dem Speicher ein Drucksensor zur Erfassung des Reduktionsmitteldrucks im Speicher angeordnet ist. Ein solcher Drucksensor kann beispielsweise ein Signal liefern, um die Menge des Reduktionsmittels am Einspritzventil zu steuern, jedoch auch, um eine On-Board-Diagnose und Funktionsprüfung der Abgasnachbehandlungsanordnung zu ermöglichen.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Drucksensor einen Reduktionsmitteldruck im Speicher erfasst und den Drucksensor mit einem Referenzdruck, beispielsweise dem Umgebungsdruck vergleicht. Über diesen Abgleich kann insbesondere beim Start der Brennkraftmaschine und entleertem Speicher festgestellt werden, ob der Drucksensor noch ordnungsgemäß funktioniert. Ebenso kann die Funktion des Drucksensors im Betrieb geprüft werden, indem mittels der Fördereinrichtung der Druck erhöht wird bis der Kolben im Speicher seinen Endanschlag erreicht hat. Dieser mechanisch/hydraulisch vorgegebene Druckwert kann mit dem Sensorsignal verglichen werden.
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Ferner kann mit dem Drucksensor der Aufbau des Reduktionsmitteldrucks im Speicher erfasst und mit der Förderleitung der Fördereinheit für das Reduktionsmittel verglichen werden. Entsprechend der Förderleistung der Fördereinheit, vorzugsweise einer hubweise steuerbaren Kolbenpumpe, kommt es bei der Befüllung des Speichers zu einem Druckanstieg. Über den Abgleich zwischen Förderleistung und Druckanstieg kann eine evtl. auftretende Leckage am Speicher festgestellt werden und somit eine Funktionsbeeinträchtigung bzw. ein Ausfall der Abgasnachbehandlungsanordnung erkannt werden. Eine solche Abweichung kann beispielsweise an einen Fehlerspeicher weitergegeben werden und/oder eine Signallampe für den Fahrer aktivieren, welche auf einen Defekt der Abgasnachbehandlungsanordnung hinweist.
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Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass bei einer Eindosierung des Reduktionsmittels in den Abgasstrang ein Abgleich zwischen einem Abfall des Reduktionsmitteldrucks im Speicher aufgrund der Eindosierung des Reduktionsmittels und einer eindosierten Menge des Reduktionsmittels erfolgt. Über diese Funktionalität kann über den Drucksensor erkannt werden, ob die eingespritzte Menge an Reduktionsmittel auch der tatsächlich geforderten Menge an Reduktionsmittel entspricht.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass bei Überschreiten eines Referenzwertes für den Reduktionsmitteldruck im Speicher eine Zufuhr von Reduktionsmittel zum Speicher, beispielsweise durch Abschalten der Fördereinheit, insbesondere einer Pumpe der Fördereinheit, gestoppt wird. Diese maximal zulässige Druck kann ebenfalls durch den Drucksensor am Speicher erfasst werden und in vorteilhafter Weise sowohl eine Beschädigung des Speichers bzw. des Einspritzventils durch eine zu hohen Reduktionsmitteldruck verhindern, als auch zur Steuerung der Fördereinheit genutzt werden, um bei Erreichen des maximalen Reduktionsmitteldrucks im Speicher die Fördereinheit abzuschalten und somit Energie zu sparen. Zusätzlich kann ein zweiter Referenzwert festgelegt werden, ab dem die Fördereinheit wieder aktiviert wird und den Speicher von Neuem befüllt.
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Bei manchen Ausführungsformen ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Kolben im Falle einer erkannten Leckage in der unteren, d. h. dem Einspritzventil zugewandten Endposition des Speichers verbleibt und somit den Zulauf zum Speicher abdichtet, so dass eine erneute Befüllung des Speichers unterbunden wird.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanordnung.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanordnung.
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3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Speichers einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanordnung.
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4 zeigt das Rückschlagventil des Speichers aus 3.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Speichers einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlung mit Hilfsmitteln zur Bewegung eines Kolbens in dem Speicher.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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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 Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In der 1 ist eine Brennkraftmaschine 50 mit einem Abgasstrang 60 dargestellt, wobei an dem Abgasstrang 60 eine Abgasnachbehandlungsanordnung angeordnet ist. Die Abgasnachbehandlungsanordnung umfasst einen Vorratsbehälter 8 für ein Reduktionsmittel 12, welcher über eine Leitung 9 mit einem Niederdruckkreislauf 15 eines Kraftstoff-Einspritzsystems verbunden ist. Der Niederdruckkreislauf 15 ist über eine weitere Leitung 16 mit einer Fördereinheit 10 verbunden, welche eine Pumpe 80 umfasst. Die Fördereinheit 10 ist über eine Leitung 18 mit einem Speicher 30 verbunden, wobei im Speicher 30 ein Kolben 32 und eine Feder 33 angeordnet sind. An einem Eingang des Speichers 30 befindet sich ein Rückschlagventil 45, welches ein Rückströmen von Reduktionsmittel 12 aus dem Speicher 30 in Richtung der Fördereinheit 10 unterbindet. Der Speicher 30 ist über eine Druckleitung 46 mit einem Einspritzventil 20 verbunden, welches eine Eindosierung von Reduktionsmittel 12 in den Abgasstrang 60 ermöglicht. Zusätzlich ist am Speicher 30 ein Drucksensor 47 angebracht, über welchen ein Reduktionsmitteldruck in einem Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30 erfasst werden kann. Der Kolben 32 unterteilt den Speicher 30 in einen Reduktionsmittelraum 38 und einen Steuerraum 39, wobei der Steuerraum 39 mittels einer Rücklaufleitung 19 mit einer Rücklaufleitung des Niederdruckkreislaufes 15 und damit mit dem Vorratsbehälter 8 verbunden ist. Das Einspritzventil 20 und der Speicher 30 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 29 angeordnet, alternativ können sie jedoch auch von zwei separaten Gehäusen umgeben sein. Das Einspritzventil 20, der Drucksensor 47 und die Fördereinheit 10 sind über Signalleitungen 71, 72, 73 mit einem Steuergerät 70 verbunden. Dabei ist das Einspritzventil 20 am Abgasstrang 60 vorzugsweise gekühlt, wobei die Kühlung besonders bevorzugt mit Wasser, beispielsweise aus dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine 50, erfolgt.
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Das Reduktionsmittel 12, in diesem Ausführungsbeispiel Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, wird aus dem Vorratsbehälter 8 angesaugt und über die Leitung 9 dem Niederdruckkreislauf 15 des Kraftstoffeinspritzsystems zugeführt. Aus dem Niederdruckkreislauf, in dem das Reduktionsmittel 12 mit einem Druck von etwa 1 bar bis 10 bar zirkuliert, wird das Reduktionsmittel 12 über die Leitung 16 entnommen und der Pumpe 80 der Fördereinheit 10 zugeführt, welche den Reduktionsmitteldruck auf ein Druckniveau von etwa 20 bis 50 bar, beispielsweise ca. 30 bar, erhöht und das Reduktionsmittel 12 über die Leitung 18 dem Speicher 30 zugeführt. Durch den Reduktionsmitteldruck wird der Kolben 32 im Speicher 30 gegen die Feder 33 gedrückt und das Volumen des Reduktionsmittelraumes 38 erweitert. Wird von dem Steuergerät 70 über die Signalleitung 73 ein Eindosierwunsch an das Einspritzventil 20 übermittelt, so öffnet das Einspritzventil 20 und gibt die Eindosierung von Reduktionsmittel 12 aus dem Speicher 30, insbesondere aus dem Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30, frei, so dass das Reduktionsmittel 12 aus dem Speicher 30 über die Druckleitung 46 zum Einspritzventil 20 gefördert wird. Dabei drückt die Feder 33 auf den Kolben 32, wodurch der Druck im Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30 auch bei einer Reduzierung des Volumens durch die Eindosierung nahezu konstant bleibt. Dabei verhindert das Rückschlagventil 45, dass das Reduktionsmittel 12 aus dem Speicher 30 zurück in die Leitung 18 strömt. Der Reduktionsmitteldruck im Reduktionsmittelraum 38 wird über den Drucksensor 47 erfasst und über die Signalleitung 72 an das Steuergerät 70 übermittelt. Ferner kann über die Signalleitung 71 die Leistung der Pumpe 80 in der Fördereinheit 10 gesteuert oder geregelt werden.
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Ein Anwendungsbeispiel für eine solche Abgasnachbehandlungsanordnung ist die Reduzierung von Stickoxyden im Abgas von Dieselmotoren. Eine direkte Versorgung des Einspritzventils 20 aus dem Niederdruckkreislauf 15 des Kraftstoff-Einspritzsystems ist dabei nicht möglich, da das Reduktionsmittel 12 erst durch die Fördereinheit 10 und/oder den Speicher 30 bzw. mit dem Speicher 30 zusammenwirkende Hilfsmittel 35 auf einen, gegenüber dem Niederdruckkreislauf 15 herrschenden Druck, erhöhten Reduktionsmitteldruck verdichtet werden muss. Dabei wird in kurzen Zeitintervallen von ca. 2 bis 5 sec für jeweils 20 ms bis 50 ms Reduktionsmittel 12 mittels des Einspritzventils 20 in den Abgasstrang 60 eindosiert. Eine kontinuierlich fördernde Pumpe 80 ohne einen zwischen Pumpe 80 und Einspritzventil 20 angeordneten Speicher 30 ist dabei wenig energieeffizient, da diese Pumpe 80 kontinuierlich fördern müsste, da ansonsten der Reduktionsmitteldruck bei einer Einspritzung von Reduktionsmittel 12 einbrechen würde. Diese Problematik lässt sich durch eine bedarfsabhängig fördernde Pumpe 80, insbesondere eine Magnetpumpe und einen zwischen Pumpe 80 und Einspritzventil 20 angeordneten Speicher 30, insbesondere einen Kolbenspeicher, vermeiden.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanordnung dargestellt. Der Niederdruckkreislauf 15 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Vorförderpumpe 13, welche das Reduktionsmittel 12 aus dem Vorratsbehälter 8 in den Niederdruckkreislauf 15 und von dort aus weiter an eine nicht dargestellte Hochdruckpumpe fördert. Der Niederdruckkreislauf 15 ist dabei entweder über die Leitung 16 mit der Pumpe 80 verbunden, wobei die Pumpe 80 Teil einer Fördereinheit 10 ist, welche neben der Pumpe 80 auch noch weitere Steuermittel aufweisen kann. Die Pumpe 80 wird von der Vorförderpumpe 13 aus dem Niederdruckkreislauf 15 mit Reduktionsmittel versorgt, welches unter einem niedrigen Druck von ca. 2 bis 10 bar steht. Alternativ kann die Pumpe 80 auch aus dem Kraftstoffrücklauf eines Kraftstoffeinspritzsystems gespeist werden, wobei der Reduktionsmitteldruck hier geringfügig über dem Umgebungsdruck liegt, um das Reduktionsmittel 12 zurück in den Vorratsbehälter 8 zu fördern. Die Pumpe 80 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Magnetpumpe ausgebildet, welche bedarfsgerecht Reduktionsmittel 12 in den Speicher 30 fördert, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das Rückschlagventil 42 nicht am Eingang des Speicher 30, sondern am druckseitigen Ausgang 82 der Pumpe 80 angeordnet ist. Der Kolben des Speichers 30 ist topfförmig ausgebildet, wobei in einer Ausnehmung 36 des Kolbens die Feder 33 angeordnet ist. Durch die topfförmige Gestalt des Kolbens 32 wird der Kolben 32 im Speicher 30 geführt und es tritt nur eine geringe Leckage zwischen dem Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30 und dem Kolben auf. Auf diese Art kann der Reduktionsmitteldruck im Speicher 30 nahezu konstant gehalten werden, beim Abstellen der Fördereinheit 10 baut sich jedoch der Reduktionsmitteldruck im Speicher 30 langsam ab, so dass der Speicher 30 bei einem längeren Abstellen der Brennkraftmaschine 50 entleert wird und das Reduktionsmittel 12 aus dem Speicher 30 über die Rücklaufleitung 19 zurück in den Vorratsbehälter 8 strömt. Über den Drucksensor 47 kann der Reduktionsmitteldruck im Speicher 30, insbesondere in dem Reduktionsmittelraum 38 erfasst werden.
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Über den Drucksensor 47 ist eine On-Board-Diagnose und/oder Funktionsüberwachung der Abgasnachbehandlungsanordnung möglich. In einem ersten Schritt kann über den Drucksensor 47 beim Start der Brennkraftmaschine, also wenn der Speicher 30 über die Leckage entlang des Kolbens 32 entleert wurde, der Reduktionsmitteldruck im Speicher 30 mit dem Umgebungsdruck abgeglichen werden. Weicht der ermittelte Reduktionsmitteldruck vom Umgebungsdruck ab, so kann auf eine Fehlfunktion des Drucksensors 47 oder eine Beschädigung des Speichers 30, beispielsweise durch Klemmen des Kolbens 32 oder eine verstopfte Rücklaufleitung 19 geschlossen werden. Ferner ist möglich, den Druckaufbau des Reduktionsmitteldrucks im Speicher 30 in Abhängigkeit der Förderleistung der Pumpe 80 bzw. geförderten Menge an Reduktionsmittel 12 durch die Pumpe 80 abzugleichen. Bleibt hier der Druckaufbau beim Füllen des Speichers 30 hinter dem im Zusammenhang mit der Förderleistung der Pumpe 80 erwarteten Druckaufbau zurück, so kann auf eine unzulässige Leckage stromab der Pumpe 80 geschlossen werden. Dabei kann dies entweder auf ein defektes, nicht geschlossenen Einspritzventil 20, eine defekte Leitung 18, eine defekte Druckleitung 46 oder eine unzulässige Leckage am Speicher 30 hinweisen. Als weitere Funktionalität kann der Drucksensor 47 einen maximal zulässigen Füllstand im Speicher 30 erfassen. Ist der Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30 vollständig gefüllt, d. h. entweder die Feder 33 oder der topfförmige Kolben 32 erreichen einen Anschlag, fördert die Pumpe 80 gegen die Kompressibilität des Reduktionsmittels 12 in dem Reduktionsmittelraum 38. Dies führt zu einem starken Druckanstieg des Reduktionsmitteldrucks im Reduktionsmittelraum 38. Die Pumpe 80 kann nun entweder mechanisch abschalten, weil sie wegen Kraftmangel nicht weiter gegen das verdichtete Reduktionsmittel fördern kann, oder bevorzugt elektrisch über den erkannten Anstieg des Reduktionsmitteldrucks abgeschaltet werden. Dadurch kann eine hydraulische Überlastung des Speichers 30 und/oder der Leitungen 18, 46 vermieden werden. Da dieser Anstieg des Druckes bei einem von der mechanischen/hydraulischen Auslegung des Speichers 30 festgelegten Druck erfolgt, kann dieser Druckwert ebenfalls zum Abgleich des Drucksensors 47 verwendet werden. Als weitere Funktionalität ist es aufgrund des Signals des Drucksensors 47 möglich, die Pumpe 80 wieder einzuschalten, wenn der Reduktionsmitteldruck im Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30 unter einen bestimmten Schwellenwert abfällt. Zusätzlich ist es möglich, den Druckabfall durch Entnahme von Reduktionsmittel 12 aus dem Speicher 30 bei einer Eindosierung durch das Einspritzventil 20 mit der eingespritzten Menge an Reduktionsmittel 12, bzw. mit der geförderten Menge an Reduktionsmittel 12 entsprechend dem Anzahl der Förderhübe und dem Hubvolumen abzugleichen. Auf diese Weise besteht eine weitere Möglichkeit, Leckagen an der vorgeschlagenen Abgasnachbehandlungseinrichtung zu erkennen.
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In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanordnung. Der Speicher 30 ist in Form einer Spritze aufgebaut, wobei wiederum am Eingang des Speichers 30 ein Rückschlagventil 45 angeordnet ist. Der Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30 wird über eine Versorgungsleitung 44 befüllt, an deren dem Speicher 30 zugewandten Ende das Rückschlagventil 45 angeordnet ist. Der Speicher 30 weist fernen einen Kolben 32 auf, welcher innerhalb eines Bewegungsbereiches zwischen den beiden Endpositionen a und b innerhalb des, bevorzugt zylindrischen, Gehäuses 29 des Speichers 30 verschiebbar ist. Der Reduktionsmittelraum 38 ist über eine Druckleitung 46 mit dem Einspritzventil 20 verbunden, wobei das Einspritzventil 20 sowohl als Magnetventil, als auch als piezo-elektrisch geschaltetes Ventil ausgeführt sein kann. Innerhalb des Gehäuses 29 des Speichers 30 ist durch den Kolben 32 ein Steuerraum 39 abgetrennt, welcher eine Anschlussöffnung 42 aufweist. Über die Anschlussöffnung 42 kann der Kolben 32 sowohl hydraulisch als auch pneumatisch belastet werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Reduktionsmitteldruck im Reduktionsmittelraum 38 gegenüber dem Reduktionsmitteldruck in der Versorgungsleitung 44 zu erhöhen. Als Fördereinheit 10 kann in diesem Ausführungsbeispiel eine Vorförderpumpe, bzw. der Niederdruckkreislauf eines Kraftstoffeinspritzsystems dienen, es ist aber selbstverständlich möglich, den Speicher 30 auch über eine separate Pumpe zu befüllen. Das Einspritzventil 20 und der Speicher 30 können alternativ auch eine Einheit bilden, wobei dann die Druckleitung 46 entfallen kann.
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Im Betrieb der Abgasnachbehandlungsanordnung wird der Reduktionsmittelraum 38 des Speichers durch die Fördereinheit 10 beladen. Durch einen Unterdruck im Steuerraum 39, welcher den Kolben 32 nach oben zieht, kann dieser Effekt sowie das Einströmen des Reduktionsmittels 12 in den Reduktionsmittelraum 38 noch verstärkt werden. In bestimmten Zeitintervallen, beispielsweise alle 5 sec, oder wenn der Kolben 32 seine Endposition a erreicht hat, wird ein Steuermedium, beispielsweise Pressluft, in den Steuerraum 39 eingeleitet und somit der Kolben 32 in Richtung des Einspritzventils 20 gedrückt, wodurch das Reduktionsmittel 12 aus dem Speicher 30 in den Abgasstrang 60 eindosiert wird.
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In 4 ist das Rückschlagventil des Ausführungsbeispiels gemäß 3 im Detail dargestellt. Das Rückschlagventil 45 umfasst einen Ventilkörper 59, in dem ein Dichtglied 52 verschiebbar angeordnet ist. Das Dichtglied 52 wird durch eine Feder 53 gegen einen Dichtsitz 54 im Ventilkörper 59 gedrückt. Die Feder 53 wird dabei durch einen Einstellring 58 unter eine Vorspannung gesetzt, wodurch sich ein Öffnungsdruck des Rückschlagventils 45 einstellen lässt. Das Einspritzventil 20 ist dabei bevorzugt als Magnetventil ausgeführt, prinzipiell sind jedoch auch andere aktive Einspritzventile möglich.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Speichers 30 dargestellt. Der Aufbau des Speichers entspricht grundsätzlich dem Aufbau des Speichers in 3. Zusätzlich ist im Steuerraum 39 eine Feder 33 angeordnet welchen eine Kraft auf den Kolben 32 ausübt, sobald das Reduktionsmittel 12 im Reduktionsmittelraum 38 den Kolben 32 in Richtung des Steuerraums 39 verschoben hat. Der Kolben 32 steht in Wirkverbindung mit einem Hilfmittel 35, welches in diesem Ausführungsbeispiel ein Linearmotor 97 zur elektromagnetischen Verschiebung des Kolbens. Der Kolben 32 wird durch den Linearmotor 97 gegen die Feder 33 gedrückt, so dass die Feder 33 unter Spannung steht. Zusätzlich kann hier ebenfalls noch ein Anschluss 42 für ein Steuermedium vorhanden sein, dieser Anschluss 42 kann bei dieser Ausführungsvariante jedoch auch entfallen. Ist der Reduktionsmittelraum 38 des Speichers 30 mit Reduktionsmittel 12 gefüllt und soll Reduktionsmittel 12 in den Abgasstrang 60 eindosiert werden. Wird die Bestromung für den Linearmotor 97 abgeschaltet, so bewegt sich der Kolben 32 ähnlich einem Geschoss einer Armbrust aufgrund der Federspannung in Richtung des Einspritzventils 20 und fördert dabei Reduktionsmittel 12 in den Abgasstrang 60. Durch dieses „Abschießen” des Kolbens 32 kann in dem Speicher 30 zusätzlicher Druck auf das Reduktionsmittel 12 aufgebaut werden, bzw. der Reduktionsmitteldruck über das Druckniveau im Zulauf 44 erhöht werden. Das Rückschlagventil 45 verhindert dabei ein Rückströmen des Reduktionsmittels 12 in Richtung der Fördereinheit 10.
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Alternativ kann die Feder 33 auch mechanisch, beispielsweise ebenfalls durch einen Stellmotor, oder mittels eines Elektromagneten, welcher auf den Kolben wirkt, gespannt werden. Bei hinreichend hohem Reduktionsmitteldruck im Zulauf 44 und einem starken Linearmotor 97 kann evtl. auf die Feder 33 verzichtet werden, wenn die Kraft des Linearmotors 97 allein (ohne Federunterstützung) ausreicht, um den Kolben 32 in Richtung des Einspritzventils 20 zu beschleunigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10346220 [0001]
- DE 102008048463 [0001]
