DE102013200052B4

DE102013200052B4 - Reduktionsmittelzuführvorrichtung

Info

Publication number: DE102013200052B4
Application number: DE102013200052.9A
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Chiba
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2033-01-04
Also published as: DE102013200052A1; JP2013148028A; JP5914004B2

Abstract

Reduktionsmittelzuführvorrichtung (20), die derart aufgebaut ist, dass sie eine Pumpe (23), die flüssiges Reduktionsmittel in einem Speichertank (21) ansaugt und mit Druck befördert, einen Reduktionsmitteleinspritzabschnitt, der das von der Pumpe (23) mit Druck geförderte flüssige Reduktionsmittel in einen Abgaskanal (3) einer Brennkraftmaschine einspritzt, einen Reduktionsmittelzuführkanal (28), der mit der Pumpe und dem Reduktionsmitteleinspritzabschnitt (25) verbunden ist, und einen Rücklaufkanal (29) aufweist, der vom Reduktionsmittelzuführkanal (28) abzweigt und einen Teil des von der Pumpe (23) mit Druck beförderten flüssigen Reduktionsmittels an den Speichertank (21) zurückleitet, wobei das flüssige Reduktionsmittel während des Betriebs der Brennkraftmaschine von der Pumpe (23) zum Reduktionsmitteleinspritzabschnitt (25) befördert wird und während des Stillstands der Brennkraftmaschine eine Rückführ-Steuerung durchgeführt wird, derart, dass das flüssige Reduktionsmittel von der Pumpe (23) an den Speichertank (21) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittelzuführvorrichtung (20) an einer Zwischenposition im Rücklaufkanal (29) einen Drosselungsabschnitt (37) aufweist, dessen Fließwegprofil verkleinert ist, und einen Ventilabschnitt (35, 35A, 35B) aufweist, der derart aufgebaut ist, dass während der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels zusammen mit einer Absenkung des Drucks im Reduktionsmittelzuführkanal (28) und im Rücklaufkanal (29) der Rücklaufkanal (29) versperrt wird und nach der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels der Rücklaufkanal (29) freigegeben wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung zum Zuführen eines flüssigen Reduktionsmittels in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung, die derart aufgebaut ist, dass eine Steuerung ausgeführt wird, die dafür sorgt, dass beim Stillstand der Brennkraftmaschine in der Vorrichtung zurückgebliebenes flüssiges Reduktionsmittel an einen Speichertank zurückgeleitet wird.
Allgemeiner Stand der Technik
DE 10 2008 010 105 A1 und DE 10 2011 076 429 A1 betreffen Dosiersysteme zum Dosieren schadstoffvermindernder Medien in ein Abgas.
Als üblicherweise in Fahrzeugen usw. angeordnete Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen des Abgases, das von einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, ist eine Abgasreinigungsvorrichtung bekannt, die einen Reduktionskatalysator, der eine Reduktionsreaktion mit dem im Abgas enthaltenen Stickoxid (NO_x) fördert, und eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung aufweist, die stromaufwärts vom Reduktionskatalysator flüssiges Reduktionsmittel in den Abgaskanal einleitet. In einem Aspekt weist eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung, die in einer solchen Abgasreinigungsvorrichtung benutzt wird, eine Druckförderpumpe, die das flüssige Reduktionsmittel im Speichertank ansaugt, und einen Reduktionsmitteleinspritzabschnitt auf, der das von der Pumpe mit Druck beförderte flüssige Reduktionsmittel in den Abgaskanal einspritzt.
Damit bei einer solchen Reduktionsmittelzuführvorrichtung eine Menge an flüssigem Reduktionsmittel, die einer Solleinspritzmenge entspricht, mit hoher Präzision eingespritzt werden kann, wird in einem Zustand, wobei der Druck in einem Reduktionsmittelzuführkanal konstant gehalten wird, während das flüssige Reduktionsmittel über einen Rücklaufkanal, der vom Reduktionsmittelzuführkanal abzweigt, zum Speichertank zirkuliert wird, eine Einspritzsteuerung mittels des Reduktionsmitteleinspritzabschnitt durchgeführt.
Wenn dabei als flüssiges Reduktionsmittel beispielsweise eine wässrige Karbamidlösung verwendet wird und die wässrige Karbamidlösung nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine in der Pumpe oder im Inneren des Reduktionsmitteleinspritzabschnitts zurückbleibt, steigt die Konzentration der wässrigen Karbamidlösung aufgrund des Verdampfens des Wasseranteils an, weshalb die Gefahr besteht, dass sich die wässrige Karbamidlösung ablagert und den Durchfluss verstopft. Da sich in kalten Regionen die zurückgebliebene wässrige Karbamidlösung durch Gefrieren ausdehnt, besteht zudem die Gefahr einer Beschädigung der Pumpe usw. Aus diesem Grund wird eine Steuerung, die dafür sorgt, dass beim Stillstand der Brennkraftmaschine in der Reduktionsmittelzuführvorrichtung zurückgebliebenes flüssiges Reduktionsmittel an einen Speichertank zurückgeleitet wird.
Als Verfahren zum Zurückleiten des flüssigen Reduktionsmittels in den Speichertank existieren ein Verfahren der Umkehrbetätigung der Pumpe und ein Verfahren, wobei anstelle einer Umkehrbetätigung der Pumpe die Verbindung des Fließwegs derart umgeschaltet wird, dass die Fließrichtung des flüssigen Reduktionsmittels vom Reduktionsmitteleinspritzabschnitt zum Speichertank verläuft (siehe z. B. japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. 2010-185334 und 2010-024896 ). In jedem Fall ist im Rücklaufkanal ein Rückschlagventil vorgesehen, das den Fluss des flüssigen Reduktionsmittels aus dem Speichertank zum Reduktionsmitteleinspritzabschnitt verhindert, damit das Reduktionsmittel im Reduktionsmittelzuführkanal effizient zurückgeleitet werden kann.
Dokumente des Stands der Technik
Patentschriften.

Patentschrift 1: Patentoffenlegungsschrift 2010-185334 (Absatz [0034])
Patentschrift 2: Patentoffenlegungsschrift 2010-024896 (Absatz [0046])

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Nach der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels befindet sich jedoch anstelle der Flüssigkeit ein Gas in der Pumpe und im Reduktionsmittelzuführkanal. Wenn die Temperatur des Gases in diesem Zustand sinkt, entsteht durch Verdichtung des Gases im Reduktionsmittelzuführkanal negativer Druck, wodurch es vorkommen kann, dass das flüssige Reduktionsmittel im Speichertank ins Pumpeninnere gesaugt wird. Daraus ergibt sich die Gefahr, dass die Rückführung des flüssigen Reduktionsmittels unvollständig bleibt.
Der Erfinder hat sich mit dieser Problematik befasst und hat erkannt, dass es möglich ist, das Problem durch Bereitstellen eines bestimmten Ventilabschnitts im Rücklaufkanal zu lösen, und ist damit zur vorliegenden Erfindung gelangt. Das heißt, es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung bereitzustellen, mit der verhindert werden kann, dass in den Speichertank zurückgeführtes flüssiges Reduktionsmittel nach dem Zurückleiten zurück ins Innere der Pumpe fließt.
Mittel zum Lösen der Aufgaben
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das beschriebene Problem gelöst, indem eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung bereitgestellt wird, die derart aufgebaut ist, dass sie eine Pumpe, die flüssiges Reduktionsmittel in einem Speichertank ansaugt und mit Druck befördert, einen Reduktionsmitteleinspritzabschnitt, der das von der Pumpe mit Druck geförderte flüssige Reduktionsmittel in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine einspritzt, einen Reduktionsmittelzuführkanal, der mit der Pumpe und dem Reduktionsmitteleinspritzabschnitt verbunden ist, und einen Rücklaufkanal aufweist, der vom Reduktionsmittelzuführkanal abzweigt und einen Teil des von der Pumpe mit Druck beförderten flüssigen Reduktionsmittels an den Speichertank zurückführt, wobei das flüssige Reduktionsmittel während des Betriebs der Brennkraftmaschine von der Pumpe zum Reduktionsmitteleinspritzabschnitt befördert wird und während des Stillstands der Brennkraftmaschine eine Steuerung durchgeführt wird, derart, dass das flüssige Reduktionsmittel von der Pumpe an den Speichertank zürückgeführt wird, wobei die Reduktionsmittelzuführvorrichtung an einer Zwischenposition im Rücklaufkanal einen Drosselungsabschnitt aufweist, dessen Fließwegprofil verkleinert ist, und einen Ventilabschnitt aufweist, der derart aufgebaut ist, dass während der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels zusammen mit einer Absenkung des Drucks im Reduktionsmittelzuführkanal und im Rücklaufkanal der Rücklaufkanal versperrt wird und nach der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels der Rücklaufkanal freigegeben wird.
Da also bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung ein Ventilabschnitt vorgesehen ist, wobei während der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels der Rücklaufkanal versperrt wird und nach Abschluss der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels der Rücklaufkanal freigegeben wird, kann während der Rückführsteuerung auf effektive Weise negativer Druck erzeugt und das flüssige Reduktionsmittel in den Speichertank zurück gesaugt werden, und nach Abschluss der Rückführsteuerung kann ein Zurückfließen des flüssigen Reduktionsmittels im Speichertank in die Pumpe verhindert werden, da im Reduktionsmittelzuführkanal stets Atmosphärendruck herrscht.
Was den Aufbau der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft, so ist der Ventilabschnitt vorzugsweise derart aufgebaut, dass er ein Sperrelement zum Sperren des Rücklaufkanals und ein elastisches Element, das das Sperrelement ständig in Öffnungsrichtung des Rücklaufkanals vorspannt, wobei das Sperrelement durch den negativen Druck, der beim Absenken des Drucks entsteht, entgegen der Vorspannkraft des elastischen Elements bewegt wird und so den Rücklaufkanal versperrt. Dank dieses Aufbaus des Ventilabschnitts kann ohne Weiteres ein Ventilaufbau erzielt werden, wobei während der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels der Rücklaufkanal versperrt wird und nach der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels der Rücklaufkanal freigegeben wird.
Was den Aufbau der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft, so wird ferner beim Rücklaufkanal das Volumen auf der Speichertankseite des Ventilabschnitts vorzugsweise derart eingestellt, dass ab dem Beginn der Rückleitung des flüssigen Reduktionsmittels bis zum Versperren des Rücklaufkanals durch den Ventilabschnitt flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt vorhanden ist. Durch einen solchen Aufbau' des Rücklaufkanals findet bis zum Versperren des Rücklaufkanals im Rücklaufkanal ein Austausch gegen Gas statt, wodurch verhindert werden kann, dass das Versperren des Rücklaufkanals erschwert wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Reduktionsmittelzuführvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine erläuternde Ansicht des Aufbaus des Ventilabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine erläuternde Ansicht des Betriebs des Ventilabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die das Strömen des flüssigen Reduktionsmittels und den Zustand des Ventilabschnitts zeigt.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die das Strömen des flüssigen Reduktionsmittels und den Zustand des Ventilabschnitts zeigt.
6 ist eine erläuternde Ansicht des Aufbaus und des Betriebs des Ventilabschnitts gemäß einer zweiten Ausführungsform.
7 ist eine erläuternde Ansicht des Aufbaus und des Betriebs des Ventilabschnitts gemäß einer dritten Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden sollen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Reduktionsmittelzuführvorrichtung anhand der Figuren detailliert beschrieben werden. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente, auf deren Beschreibung nach Bedarf verzichtet wird.
Erste Ausführungsform

1. 1, die eine Gesamtkonfigurationsansicht der Reduktionsmittelzuführvorrichtung zeigt, ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau einer Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In 1 handelt es sich bei einer Abgasreinigungsvorrichtung 10, an der die Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 vorgesehen ist, um eine Vorrichtung, zum Entfernen von NO_x us dem Abgas, und sie ist am Abgaskanal 3 einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) wie etwa einem Dieselmotor angeordnet. Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 weist einen Reduktionskatalysator 13, der an einer Zwischenposition im Abgaskanal 3 angeordnet ist, und die Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 auf, die stromaufwärts vom Reduktionskatalysator flüssiges Reduktionsmittel 3 in den Abgaskanal 3 führt.

Bei dem Reduktionskatalysator 13 handelt es sich um einen Katalysator, der die Aufspaltung des NO_x im Abgas fördert, wobei er die vom flüssigen Reduktionsmittel erzeugten Reduktionskomponenten absorbiert und das NO_x des Abgases, das in den Katalysator einströmt, durch die Reduktionskomponenten gezielt reduziert. Bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform wird als flüssiges Reduktionsmittel eine wässrige Karbamidlösung verwendet, wobei durch Aufspalten der wässrigen Karbamidlösung als Reduktionskomponente dienendes Ammoniak erzeugt wird.
Die Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 weist einen Speichertank 21, in dem flüssiges Reduktionsmittel aufgenommen ist, eine Pumpeneinheit 30, die das flüssige Reduktionsmittel mit Druck befördert, und ein elektromagnetisches Einspritzventil 25 auf, das als Reduktionsmitteleinspritzabschnitt zum Einspritzen des flüssigen Reduktionsmittels in den Abgaskanal 3 dient. Die Pumpeneinheit 30 weist eine elektrisch betriebene Pumpe 23 und ein Fließwegumschaltventil 33 auf. Das elektromagnetische Einspritzventil 25 und die elektrisch betriebene Pumpe 23 sowie das Fließwegumschaltventil 33 werden von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 betätigt und gesteuert.
Die elektrisch betriebene Pumpe 23 und der Speichertank 21 sind durch einen ersten Reduktionsmittelzuführkanal 27 verbunden, und die elektrisch betriebene Pumpe 23 und das elektromagnetische Einspritzventil 25 sind durch einen zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 28 verbunden. Die elektrisch betriebene Pumpe 23 und der erste Reduktionsmittelzuführkanal 27 und der zweite Reduktionsmittelzuführkanal 28 sind über das Fließwegumschaltventil 33 miteinander verbunden. Das auf der Seite des Speichertanks 21 angeordnete Ende des ersten Reduktionsmittelzuführkanals 27 ist in der Nähe des Bodens des Speichertanks 21 angeordnet, um das Ansaugen des flüssigen Reduktionsmittels zu ermöglichen.
Das Fließwegumschaltventil 33 weist eine Funktion auf, womit die Fließrichtung des von der elektrisch betriebenen Pumpe 23 mit Druck beförderten flüssigen Reduktionsmittels aus der Richtung vom Speichertank 21 zum elektromagnetischen Einspritzventil 25 hin in umgekehrte Richtung vom elektromagnetischen Einspritzventil 25 zum Speichertank 21 hin umgeschaltet werden kann. Bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform ist das Fließwegumschaltventil 33 derart aufgebaut, dass bei nicht bestromtem Zustand der erste Reduktionsmittelzuführkanal 27 mit der Einlasseite 23a der elektrisch betriebenen Pumpe 23 verbunden wird und der zweite Reduktionsmittelzuführkanal 28 mit der Auslassseite 23b der elektrisch betriebenen Pumpe 23 verbunden wird, während in bestromtem Zustand der erste Reduktionsmittelzuführkanal 27 mit der Auslassseite 23b der elektrisch betriebenen Pumpe 23 verbunden wird und der zweite Reduktionsmittelzuführkanal 28 mit der Einlassseite 23a der elektrisch betriebenen Pumpe 23 verbunden wird.
Das heißt, während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird das Fließwegumschaltventil 33 nicht mit Strom versorgt, damit das flüssige Reduktionsmittel zum elektromagnetischen Einspritzventil 25 geleitet wird. Bei Stillstand der Brennkraftmaschine dagegen, wird das Fließwegumschaltventil 33 mit Strom versorgt, damit das flüssige Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 zurück in den Speichertank 21 geführt wird.
Der Aufbau, der bei Stillstand der Brennkraftmaschine das Zurückführen des flüssigen Reduktionsmittels in den Speichertank 21 ermöglicht, ist dabei nicht auf das Beispiel mit dem Fließwegumschaltventil 33 beschränkt. So ist beispielsweise auch ein Aufbau möglich, wobei durch Verwenden einer in umgekehrter Richtung betätigbaren elektrisch betriebenen Pumpe 23 das Zurückleiten des flüssigen Reduktionsmittels ermöglicht wird.
An einer Zwischenposition des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals 28 ist ein Rücklaufkanal 29, dessen anderes Ende mit dem Speichertank 21 verbunden ist, abzweigend angeordnet. Das Ende des Rücklaufkanals 29 auf Seiten des Speichertanks 21 ist mit einem Gasphasenteil im Inneren des Speichertanks 21 verbunden. Indem im Speichertank 21 ein Lüfterorgan usw. angeordnet wird, kann der Druck im Inneren auf Atmosphärendruck gehalten werden.
An einer Zwischenposition des Rücklaufkanals 29 ist ein Drosselungsabschnitt 37 mit verkleinertem Fließwegprofil vorgesehen, so dass der Druck im Inneren des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals 28 gehalten werden kann. An einer in Bezug auf den Drosselungsabschnitt 37 auf der Seite der zweiten Reduktionsmittelzuführkanals 28 liegenden Position ist ein Ventilabschnitt 35 am Rücklaufkanal 29 vorgesehen, der den Rücklaufkanal 29 freigibt, wenn das flüssige Reduktionsmittel mit Druck zum elektromagnetischen Einspritzventil 25 gefördert wird und wenn die Pumpe 23 anhält, und der den Rücklaufkanal 29 versperrt, wenn das flüssige Reduktionsmittel zurück in den Speichertank 21 geleitet wird. Der Ventilabschnitt 35 soll an späterer Stelle detailliert beschrieben werden.
Durch bestromende Steuerung der ECU 40 fördert die elektrisch betriebene Pumpe 23 eine bestimmte Flussmenge des flüssigen Reduktionsmittels. Während der Einspritzsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels erfolgt eine Rückkoppelungssteuerung des Ausgangs der elektrisch betriebenen Pumpe 23, um den Druck Pu des an das elektromagnetische Einspritzventil 25 geleiteten flüssigen Reduktionsmittels auf einem im Voraus festgelegten bestimmten Solldruck Pu_tgt zu halten. Dabei führt die ECU 40, während das flüssige Reduktionsmittel, das im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 28 mit Druck befördert wird, über den Rücklaufkanal 29 an den Speichertank 29 zirkuliert wird, anhand der Differenz ΔP_u des von einem im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 28 angeordneten Drucksensor 31 erfassten Drucks Pu und des im Voraus festgelegten bestimmten Solldrucks Pu_tgt eine PID-Steuerung des Ausgangs der elektrisch betriebenen Pumpe 23 durch. Wenn das flüssige Reduktionsmittel an den Speichertank 21 zurückgeleitet wird, steuertie ECU 40 die elektrisch betriebene Pumpe 23 beispielsweise anhand eines im Voraus festgelegten Ausgangs.
Bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform ist der Drucksensor 31 im Inneren der Pumpeneinheit 30 angeordnet, doch er kann auch an jedem beliebigen anderen Ort des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals 28 angeordnet sein.
Das elektromagnetische Einspritzventil 25 wird durch die Bestromungssteuerung öffnend und schließend gesteuert und spritzt eine bestimmte Menge an flüssigem Reduktionsmittel in den Abgaskanal 3 ein. Bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform ermittelt die ECU 40 anhand einer bestimmten Formel eine Solleinspritzmenge Qdv_tgt und legt unter der Voraussetzung, dass der Druck Pu des flüssigen Reduktionsmittels beim Solldruck Pu_tgt liegt, für einen jeweiligen im Voraus festgelegten Einspritzzyklus ein der Solleinspritzmenge Qdv_tgt entsprechendes Betätigungsbetriebsverhältnis fest und führt die Bestromungssteuerung des elektromagnetischen Einspritzventils 25 aus. Das Betätigungsbetriebsverhältnis des elektromagnetischen Einspritzventils 25 bezeichnet den Zeitanteil der Ventilöffnung an einem Einspritzzyklus.
2. Ventilabschnitt

(1) 2 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau des Ventilabschnitts 35 darstellt, der am Rücklaufkanal 29 der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform angeordnet ist. 2 ist eine Schnittansicht des Teils des Rücklaufkanals 29, in dem der Drosselungsabschnitt 37 und der Ventilabschnitt 35 angeordnet sind.

In 2 sind an einer Innenumfangsfläche eines Kanalhauptkörpers 50, der den Rücklaufkanal 29 bildet, ein erster Rastvorsprung 51 und ein zweiter Rastvorsprung 53 vorgesehen. Der erste Rastvorsprung 51 ist weiter zum Speichertank 21 hin angeordnet als der zweite Rastvorsprung 53. Der erste Rastvorsprung 51 und der zweite Rastvorsprung 53 weisen jeweils einen Öffnungsabschnitt 53a, 53a auf, der den Fließweg des flüssigen Reduktionsmittels bildet.
Im Bereich zwischen dem ersten Rastvorsprung 51 und dem zweiten Rastvorsprung 53 sind ein Kolbenventil 55 und eine Ventilfeder 57 aufgenommen. Das Kolbenventil 55 kann sich im Kanalhauptkörpers 50 bewegen, indem es an seiner Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche des Kanalhauptkörpers 50 gleitet. Die Ventilfeder 57 liegt mit einem Ende am zweiten Rastvorsprung 53 und mit dem anderen Ende am Kolbenventil 55 an und spannt das Kolbenventil 55 zum Speichertank 21 hin vor. Dabei wird die maximale Bewegungsposition des Kolbenventils 55 hin zum Speichertank 21 vom ersten Rastabschnitt 51 bestimmt.
Im mittleren Abschnitt des Kolbenventils 55 ist in Axialrichtung eine Durchgangsöffnung 55A ausgebildet, die als Fließweg des flüssigen Reduktionsmittels dient. Die Durchgangsöffnung 55A ist als eine gestufte Durchgangsöffnung 55A ausgebildet, die einen Abschnitt mit großem Durchmesser 55Aa auf der Seite des zweiten Rastvorsprungs 53 und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 55Ab auf der Seite des ersten Rastvorsprungs 51 aufweist. Dabei übt der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 55Ab die Funktion des Drosselungsabschnitts 37 aus. Das geöffnete Ende des Abschnitts mit großem Durchmesser 55Aa auf der Seite des zweiten Rastvorsprungs 53 ist als Plattenabschnitt 55B ausgebildet, und wenn eine Vorderendfläche eines Stababschnitts 59, der im Inneren des Kanalhauptkörpers 50 befestigt ist, in Anlage an den Plattenabschnitt 55B gelangt, wird die Durchgangsöffnung 55A, also der Rücklaufkanal 29, gesperrt. Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet das Kolbenventil 55 das Sperrelement und die Ventilfeder 57 das elastische Element.
(2) Betrieb
3(a) bis (c) zeigen jeweils den Betriebszustand des Ventilabschnitts 35 bei der Einspritzsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels, der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels bzw. beim Anhalten der Pumpe. Bei der Einspritzsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels wird, wie in 3(a) gezeigt, der in Bezug auf das Kolbenventil 55 auf der Seite des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals 28 vorliegende Druck Pu (im Folgenden „stromaufwärtiger Druck”) bis auf den Solldruck Pu_tgt angehoben, weshalb das Kolbenventil 55 durch den stromaufwärtigen Druck Pu und die Vorspannkraft der Ventilfeder 57 in einen Zustand gelangt, in dem es auf der Seite des ersten Rastvorsprungs 51 gehalten wird. Daher öffnet sich der Ventilabschnitt 35, der Rücklaufkanal 29 tritt in den geöffneten Zustand ein und das flüssige Reduktionsmittel fließt zum Speichertank 21.
Beider Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels wird, wie in 3(b) gezeigt, der stromaufwärtige Druck Pu zu einem negativen Druck, und durch den negativen Druck bewegt sich das Kolbenventil 55 entgegen der Vorspannkraft der Ventilfeder 57 zum zweiten Rastvorsprung 53 hin. Daher wird der Ventilabschnitt 35 geschlossen, und der Rücklaufkanal 29 tritt in den gesperrten Zustand ein.
Wenn die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittel beendet ist und die elektrisch betriebene Pumpe 23 anhält, wird, wie in 3(c) gezeigt, der stromaufwärtige Druck Pu wieder zu positivem Druck, weshalb sich das Kolbenventil 55 durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 57 wieder zum Speichertank 21 hin bewegt. Daher ward der Ventilabschnitt 35 geöffnet, und der Rücklaufkanal 29 tritt in den geöffneten Zustand ein.
4(a) bis (b) und 5(a) bis (c) zeigen den Fluss des flüssigen Reduktionsmittels im Zusammenhang mit dem Betrieb des Ventilabschnitts 35 in der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 insgesamt. In 4(a) bis (b) und 5(a) bis (c) wurde bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der Aufbau der Pumpeneinheit 30 vereinfacht dargestellt.
Beim Start der Brennkraftmaschine, also im inaktiven Zustand der elektrisch betriebenen Pumpe 23, ist das flüssige Reduktionsmittel, wie 4(a) zeigt, im Speichertank 21 aufgenommen, und es liegen keine Reste in der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 vor.
Nach dem Start der Brennkraftmaschine während der Einspritzsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels wird, wie in 4(b) gezeigt, das flüssige Reduktionsmittel im Speichertank 21 von der elektrisch betriebenen Pumpe 23 angesaugt und mit Druck zum elektromagnetischen Einspritzventil 25 hin befördert. Dabei wird der Ventilabschnitt 35 geöffnet, und der Rücklaufkanal 29 tritt in den geöffneten Zustand ein, weshalb das flüssige Reduktionsmittel mit Ausnahme des vom elektromagnetischen Einspritzventil 25 ausgespritzten flüssigen Reduktionsmittels über den Rücklaufkanal 29 zum Speichertank 21 zurückkehrt.
Wenn anschließend die Brennkraftmaschine anhält, beginnt die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels durch die elektrisch betriebene Pumpe 23. Zu Beginn der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels wird das elektromagnetische 'Einspritzventil 25 geöffnet, und Gas wird über das elektromagnetische Einspritzventil 25 aus dem Abgaskanal angesaugt, und bis sich der Ventilabschnitt 35 schließt, wird das Gas vom auf der Seite des Speichertanks 21 liegenden Ende des Rücklaufkanals 29 angesaugt und das Zurücksaugen des flüssigen Reduktionsmittels beginnt.
Der am Rücklaufkanal 29 angeordnete Ventilabschnitt 35 ist noch mit flüssigem Reduktionsmittel gefüllt, und da der Einströmwiderstand der Flüssigkeit am Ventilabschnitt 35 größer ist als der Einströmwiderstand des Gases am elektromagnetischen Einspritzventil 25, wirkt ein negativer Druck auf den Ventilabschnitt 35 ein, so dass der Ventilabschnitt 35 geschlossen wird. Anschließend setzt sich das Zurücksaugen des flüssigen Reduktionsmittels zum Speichertank 21 fort, während der Ventilabschnitt 35 geschlossen bleibt, wie in 5(b) gezeigt. Als Ergebnis. wird das flüssige Reduktionsmittel aus dem ersten Reduktionsmittelzuführkanal 27, der elektrisch betriebene Pumpe 23 und dem zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 28 abgeleitet.
Wenn dabei das Zurücksaugen des flüssigen Reduktionsmittels aus dem Rücklaufkanal 29 mit hoher Geschwindigkeit erfolgt und der Rücklaufkanal 29 innerhalb kurzer Zeit mit Gas gefüllt wird, nimmt die Druckdifferenz vor und hinter dem Ventilabschnitt 35 ab, was das Schließen des Ventilabschnitts 35 erschwert. Da in diesem Zustand die Gefahr besteht, dass sich das Zurücksaugen des flüssigen Reduktionsmittels nicht effektiv durchführen lässt, wird das Volumen vom Ventilabschnitt 35 am Rücklaufkanal 29 bis zum Ende auf der Seite des Speichertanks 21 derart eingestellt, dass flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35 vorhanden ist, bis der Ventilabschnitt 35 durch die Wirkung des negativen Drucks geschlossen wird.
Wenn die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels beendet ist und die elektrisch betriebene Pumpe 23 anhält, strömt eine geringe Menge des Gases von der elektrisch betriebene Pumpe 23 zum zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 28 zurück, so dass im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 28 Atmosphärendruck herrscht. Daher öffnet sich der Ventilabschnitt 35, der Rücklaufkanal 29 wird freigegeben, und das in der Nähe des Ventilabschnitts 35 zurückgebliebene flüssige Reduktionsmittel bewegt sich zum Speichertank 21 hin und fällt durch sein Eigengewicht in den Speichertank 21 herab, wie in 5(c) gezeigt. Da sich nun der Ventilabschnitt 35 öffnet und das Innere des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals rasch von negativem zu positivem Druck zurückkehrt, kommt es nicht zu einem Zurückfließen des flüssigen Reduktionsmittels in die elektrisch, betriebene Pumpe 23. Der Fließweg des flüssigen Reduktionsmittels im Ventilabschnitt 35 ist derart angeordnet, dass die Seite des Speichertanks 21 unten angeordnet ist, weshalb das flüssige Reduktionsmittel leicht durch sein Eigengewicht herabfallen kann, wodurch verhindert werden kann, dass flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35 zurückbleibt.
3. Durch die Reduktionsmittelzuführvorrichtung der ersten Ausführungsform erzielten Wirkung
Wie oben beschrieben, weist die Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform einen Ventilabschnitt 35 auf, der bei der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels den Rücklaufkanal 29 versperrt und den Rücklaufkanal 29 nach Abschluss der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels freigibt, so dass während der Rückführsteuerung auf wirksame Weise ein negativer Druck erzeugt wird und das flüssige Reduktionsmittel zurück in den Speichertank 21 gesaugt werden kann und sich zudem nach Abschluss der Rückführsteuerung im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 28 stets Atmosphäredruck herrscht, weshalb verhindert werden kann, dass das flüssige Reduktionsmittel im Speichertank 21 zurück in die elektrisch betriebene Pumpe 23 fließt. So kann das Risiko der Beschädigung der elektrisch betriebene Pumpe 23 durch Gefrieren von Rückständen des in der elektrisch betriebene Pumpe 23 verbliebenen flüssigen Reduktionsmittels gesenkt werden.
Bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform wird im Rücklaufkanal 29 das in Bezug auf den Ventilabschnitt 35 auf der Seite des Speichertanks liegende Volumen derart eingestellt, dass vom Einsetzen der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels bis zum Versperren des Rücklaufkanals 29 durch den. Ventilabschnitt 35 flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35 vorhanden ist. So ist es möglich, die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittel wirksam durchzuführen, da der Rücklaufkanal 29 durch den negativen Druck, der im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal 29 entsteht, sicher versperrt wird.
Der Fließweg des flüssigen Reduktionsmittels im Ventilabschnitt 35 ist bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform derart angeordnet, dass die Seite des Speichertanks 21 unten angeordnet ist, weshalb das flüssige Reduktionsmittel leicht durch sein Eigengewicht herabfallen kann, wodurch verhindert werden kann, dass flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35 zurückbleibt.
Zweite Ausführungsform
Bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weicht der Aufbau eines Ventilabschnitts 35A, der am Rücklaufkanal 29 angeordnet ist, von dem Ventilabschnitt der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der ersten Ausführungsform ab.
6(a) bis (b) sind erläuternde Ansichten, die den Aufbau und den Betrieb des Ventilabschnitts 35A einer Reduktionsmittelzuführvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellen und eine Schnittansicht des Teils des Rücklaufkanals 29 zeigen, in dem der Drosselungsabschntt 37 und der Ventilabschnitt 35A vorgesehen sind.
An einer Zwischenposition des Umlaufkanals 29 weist dieser den Drosselungsabschnitt 37 auf. An einem Kanalhauptkörper 60, der den Rücklaufkanal 29 bildet, ist ein Kolbengleitabschnitt 61 vorgesehen, der zu einer Position benachbart ist, die in Bezug auf den Drosselungsabschnitt 37 auf der Seite des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals liegt. Im Inneren des Kolbengleitabschnitts 61 ist eine Kolbengleitöffnung 61a ausgebildet, die sich in einer Richtung erstreckt, die die Fließrichtung des flüssigen Reduktionsmittels im Rücklaufkanal 29 kreuzt.
In der Kolbengleitöffnung 61a sind ein Kolbenventil 65 und eine Kolbenfeder 67 aufgenommen. Das Kolbenventil 65 kann sich in der Kolbengleitöffnung 61a bewegen, indem das, Kolbenventil 65 an seiner Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche der Kolbengleitöffnung 61a gleitet. Die Ventilfeder 67 liegt mit einem Ende an einer Innenfläche 60a des Kanalhauptkörpers 60 gegenüber der Kolbengleitöffnung 61a und mit dem anderen Ende am Kolbenventil 65 an und spannt das Kolbenventil 65 in eine Richtung von der Innenfläche 60a fort vor.
Eine Öffnung 37a des Drosselungsabschnitts 37 weist zur Kolbengleitöffnung 61a, und wenn sich das Kolbenventil 65 zur Innenfläche 60a hin bewegt, wird die Öffnung 37a des Drosselungsabschnitts 37 vom Kolbenventil 65 verschlossen, so dass der Umlaufkanal 29 versperrt wird. Wenn sich das Kolbenventil 65 dagegen in die Richtung von der Innenfläche 60a fort bewegt, öffnet sich die Öffnung 37a des Drosselungsabschnitts 37, und der Rücklaufkanal 29 wird freigegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet das Kolbenventil 65 das Sperrelement und die Ventilfeder 67 das elastische Element.
An einem Abschnitt des Endes des Kolbenventils 65 auf der Seite der Innenfläche 60a ist zudem eine Aussparung 65a ausgebildet. Wenn das Kolbenventil 65 an der Innenfläche 60a anliegt und aus diesem Zustand in die Richtung von der Innenfläche 60a fort zurückkehrt, wird auf diese Weise vermieden, dass das Zurückkehren des Kolbenventils 65 durch Anhaften an der Innenfläche 60a erschwert wird.
Wie in 6(a) gezeigt, wird bei dem Ventilabschnitt 35A des beschriebenen Aufbaus das Kolbenventil 65 nach dem Starten der Brennkraftmaschine, also während der Einspritzsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels, durch den Druck auf der Seite des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals und die Vorspannkraft des Ventilkolbens 67 auf der zur Innenfläche 60a entgegengesetzten Seite gehalten, und der Ventilabschnitt 35A tritt in den geöffneten Zustand ein. Aus diesem Grund tritt auch der Rücklaufkanal 29 in den geöffneten Zustand ein, und das flüssige Reduktionsmittel wird über den Rücklaufkanal 29 zum Speichertank zurückgeführt.
Wenn die Brennkraftmaschine anhält und die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels beginnt, wird das Kolbenventil 65, wie in 6(b) gezeigt, durch den negativen Druck, der auf der Seite des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals entsteht, entgegen der Vorspannkraft der Ventilfeder 67 zur Innenfläche 60a hin bewegt, und der Ventilabschnitt 35A tritt in den geschlossenen Zustand ein. Daher tritt der Rücklaufkanal 29 in den versperrten Zustand ein, und das flüssige Reduktionsmittel wird wirksam zurückgesaugt.
Anschließend endet die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels und die elektrisch betriebene Pumpe hält an, so dass das Kolbenventil 65, wie in 6(a) gezeigt, erneut durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 67 in die Richtung von der Innenfläche 60a fort bewegt wird, so dass der Rücklaufkanal 29 in den geöffneten Zustand eintritt. Da das Innere des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals rasch von negativem zu positivem Druck zurückkehrt, kommt es nicht zu einem Zurückfließen des flüssigen Reduktionsmittels in die elektromagnetische Pumpe.
Auch der Ventilabschnitt 35A der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform versperrt bei der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels den Rücklaufkanal 29 und gibt den Rücklaufkanal 29 nach Abschluss der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels frei, so dass während der Rückführsteuerung auf wirksame Weise ein negativer Druck erzeugt wird und das flüssige Reduktionsmittel zurück in den Speichertank gesaugt werden kann und sich zudem nach Abschluss der Rückführsteuerung im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal stets Atmosphäredruck herrscht, weshalb verhindert werden kann, dass das flüssige Reduktionsmittel im Speichertank zurück in die elektromagnetische Pumpe fließt. So kann das Risiko der Beschädigung der elektromagnetischen Pumpe durch Gefrieren von Rückständen des in der elektromagnetischen Pumpe verbliebenen flüssigen Reduktionsmittels gesenkt werden.
Auch bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird im Rücklaufkanal 29 das in Bezug auf den Ventilabschnitt 35A auf der Seite des Speichertanks liegende Volumen derart eingestellt, dass vom Einsetzen der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels bis zum Sperren des Rücklaufkanals 29 durch den Ventilabschnitt 35A flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35A vorhanden ist, so dass der Rücklaufkanal 29 durch den negativen Druck, der im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal erzeugt wird, sicher versperrt wird, und die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels wirksam durchgeführt werden kann.
Außerdem kann auch bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass der Fließweg des flüssigen Reduktionsmittels im Ventilabschnitt 35A derart angeordnet ist, dass die Seite des Speichertanks unten angeordnet ist, das flüssige Reduktionsmittel leicht durch sein Eigengewicht herabfallen, wodurch verhindert werden kann, dass nach dem Anhalten der elektrisch betriebenen Pumpe flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35A zurückbleibt.
Dritte Ausführungsform
Bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weicht der Aufbau eines Ventilabschnitts 35B, der am Rücklaufkanal 29 angeordnet ist, von dem Ventilabschnitt der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der ersten und zweiten Ausführungsform ab.
7(a) bis (b) sind erläuternde Ansichten, die den Aufbau und den Betrieb des Ventilabschnitts 35B einer Reduktionsmittelzuführvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellen und eine Schnittansicht des Teils des Rücklaufkanals 29 zeigen, in dem der Drosselungsabschnitt 37 und der Ventilabschnitt 35B vorgesehen sind.
An einer Zwischenposition des Umlaufkanals 29 weist dieser den Drosselungsabschnitt 37 auf. An einem Kanalhauptkörper 70, der den Rücklaufkanal 29 bildet, ist eine Steuerkammer 73 vorgesehen, wobei ein erster Ventilkanal 71 und ein zweiter Ventilkanal 72 mit der Steuerkammer 73 in Verbindung stehen. Der erste Ventilkanal 71 ist kontinuierlich mit dem Drosselungsabschnitt 37 ausgebildet. Das heißt, der Rücklaufkanal 29 enthält den Drosselungsabschnitt 37, den ersten Ventilkanal 71, die Steuerkammer 73 und den zweiten Ventilkanal 72.
In der Steuerkammer 73 ist ein elastisches Versatzelement 75 aufgenommen, das aus einem elastischen Material wie Gummi usw. ausgebildet ist, und der Umfangsabschnitt des elastischen Versatzelements 75 wird durch einen Deckelabschnitt 77 fixiert. Das elastische Versatzelement 75 ist aus einem Versatzabschnitt 75a und einem elastisch verformbaren Abschnitt 75b aufgebaut, wobei der Versatzabschnitt 75a sich durch Ausdehnen und Zusammenziehen des elastisch verformbaren Abschnitts 75b vorgeschoben und zurückgezogen wird. Wenn sich der elastisch verformbare Abschnitt 75b im zusammengezogenen Zustand befindet, werden der erste Ventikanal 71 und der zweite Ventilkanal 72 nicht durch den Versatzabschnitt 75a verschlossen, und wenn sich der elastisch verformbare Abschnitt 75b im ausgedehnten Zustand befindet, werden der erste Ventikanal 71 und der zweite Ventilkanal 72 durch den Versatzabschnitt 75a verschlossen. In der vorliegenden Ausführungsform bildet der Versatzabschnitt 75a des elastischen Versatzelements 75 ein Sperrelement und der elastisch verformbare Abschnitt 75b ein elastisches Element.
Wie in 7(a) gezeigt, wird der Versatzabschnitt 75a bei dem Ventilabschnitt 35B des beschriebenen Aufbaus nach dem Starten der Brennkraftmaschine, also während der Einspritzsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels, durch den Druck auf der Seite des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals und die elastische Kraft des elastisch verformbaren Abschnitts 75b auf der Seite des Deckelabschnitts 77 gehalten, und der erste Ventilkanal 71 und der zweite Ventilkanal 72 werden freigegeben. Bei der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels dagegen bewegt sich der Versatzabschnitt 75a durch den negativen Druck, der auf der Seite des zweiten Reduktionsmittelzuführkanals entsteht, vom Deckelabschnitt 77 fortbewegt, wie in 7(b) gezeigt, und der erste Ventilkanal 71 und der zweite Ventilkanal 72 werden geschlossen. Sodann endet die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels und. die elektrisch betriebene Pumpe hält an, so dass der Versatzabschnitt 75a, wie in 7(a) gezeigt, sich durch die elastische Kraft des elastisch verformbaren Abschnitts 75b erneut zum Deckelabschnitt 77 hin bewegt und der erste Ventilkanal 71 und der zweite Ventilkanal 72 freigegeben werden.
Auch der Ventilabschnitt 35B der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform sperrt bei der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels den Rücklaufkanal 29 und öffnet den Rücklaufkanal 29 nach Abschluss der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels, so dass während der Rückführsteuerung auf wirksame Weise ein negativer Druck erzeugt wird und das flüssige Reduktionsmittel zurück in den Speichertank gesaugt werden kann und sich zudem nach Abschluss der Rückführsteuerung im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal stets Atmosphäredruck herrscht, weshalb verhindert werden kann, dass das flüssige Reduktionsmittel im Speichertank zurück in die elektromagnetische Pumpe fließt. So kann das Risiko der Beschädigung der elektromagnetischen Pumpe durch Gefrieren von Rückständen des in der elektromagnetischen Pumpe verbliebenen flüssigen Reduktionsmittels gesenkt werden.
Auch bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird im Rücklaufkanal 29 das in Bezug auf den Ventilabschnitt 35B auf der Seite des Speichertanks liegende Volumen derart eingestellt, dass vom Einsetzen der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels bis zum Sperren des Rücklaufkanals 29 durch den Ventilabschnitt 35B flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35B vorhanden ist, so dass der Rücklaufkanal 29 durch den negativen Druck, der im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal erzeugt wird, sicher gesperrt wird, und die Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels wirksam durchgeführt werden kann.
Außerdem kann auch bei der Reduktionsmittelzuführvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass der Fließweg des flüssigen Reduktionsmittels im Ventilabschnitt 35B derart angeordnet ist, dass die Seite des Speichertanks unten angeordnet ist, das flüssige Reduktionsmittel leicht durch sein Eigengewicht herabfallen, wodurch verhindert werden kann, dass nach dem Anhalten der elektrisch betriebenen Pumpe flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt 35B zurückbleibt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der elastische Versatzabschnitt 75 aus einem elastischen Material wie Gummi usw. ausgebildet, doch kann er auch unter Verwendung einer Metallmembran usw. ausgebildet sein.
Weitere Ausführungsformen
Die Reduktionsmittelzuführvorrichtungen der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform bilden nur einen Aspekt der vorliegenden Erfindung und schränken die Erfindung nicht ein; vielmehr können die Ausführungsformen innerhalb des Umfangs, der vorliegenden Erfindung nach Belieben geändert werden. Insbesondere existiert keine Einschränkung, solange eine Funktion vorliegt, wobei in einem Zustand, in dem der Druck im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal positiv ist und die elektrisch betriebene Pumpe stillsteht, der Rücklaufkanal freigegeben wird und in einem Zustand, in dem der Druck im zweiten Reduktionsmittelzuführkanal negativ wird, der Rücklaufkanal gesperrt wird.
Bezugszeichenliste

3: Abgaskanal
10: Abgasreinigungsvorrichtung
13: Reduktionskatalysator
20: Reduktionsmittelzuführvorrichtung
21: Speichertank
23: elektrisch betriebene Pumpe
23a: Einlassseite
23b: Auslassseite
25: elektromagnetisches Einspritzventil
27: erster Reduktionsmittelzuführkanal
28: zweiter Reduktionsmittelzuführkanal
29: Rücklaufkanal
30: Pumpeneinheit
31: Drucksensor
33: Fließwegumschaltventil
35, 35A, 35B: Ventilabschnitt
37: Drosselungsabschnitt
37a: Öffnung
40: elektronische Steuereinheit (ECU)
50: Kanalhauptkörper
51: erster Rastvorsprung
51a: Öffnung
53: zweiter Rastvorsprung
53a: Öffnung
55: Ventilkolben
55A: Durchgangsöffnung
55Aa: Abschnitt mit großem Durchmesser
55Ab: Abschnitt mit kleinem Durchmesser
55B: Blechabschnitt
57: Ventilfeder
59: Stababschnitt
60: Kanalhauptkörper
60a: Innenfläche
61: Kolbengleitabschnitt
61a: Kolbengleitöffnung
65: Ventilkolben
65a: Aussparung
67: Ventilfeder
70: Kanalhauptkörper
71: erster Ventilkanal
72: zweiter Ventilkanal
73: Steuerkammer
75: elastisches Versatzelement
75a: Versatzabschnitt
75b: elastisch verformbarer Abschnitt
77: Deckelabschnitt

Claims

Reduktionsmittelzuführvorrichtung (20), die derart aufgebaut ist, dass sie eine Pumpe (23), die flüssiges Reduktionsmittel in einem Speichertank (21) ansaugt und mit Druck befördert, einen Reduktionsmitteleinspritzabschnitt, der das von der Pumpe (23) mit Druck geförderte flüssige Reduktionsmittel in einen Abgaskanal (3) einer Brennkraftmaschine einspritzt, einen Reduktionsmittelzuführkanal (28), der mit der Pumpe und dem Reduktionsmitteleinspritzabschnitt (25) verbunden ist, und einen Rücklaufkanal (29) aufweist, der vom Reduktionsmittelzuführkanal (28) abzweigt und einen Teil des von der Pumpe (23) mit Druck beförderten flüssigen Reduktionsmittels an den Speichertank (21) zurückleitet, wobei das flüssige Reduktionsmittel während des Betriebs der Brennkraftmaschine von der Pumpe (23) zum Reduktionsmitteleinspritzabschnitt (25) befördert wird und während des Stillstands der Brennkraftmaschine eine Rückführ-Steuerung durchgeführt wird, derart, dass das flüssige Reduktionsmittel von der Pumpe (23) an den Speichertank (21) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittelzuführvorrichtung (20) an einer Zwischenposition im Rücklaufkanal (29) einen Drosselungsabschnitt (37) aufweist, dessen Fließwegprofil verkleinert ist, und einen Ventilabschnitt (35, 35A, 35B) aufweist, der derart aufgebaut ist, dass während der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels zusammen mit einer Absenkung des Drucks im Reduktionsmittelzuführkanal (28) und im Rücklaufkanal (29) der Rücklaufkanal (29) versperrt wird und nach der Rückführsteuerung des flüssigen Reduktionsmittels der Rücklaufkanal (29) freigegeben wird.
Reduktionsmittelzufürvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilabschnitt (35, 35A, 358) vorzugsweise derart aufgebaut ist, dass er ein Sperrelement (55, 65, 75a) zum Sperren des Rücklaufkanals und ein elastisches Element (57, 67, 75b) aufweist, das das Sperrelement (55, 65, 75a) ständig in Öffnungsrichtung des Rücklaufkanals (29) vorspannt, wobei das Sperrelement (55, 65, 75a) durch den negativen Druck, der beim Absenken des Drucks entsteht, entgegen der Vorspannkraft des elastischen Elements (57, 67, 75b) bewegt wird und so den Rücklaufkanal (29) sperrt.
Reduktionsmittelzufürvorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Rücklaufkanal (29) das Volumen auf der Speichertankseite des Ventilabschnitts (35, 35A, 35B) vorzugsweise derart eingestellt wird, dass ab dem Beginn der Rückleitung des flüssigen Reduktionsmittels bis zum Versperren des Rücklaufkanals durch den Ventilabschnitt (35, 35A, 35B) flüssiges Reduktionsmittel im Ventilabschnitt (35, 35A, 35B) vorhanden ist.